一種多芯片多搭倒裝平鋪夾芯封裝結(jié)構(gòu)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及一種多芯片多搭倒裝平鋪夾芯封裝結(jié)構(gòu)，它包括第一引線框（21）、第二引線框（22）、第一芯片（23）和第二芯片（26），所述第一芯片（23）和第二芯片（26）夾設(shè)在第一引線框（21）與第二引線框（22）之間，所述第一芯片（24）正面和第二芯片（26）正面分別配置于所述第一引線框（21）上，所述第一引線框（21）和第二引線框（22）外包封有塑封料（25），所述第一引線框（21）下表面暴露于塑封料（25）之外。本實(shí)用新型的有益效果是：具有較低的封裝電阻和封裝電感，具有較好的散熱性，整條產(chǎn)品一體成型，生產(chǎn)效率高。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種多芯片多搭倒裝平鋪夾芯封裝結(jié)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本實(shí)用新型涉及一種多芯片多搭倒裝平鋪夾芯封裝結(jié)構(gòu)，屬于半導(dǎo)體封裝技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，隨著電子產(chǎn)品對(duì)功率密度不斷的追求，無(wú)論是D1de(二級(jí)管)還是Transistor (三極管)的封裝，尤其是Transistor中的MOS產(chǎn)品正朝著更大功率、更小尺寸、更快速、散熱更好的趨勢(shì)在發(fā)展。封裝的一次性制造方式也由單顆封裝技術(shù)慢慢朝向小區(qū)域甚至更大區(qū)域的高密度高難度低成本一次性封裝技術(shù)沖刺與挑戰(zhàn)。
[0003]因此，也對(duì)MOS產(chǎn)品的封裝在寄生的電阻、電容、電感等的各種電性能、封裝的結(jié)構(gòu)、封裝的熱消散性能力、封裝的信賴(lài)性方面以及高難度一次性封裝技術(shù)方面有了更多的要求。
[0004]傳統(tǒng)的D1de(二級(jí)管)以及Transistor(三極管)或是MOS產(chǎn)品的封裝一般依據(jù)產(chǎn)品特性、功率的不同以及成本的考慮因素，利用了金線、銀合金線、銅線、鋁線以及鋁帶的焊線方式作為芯片與內(nèi)引腳的主要的互聯(lián)技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)電氣連接。然而焊線的技術(shù)方式對(duì)產(chǎn)品的性能存在了以下幾個(gè)方面的限制與缺陷:
[0005]—、封裝與制造方面的限制與缺陷:
[0006]I)、焊接能力(Bondability)方面:常常會(huì)因?yàn)榻饘俳z材料、金屬引腳材料的變化以及設(shè)備與工具的參數(shù)片變化、性能與精度的變化以及保養(yǎng)與校正管理而造成的第一焊點(diǎn)以及第二焊點(diǎn)結(jié)合面的虛焊、脫落、斷點(diǎn)、頸部裂縫、塌線以及短路等種種的困擾，導(dǎo)致了封裝良率無(wú)法提升、成本無(wú)法下降、可靠性的不穩(wěn)定；
[0007]2)、一次性高密度封裝技術(shù)方面:傳統(tǒng)的互聯(lián)方式幾乎都是在矩陣型金屬引線框上采用單顆芯片一顆一顆芯片重復(fù)進(jìn)行裝片、金屬絲采高溫超聲一根線一根線的焊接方式。而這樣情況下無(wú)論是專(zhuān)業(yè)的裝片機(jī)、球焊打線機(jī)、鍵合鋁線/鋁帶機(jī)或是銅片搭接機(jī)等機(jī)器設(shè)備再高速的重復(fù)動(dòng)作都無(wú)法提升生產(chǎn)效率、無(wú)法降低單位成本，也因?yàn)樵O(shè)備不斷的提升生產(chǎn)速度同樣的也提升了制造的不穩(wěn)定性。
[0008]二、封裝產(chǎn)品的特性能方面的限制與缺陷:
