[實(shí)用新型]一種框架外露多芯片混裝堆疊夾芯封裝結(jié)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201521097405.8
• 申請(qǐng)日: 2015-12-24
• 公開（公告）號(hào): CN205355045U
• 公開（公告）日: 2016-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉愷;梁志忠;張波;王亞琴
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇長電科技股份有限公司
• 主分類號(hào): H01L23/495
• 分類號(hào): H01L23/495;H01L23/49;H01L23/488;H01L23/367;H01L25/07;H01L21/60
• 代理公司: 江陰市同盛專利事務(wù)所(普通合伙) 32210
• 代理人: 唐紉蘭;周彩鈞

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種框架外露多芯片混裝堆疊夾芯封裝結(jié)構(gòu)，屬于半導(dǎo)體封裝技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

近年來，隨著電子產(chǎn)品對(duì)功率密度不斷的追求，無論是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、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：

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、塌線以及短路等種種的困擾，導(dǎo)致了封裝良率無法提升、成本無法下降、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。而這樣情況下無論是專業(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)作都無法提升生產(chǎn)效率、無法降低單位成本，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(tǒng)的Diode（二級(jí)管）以及Transistor（三極管）或是MOS的封裝產(chǎn)品，采用焊線形成互聯(lián)，由此可清楚的知道用來執(zhí)行電源或是信號(hào)的金屬絲會(huì)因?yàn)?，?dǎo)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(yīng)用在功率方面的產(chǎn)品影響更是明顯。

為解決上述問題，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，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(xiàn)有的MOS堆疊封裝結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)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。第一芯片12的源極通過第一金屬夾板14電耦合至引腳，第一芯片12的柵極通過第一金屬焊線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的源極通過第二金屬夾板15電耦合至引腳，第二芯片13的柵極通過第二金屬焊線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，降低了部分封裝電阻，但是還是存在以下缺陷：

1.)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)備的購置成本較高。

2.)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，無法整條一體成型，制造效率較低。

3.)此MOS封裝的內(nèi)外引腳不是一體形成，而是通過焊料焊接而成，所以內(nèi)外引腳結(jié)合處（即金屬夾板、金屬帶與引線框接觸處）仍存在較高的接觸電阻。