一种可安装到基板的半导体器件，包括半导体管芯和导电性附接区，所述导电性附接区具有第一附接表面和第二附接表面。第一附接表面被布置用于与半导体管芯电连通。外壳至少部分地封闭半导体管芯和夹层材料。外壳具有通过导电性附接区的第二附接表面而设置的凹进部。电介质导热性夹层材料位于凹进部中并且固定到外壳。金属板位于凹进部中并且固定到夹层材料。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的各个方面总体上涉及一种半导体器件及用于制造半导体 器件的方法，且更具体地讲，涉及一种封装在具有减小的厚度的外壳 中的半导体器件。
技术介绍
诸如整流器的半导体器件的效率降低的主要原因是在正常操作期 间不充分的冷却。减轻该问题的两个方式包括使用热沉以及减少密封 半导体器件的外壳的壁厚。图la和lb分别是由Vishay Intertechnology， Inc.制造的内部具有 四个半导体管芯(未示出)的Vishay Semiconductor牌单相内桥式整 流器器件(single phase inline bridge rectifier device) 10的透视图和侧 视图。器件10经由引线14可通孔安装，并且包含外部环氧树脂外壳 12，该外部环氧树脂外壳12在器件10的操作期间保护半导体管芯， 由半导体管芯产生的热通过引线14和外壳12传递。图IB是器件10 的侧视图，示出将器件IO安装到基板11 (例如，电路板)的通孔安装 (through-hole mounting),并且还示出热沉(诸如带散热片的铝板)如 何可以用于提高外壳12的散热性能-由外壳12内的管芯产生的热经由 引线M传递到基板11并且通过外壳12传递到热沉13和/或周围环境。 使用诸如自然对流或空气强制对流的冷却技术来冷却器件10、基板11 以及热沉13。然而，环氧树脂外壳12的热传导率比热沉13的热传导 率小得多，这往往导致器件10具有差的散热性能。不幸地，外壳12 对于保护半导体器件防止湿气以及装配工艺及其他环境污染物是必需 的。通常通过将半导体器件密封到通过传递模塑工艺施加的诸如热固 性塑料的模塑化合物中来形成外壳12。在用于半导体工业的典型传递模塑机中，安装在引线框架上的薄 的电子工件被夹在分开的塑模的两个一半之间。塑模以充分的间隙限 定围绕器件的塑模腔，以允许模塑化合物被注入并且在器件周围流动 从而密封器件。在模塑工艺期间，模塑化合物被注入到进口中并且塑 模内部的空气从出口逸出。活塞将液化的模塑化合物驱使到塑模腔中。 模塑化合物被允许固化并且塑模被打开，从而释放密封的半导体器件。如前所述，为增加散热，器件制造商意欲减少封闭每个器件的模 塑化合物的密封层的厚度。较薄的密封层还有助于改善器件性能或关 于对热应力下的涂层损坏的抵抗力和其他参数的可靠性。期望较薄的 密封层的另一原因是， 一般而言，相对于较大的器件，更期望较小的 半导体器件。然而，因为在内部塑模表面与电子工件之间的距离被减 小，所以变得更加难以获得围绕整个器件的高质量无空隙的密封剂。为获得无空隙的密封，在模塑化合物流动前沿到达塑模排放口之 前，液化的模塑化合物必须进入塑模进口并且完全填充塑模腔中的空 间。如果在完全地填充塑模之前模塑化合物到达排放口，则气泡被陷 入在塑模中，从而产生空隙。为完全地填充塑模腔，模塑化合物必须在上塑模表面与器件的上 表面之间、在下塑模表面与器件的下表面之间流动，并且流入到围绕 器件的外周长的空间中。然而，因为在上塑模表面和下塑模表面之间 的距离被减小以致于使得密封涂层更薄，所以模塑化合物变得更加难 以穿透这些区域。如果该距离被减小得太多，则在模塑化合物流动前沿排出器件上 和下的空间中的空气之前，模塑化合物将在器件的外周长周围流动。 因为在器件的中心挤压有气泡，所以结果是密封材料中有空隙。结果，具有常规装置的半导体器件的传递模塑要求从内部塑模表面到器件的距离为至少约200-250微米。这保证将在塑模中及器件周围 有模塑化合物的层流。当然，精确的最短距离限制是所使用的具体的 模塑化合物、其包含的填料以及诸如温度的工艺参数的函数，但一般 而言，将从内部塑模表面到器件的距离减小到小于某一最短距离，由 于空隙的形成而导致不可接受的制造损失。图2是诸如图la及lb中描绘的半导体器件10的截面图。