[0009]I)、熱消散方面:傳統(tǒng)的D1de(二級(jí)管)以及Transistor(三極管)或是MOS的封裝產(chǎn)品，一般都是由塑封料包覆、只留外部引腳暴露在塑封體之外，由于塑封料本身不是一種熱導(dǎo)的物質(zhì)，所以傳統(tǒng)的D1de(二級(jí)管)以及Transistor(三極管)或是MOS產(chǎn)品在工作時(shí)所產(chǎn)生的熱量很難通過(guò)塑封料消散出塑封料物質(zhì)的封裝體，只能依靠細(xì)細(xì)的金屬絲互聯(lián)在金屬引腳材料來(lái)幫助熱能的消散，但是這種熱消散的途徑對(duì)熱的消散能力是非常有限的，反而形成熱消散的阻力；
[0010]2)、電阻率(Resi stivity)方面:大家都知道電阻率(resi stivity)是用來(lái)表示各種物質(zhì)電阻特性的物理量。在溫度一定的情況下，有公式R=pl/s其中的P就是電阻率，I為材料的長(zhǎng)度，s為面積?？梢钥闯?，材料的電阻大小正比于材料的長(zhǎng)度，而反比于其面積。由上式可知電阻率的定義:P=Rs/l。傳統(tǒng)的D1de (二級(jí)管)以及Transistor(三極管)或是MOS的封裝產(chǎn)品，采用焊線形成互聯(lián)，由此可清楚的知道用來(lái)執(zhí)行電源或是信號(hào)的金屬絲會(huì)因?yàn)?，?dǎo)體材料的長(zhǎng)度與截面積的變化而影響到電阻率的大小以及接觸電阻的損耗，尤其是應(yīng)用在功率方面的廣品影響更是明顯。
[0011 ] 為解決上述問(wèn)題，業(yè)界對(duì)傳統(tǒng)的D1de (二級(jí)管)以及Transistor(三極管)或是MOS的封裝產(chǎn)品進(jìn)行了改進(jìn)，用金屬帶、金屬夾板代替焊線，來(lái)降低封裝電阻、電感與期望改善熱消散的能力。
[0012]如圖1所示，為一種現(xiàn)有的MOS封裝結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)中引線框11包含管芯焊盤(pán)和引腳，在引線框11的管芯焊盤(pán)上植入第一芯片12、第二芯片13。第一芯片12的源極通過(guò)第一金屬夾板14電耦合至引線框11，第一芯片12的柵極通過(guò)第一金屬焊線16電耦合至引線框11。第二芯片13的源極通過(guò)第二金屬夾板15電耦合至引線框11，第二芯片13的柵極通過(guò)第二金屬焊線17電耦合至引線框11。再進(jìn)行包封、切割、測(cè)試等后續(xù)工序。此MOS封裝結(jié)構(gòu)用金屬夾板取代了傳統(tǒng)MOS封裝中的焊線，降低了部分封裝電阻，但是還是存在以下缺陷:首先，此MOS封裝結(jié)構(gòu)中芯片的漏極、源極和柵極與引線框形成互聯(lián)分別要用到不同的設(shè)備，制程復(fù)雜，設(shè)備的購(gòu)置成本較高;其次，此MOS封裝結(jié)構(gòu)在把金屬夾板和金屬焊線耦合至芯片和引腳上時(shí)，只能一顆顆芯片進(jìn)行，無(wú)法整條一體成型，制造效率較低。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0013]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)提供一種多芯片多搭倒裝平鋪夾芯封裝結(jié)構(gòu)，其工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本較低，具有較低的封裝電阻和封裝電感，具有較好的散熱性，整條產(chǎn)品可一體成型，生產(chǎn)效率高。
