[發明專利]一種框架外露多芯片單搭平鋪夾芯封裝結構及其工藝方法

在審

• 申請號: 201510991837.1
• 申請日: 2015-12-24
• 公開（公告）號: CN105448882A
• 公開（公告）日: 2016-03-30
• 發明（設計）人: 梁志忠;王亞琴;徐賽;朱悅
• 申請（專利權）人: 江蘇長電科技股份有限公司
• 主分類號: H01L23/495
• 分類號: H01L23/495;H01L25/07;H01L23/31;H01L23/367;H01L21/50
• 代理公司: 江陰市同盛專利事務所(普通合伙) 32210
• 代理人: 唐紉蘭;周彩鈞

技術領域

本發明涉及一種框架外露多芯片單搭平鋪夾芯封裝結構及其工藝方法，屬于半導體封裝技術領域。

背景技術

近年來，隨著電子產品對功率密度不斷的追求，無論是Diode（二級管）還是Transistor（三極管）的封裝，尤其是Transistor中的MOS產品正朝著更大功率、更小尺寸、更快速、散熱更好的趨勢在發展。封裝的一次性制造方式也由單顆封裝技術慢慢朝向小區域甚至更大區域的高密度高難度低成本一次性封裝技術沖刺與挑戰。

因此，也對MOS產品的封裝在寄生的電阻、電容、電感等的各種電性能、封裝的結構、封裝的熱消散性能力、封裝的信賴性方面以及高難度一次性封裝技術方面有了更多的要求。

傳統的Diode（二級管）以及Transistor（三極管）或是MOS產品的封裝一般依據產品特性、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引腳的主要的互聯技術，從而實現電氣連接。然而焊線的技術方式對產品的性能存在了以下幾個方面的限制與缺陷：

一、封裝與制造方面的限制與缺陷：

1）、焊接能力（Bondability）方面：常常會因為金屬絲材料、金屬引腳材料的變化以及設備與工具的參數片變化、性能與精度的變化以及保養與校正管理而造成的第一焊點以及第二焊點結合面的虛焊、脫落、斷點、頸部裂縫、塌線以及短路等種種的困擾，導致了封裝良率無法提升、成本無法下降、可靠性的不穩定；

2）、一次性高密度封裝技術方面：傳統的互聯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進行裝片、金屬絲采高溫超聲一根線一根線的焊接方式。而這樣情況下無論是專業的裝片機、球焊打線機、鍵合鋁線/鋁帶機或是銅片搭接機等機器設備再高速的重復動作都無法提升生產效率、無法降低單位成本，也因為設備不斷的提升生產速度同樣的也提升了制造的不穩定性。

二、封裝產品的特性能方面的限制與缺陷：

1）、熱消散方面：傳統的Diode（二級管）以及Transistor（三極管）或是MOS的封裝產品，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的物質，所以傳統的Diode（二級管）以及Transistor（三極管）或是MOS產品在工作時所產生的熱量很難通過塑封料消散出塑封料物質的封裝體，只能依靠細細的金屬絲互聯在金屬引腳材料來幫助熱能的消散，但是這種熱消散的途徑對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）是用來表示各種物質電阻特性的物理量。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為材料的長度，s為面積。可以看出，材料的電阻大小正比于材料的長度，而反比于其面積。由上式可知電阻率的定義：ρ=Rs/l。傳統的Diode（二級管）以及Transistor（三極管）或是MOS的封裝產品，采用焊線形成互聯，由此可清楚的知道用來執行電源或是信號的金屬絲會因為，導體材料的長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，尤其是應用在功率方面的產品影響更是明顯。

為解決上述問題，業界對傳統的Diode（二級管）以及Transistor（三極管）或是MOS的封裝產品進行了改進，用金屬帶、金屬夾板代替焊線，來降低封裝電阻、電感與期望改善熱消散的能力。

如圖1所示，為一種現有的MOS封裝結構，此結構中引線框11包含管芯焊盤和引腳，在引線框11的管芯焊盤上植入第一芯片12、第二芯片13。第一芯片12的源極通過第一金屬夾板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的柵極通過第二金屬焊線17電耦合至引線框11。再進行包封、切割、測試等后續工序。此MOS封裝結構用金屬夾板取代了傳統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封裝結構中芯片的漏極、源極和柵極與引線框形成互聯分別要用到不同的設備，制程復雜，設備的購置成本較高；其次，此MOS封裝結構在把金屬夾板和金屬焊線耦合至芯片和引腳上時，只能一顆顆芯片進行，無法整條一體成型，制造效率較低。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對上述現有技術提供一種框架外露多芯片單搭平鋪夾芯封裝結構及其工藝方法，整條產品可一體成型，生產效率高，工藝簡單，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。