[發(fā)明專(zhuān)利]一種多芯片單搭堆疊夾芯封裝結(jié)構(gòu)及其工藝方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510988904.4
• 申請(qǐng)日: 2015-12-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105428343A
• 公開(kāi)（公告）日: 2016-03-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉愷;梁志忠;王趙云;陳益新
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 江蘇長(zhǎng)電科技股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01L25/07
• 分類(lèi)號(hào): H01L25/07;H01L23/495;H01L23/31;H01L23/367;H01L21/50
• 代理公司: 江陰市同盛專(zhuān)利事務(wù)所(普通合伙) 32210
• 代理人: 唐紉蘭;周彩鈞

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種多芯片單搭堆疊夾芯封裝結(jié)構(gòu)及其工藝方法，屬于半導(dǎo)體封裝技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

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Diode（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)。

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。

傳統(tǒng)的Diode（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(xiàn)、銀合金線(xiàn)、銅線(xiàn)、鋁線(xiàn)以及鋁帶的焊線(xiàn)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(xiàn)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：

一、封裝與制造方面的限制與缺陷：

1）、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(xiàn)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；

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(xiàn)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(xiàn)一根線(xiàn)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(xiàn)機(jī)、鍵合鋁線(xiàn)/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。

二、封裝產(chǎn)品的特性能方面的限制與缺陷：

1）、熱消散方面：傳統(tǒng)的Diode（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Diode（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；

2）、電阻率（Resistivity）方面：大家都知道電阻率（resistivity）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=ρl/s其中的ρ就是電阻率，l為材料的長(zhǎng)度，s為面積。可以看出，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：ρ=Rs/l。傳統(tǒng)的Diode（二級(jí)管）以及Transistor（三極管）或是MOS的封裝產(chǎn)品，采用焊線(xiàn)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)椋瑢?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)用在功率方面的產(chǎn)品影響更是明顯。

為解決上述問(wèn)題，業(yè)界對(duì)傳統(tǒng)的Diode（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(xiàn)，來(lái)降低封裝電阻、電感與期望改善熱消散的能力。

如圖1所示，為一種現(xiàn)有的MOS堆疊封裝結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)中引線(xiàn)框11包含管芯焊盤(pán)和引腳，在引線(xiàn)框11的管芯焊盤(pán)上植入第一芯片12。第一芯片12的源極通過(guò)第一金屬夾板14電耦合至引腳，第一芯片12的柵極通過(guò)第一金屬焊線(xiàn)16電耦合至引腳。然后在第一金屬夾板14上植入第二芯片13，第二芯片13的源極通過(guò)第二金屬夾板15電耦合至引腳，第二芯片13的柵極通過(guò)第二金屬焊線(xiàn)17電耦合至引腳。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(xiàn)，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(xiàn)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(xiàn)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。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)提供一種多芯片單搭堆疊夾芯封裝結(jié)構(gòu)及其工藝方法，整條產(chǎn)品可一體成型，生產(chǎn)效率高，工藝簡(jiǎn)單，可降低成本，并且具有較好的散熱性和較低的封裝電阻和電感。