[0014]本實(shí)用新型解決上述問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為:一種多芯片多搭倒裝平鋪夾芯封裝結(jié)構(gòu)，它包括第一引線框、第二引線框、第一芯片和第二芯片，所述第二引線框包括第一上水平段、第一中間連接段、第一下水平段、第二上水平段、第二中間連接段和第二下水平段，所述第一芯片和第二芯片分別夾設(shè)在第一引線框與第二引線框的第一上水平段和第二上水平段之間，所述第一芯片正面和第二芯片正面分別配置于所述第一引線框上，所述第一芯片的背面和正面分別通過(guò)錫膏與第二引線框的第一上水平段和第一引線框電性連接，第二芯片的背面和正面分別通過(guò)錫膏與第二引線框的第二上水平段和第一引線框電性連接，所述第一引線框和第二引線框外包封有塑封料，所述第一引線框下表面暴露于塑封料之外，所述第二引線框的第一下水平段下表面和第二下水平段下表面分別搭設(shè)在第一引線框上表面上。
[0015]所述第一引線框和第二引線框的材質(zhì)可以為合金銅材、純銅材、鋁鍍銅材、鋅鍍銅材、鎳鐵合金材，也可以為其它CTE范圍是8*10~-6/°C?25*10~-6/°C的導(dǎo)電材質(zhì)。
[0016]所述第一芯片和第二芯片為可以與金屬錫結(jié)合的二極芯片、三極芯片或多極芯片。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0018]1、本實(shí)用新型一種多芯片多搭倒裝平鋪夾芯封裝結(jié)構(gòu)的第二引線框直接與MOS芯片的源極和柵極形成電性連接，取代了傳統(tǒng)MOS芯片封裝中利用金屬焊線形成互聯(lián)的工藝，充分減少了封裝電阻，本實(shí)用新型的技術(shù)可以比傳統(tǒng)封裝設(shè)計(jì)的封裝電阻降低至少30%以上；
[0019]2、本實(shí)用新型一種多芯片多搭倒裝平鋪夾芯封裝結(jié)構(gòu)的第二引線框直接通過(guò)錫膏與MOS芯片的源極和柵極形成電性連接，完全減免了金屬焊線的互聯(lián)工序，完全節(jié)省了金屬焊線互聯(lián)工序的設(shè)備購(gòu)置、工序材料等成本。且本實(shí)用新型的第二引線框?yàn)檎麠l一體成型的，與芯片形成電性連接也是整條一步完成，與傳統(tǒng)金屬焊線、金屬片互聯(lián)一個(gè)個(gè)芯片形成互聯(lián)的工藝相比，工藝較為簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率有了明顯的提高；
[0020]3、本實(shí)用新型的一種多芯片多搭倒裝平鋪夾芯封裝結(jié)構(gòu)由于芯片上下兩個(gè)表面都直接與引線框相接觸，芯片工作時(shí)產(chǎn)生的熱量可通過(guò)引線框散出，且本實(shí)用新型的第一引線框下表面直接暴露在塑封料之外，本實(shí)用新型的多芯片多搭倒裝平鋪夾芯封裝結(jié)構(gòu)具有較好的散熱性能；而且本實(shí)用新型可再依據(jù)產(chǎn)品功率、導(dǎo)熱或是散熱的不同自由的在引線框上外加散熱器，用以進(jìn)一步增加產(chǎn)品熱消散的能力；
[0021]4、本實(shí)用新型的一種多芯片多搭倒裝平鋪夾芯封裝結(jié)構(gòu)使用上下壓板壓住整體框架進(jìn)行回流焊，使得框架在回流焊時(shí)不易被錫膏受熱熔解后的冷卻過(guò)程的凝聚所頂起，保證框架結(jié)構(gòu)的總高度，防止芯片的移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)，并且能確?？蚣鼙┞锻饽_的共面性。
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1為一種已知的MOS封裝結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖2為本實(shí)用新型一種多芯片多搭倒裝平鋪夾芯封裝結(jié)構(gòu)的側(cè)面圖。
[0024]圖3(a)至圖3(h)為本實(shí)用新型一種多芯片多搭倒裝平鋪夾芯封裝結(jié)構(gòu)工藝方法的流程圖。
[0025]其中:
[0026]引線框11