类似于图1中的器件，器件IO经由引线112可通孔安装，并且包含外部环氧树脂外壳110,该外部环氧树脂外壳110保护半导体管芯106—一在器件 10的操作期间，由半导体管芯106产生的热通过引线112和外壳110 传递。环氧树脂外壳110的热传导率往往导致器件10具有差的散热性 能。诸如整流器的半导体器件的效率降低的主要原因是在正常操作期 间的不充分冷却。不幸地，如上讨论的，如果外壳的厚度被减小以获 得较好的导热性，诸如IPE的模塑故障或空隙130 (参见图2)趋于增 加，从而导致问题，诸如高电势(hipot)测试或电强度测试的故障， 其由绝缘体中的击穿引起。因此，它期望容纳热沉以及较薄的外壳壁，以便充足地消散诸如 桥式整流器的半导体器件中的热。
技术实现思路
根据本专利技术，提供一种可安装到基板的半导体器件。该器件包含 半导体管芯和导电性附接区，所述导电性附接区具有第一附接表面和 第二附接表面。第一附接表面被布置用于与半导体管芯电连通。外壳 至少部分地封闭半导体管芯和夹层材料。外壳具有通过导电的附接区 域的第二附接表面而设置的凹进部。电介质导热性夹层材料位于凹进 部中并且固定到外壳。金属板位于凹进部中并且固定到夹层材料。根据本专利技术的一方面，半导体器件包括功率半导体器件。根据本专利技术的另一方面，功率半导体器件包括整流器。根据本专利技术的另一方面，功率半导体器件包括桥式整流器。根据本专利技术的另一方面，功率半导体器件包括可表面安装的器件。根据本专利技术的另一方面，功率半导体器件包括可通孔安装的器件。根据本专利技术的另一方面，功率半导体器件包括集成电路。根据本专利技术的另一方面，集成电路包括芯片级封装。根据本专利技术的另一方面，导电性附接区包括铜焊盘、焊球、引线、 引线框架和引线框架端子中的一个。根据本专利技术的另一方面，夹层材料是导热性粘合剂。根据本专利技术的另一方面，夹层材料包括丝网印刷层。根据本专利技术的另一方面，外壳包括模塑化合物。根据本专利技术的另一方面，制造可安装到基板的半导体器件的方法 通过布置半导体管芯用于与导电性附接区的第一附接区域电连通而开 始。将电介质导热性夹层材料施加到导电性附接区的第二附接区域。 将热沉施加到夹层材料。提供外壳，所述外壳至少部分地封闭管芯、 夹层材料和热沉。附图说明图la以及lb分别是用于常规的可通孔安装的半导体器件的封装 的透视图和侧视图。图2是用于常规的可通孔安装的半导体器件的封装的截面图。图3是用于根据本专利技术的一方面构造的可通孔安装的半导体器件的截面图。图4-7示出在制造工艺期间的图3所示的可通孔安装的半导体器 件的截面图。图8是用于制造根据本专利技术的方面的半导体器件的方法的流程图。具体实施例方式图3是根据本专利技术特定方面的可通孔安装的半导体器件200的内 部截面的侧视图。为了示例性的目的，虽然器件200可以完全具有不 同的外部尺寸或几何形状，但是半导体器件200具有相似的芯片空间 (footprint)和管芯布置作为可通孔安装的半导体器件10 (图1中所示 的)。半导体器件200可以是功率半导体器件，诸如整流器或另一类 型的集成电路。诸如铜焊盘、焊球、引线、引线框架或引线框架端子的导电性附 接区202每个都具有布置成提供与半导体管芯206电连通的一个表面 203 (虽然为了示例性的目的仅仅涉及一个管芯，但是三个管芯是可见 的)。管芯206可以是本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种半导体器件，其可安装到基板，该半导体器件包括： 半导体管芯； 导电性附接区，具有第一附接表面和第二附接表面，所述第一附接表面被布置用于与所述半导体管芯电连通； 外壳，至少部分地封闭所述半导体管芯和夹层材料，所述外壳具有 通过所述导电性附接区的第二附接表面而设置的凹进部； 电介质导热性夹层材料，位于所述凹进部中并且固定到所述外壳；以及 金属板，位于所述凹进部中并且固定到所述夹层材料。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：周大德，张雄杰，李晛，付海，田永琦，
申请(专利权)人：威世通用半导体公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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