[0027]第一芯片12
[0028]第二芯片13
[0029]第一金屬夾板14
[0030]第二金屬夾板15
[0031]第一金屬焊線16
[0032]第二金屬焊線17
[0033]第一引線框21
[0034]第二引線框22
[0035]第一上水平段221
[0036]第一中間連接段222
[0037]第一下水平段223
[0038]第二上水平段224
[0039]第二中間連接段225
[0040]第二下水平段226[0041 ]第一芯片23
[0042]錫膏24
[0043]塑封料25
[0044]第二芯片26。
【具體實(shí)施方式】
[0045]以下結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0046]參見(jiàn)圖2，本實(shí)用新型一種多芯片多搭倒裝平鋪夾芯封裝結(jié)構(gòu)，它包括第一引線框21、第二引線框22、第一芯片23和第二芯片26，所述第二引線框22包括第一上水平段221、第一中間連接段222、第一下水平段223、第二上水平段224、第二中間連接段225和第二下水平段226，所述第一芯片23和第二芯片26分別夾設(shè)在第一引線框21與第二引線框22的第一上水平段221和第二上水平段224之間，所述第一芯片23正面和第二芯片26正面分別配置于所述第一引線框上，所述第一芯片23的背面和正面分別通過(guò)錫膏24與第二引線框22的第一上水平段221和第一引線框21電性連接，第二芯片26的背面和正面分別通過(guò)錫膏24與第二引線框22的第二上水平段224和第一引線框21電性連接，所述第一引線框21和第二引線框22外包封有塑封料25，所述第一引線框21下表面均暴露于塑封料25之外，所述第二引線框22的第一下水平段223下表面和第二下水平段226下表面分別搭設(shè)在第一引線框21上表面上。
[0047]所述第一引線框21和第二引線框22均為整體框架，其材質(zhì)可以為合金銅材、純銅材、鋁鍍銅材、鋅鍍銅材、鎳鐵合金材，也可以為其它CTE范圍是8*10~-6/°C?25*10~-6/°C的導(dǎo)電材質(zhì)。
[0048]所述第一芯片23和第二芯片26為可以與金屬錫結(jié)合的二極芯片、三極芯片或多極芯片。
[0049]其工藝方法如下:
[0050]步驟一、參見(jiàn)圖3(a)，提供第一引線框，第一引線框的材質(zhì)為合金銅材、純銅材、鋁鍍銅材、鋅鍍銅材、鎳鐵合金材，也可以為其它CTE范圍是8*10~-6/°C?25*10~-6/°C的導(dǎo)電材質(zhì)；
[0051]步驟二、參見(jiàn)圖3(b)，在第一引線框基島區(qū)域通過(guò)網(wǎng)板印刷的方式涂覆錫膏，目的是為實(shí)現(xiàn)后續(xù)第一芯片植入后與基島接合，通過(guò)調(diào)整網(wǎng)板的厚度和開(kāi)口的面積可以精確的控制錫膏的厚度、面積以及位置；
[0052]步驟三、參見(jiàn)圖3(c)，在步驟二中第一引線框基島區(qū)域涂覆的錫膏上植入第一芯片和第二芯片，第一芯片正面和第二芯片正面分別通過(guò)錫膏與第一引線框電性連接；
[0053]步驟四、參見(jiàn)圖3(d)，提供第二引線框，第二引線框包括第一上水平段、第一中間連接段、第一下水平段、第二上水平段、第二中間連接段和第二下水平段，第二引線框的材質(zhì)為合金銅材、純銅材、鋁鍍銅材、鋅鍍銅材、鎳鐵合金材，也可以為其它CTE范圍是8*10~-6/0C?25*10~-6/°C的導(dǎo)電材質(zhì)。在第二引線框的第一上水平段下表面、第一下水平段下表面、第二上水平段下表面和第二下水平段下表面通過(guò)網(wǎng)板印刷的方式涂覆錫膏，通過(guò)調(diào)整網(wǎng)板的厚度和開(kāi)口的面積可以精確的控制錫膏的厚度、面積以及位置；
[0054]步驟五、參見(jiàn)圖3(e)，將第二引線框的第一上水平段和第二上水平段分別壓合在第一引線框上表面的第一芯片和第二芯片上，使第一芯片和第二芯片分別與第二引線框通過(guò)第一上水平段下表面和第二上水平段下表面的錫膏形成電性連接，且第二引線框的第一下水平段下表面和第二下水平段下表面分別搭設(shè)在第一引線框上表面上，壓合后第一引線框和第二引線框形成整體框架；
[0055]步驟六、參加圖3(f)，將步驟五形成的整體框架上下表面用壓板壓住，進(jìn)行回流焊。壓板的材質(zhì)要求不容易發(fā)生形變且具有良好的熱傳導(dǎo)性能，其熱膨脹系數(shù)CTE與第一引線框和第二引線框材質(zhì)的熱膨脹系數(shù)CTE接近，其CTE范圍是8*10~-6/°C?25*10~-6/°C ;
[0056]步驟七、參加圖3(g)，將步驟六經(jīng)過(guò)回流焊后的整體框架采用塑封料進(jìn)行塑封；
[0057]步驟八、參見(jiàn)圖3(h)，將步驟七完成塑封的半成品進(jìn)行切割或是沖切作業(yè)，使原本陣列式塑封體，切割或是沖切獨(dú)立開(kāi)來(lái)，制得多芯片多搭平鋪夾芯封裝結(jié)構(gòu)。
[0058]上述步驟中，步驟二和步驟四可通過(guò)不同機(jī)臺(tái)同時(shí)進(jìn)行。
[0059]除上述實(shí)施例外，本實(shí)用新型還包括有其他實(shí)施方式，凡采用等同變換或者等效替換方式形成的技術(shù)方案，均應(yīng)落入本實(shí)用新型權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種多芯片多搭倒裝平鋪夾芯封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:它包括第一引線框(21)、第二引線框(22)、第一芯片(23)和第二芯片(26)，所述第二引線框(22)包括第一上水平段(221)、第一中間連接段(222)、第一下水平段(223)、第二上水平段(224)、第二中間連接段(225)和第二下水平段(226)，所述第一芯片(23)和第二芯片(26)分別夾設(shè)在第一引線框(21)與第二引線框(22)的第一上水平段(221)和第二上水平段(224)之間，所述第一芯片(23)正面和第二芯片(26)正面分別配置于所述第一引線框上，所述第一芯片(23)的背面和正面分別通過(guò)錫膏(24)與第二引線框(22)的第一上水平段(221)和第一引線框(21)電性連接，第二芯片(26)的背面和正面分別通過(guò)錫膏(24)與第二引線框(22)的第二上水平段(224)和第一引線框(2)1電性連接，所述第一引線框(21)和第二引線框(22)外包封有塑封料(25)，所述第一引線框(21)下表面均暴露于塑封料(25)之外，所述第二引線框(22)的第一下水平段(223)下表面和第二下水平段(226)下表面分別搭設(shè)在第一引線框(21)上表面上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多芯片多搭倒裝平鋪夾芯封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述第一引線框和第二引線框均為整體框架，其材質(zhì)可以為合金銅材、純銅材、鋁鍍銅材、鋅鍍銅材、鎳鐵合金材，也可以為其它CTE范圍是8*10~-6/°C?25*10~-6/°C的導(dǎo)電材質(zhì)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多芯片多搭倒裝平鋪夾芯封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述第一芯片和第二芯片為可以與金屬錫結(jié)合的二極芯片、三極芯片或多極芯片。
【文檔編號(hào)】H01L23/31GK205582928SQ201521103165
【公開(kāi)日】2016年9月14日
【申請(qǐng)日】2015年12月24日
【發(fā)明人】劉愷, 梁志忠, 王趙云, 陳益新
【申請(qǐng)人】江蘇長(zhǎng)電科技股份有限公司