[發明專利]具有填充的導電腔體的半導體封裝

在審

• 申請號: 202010079564.4
• 申請日: 2020-02-04
• 公開（公告）號: CN111564415A
• 公開（公告）日: 2020-08-21
• 發明（設計）人: 黃志洋;蔡福城;S·馬海因爾;J·梅爾茨;N·奧斯曼;J·V·蘇賽普拉卡薩姆;H·H·鄭
• 申請（專利權）人: 英飛凌科技股份有限公司
• 主分類號: H01L23/31
• 分類號: H01L23/31;H01L23/498;H01L23/495
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 鄔少俊

本發明公開了一種半導體封裝，包括框架，該框架具有：具有第一主表面和與第一主表面相對的第二主表面的絕緣主體；第一主表面處的第一多個金屬跡線；以及絕緣主體中的第一腔體。導熱和/或導電材料填充絕緣主體中的第一腔體，并且具有與第一多個金屬跡線不同的成分。導熱和/或導電材料在絕緣主體的第一主表面和第二主表面之間提供導熱和/或導電路徑。在絕緣主體的第一主表面附接到框架的半導體管芯電連接到第一多個金屬跡線并且電連接到填充絕緣主體中的第一腔體的導熱和/或導電材料。還描述了一種對應的制造方法。

背景技術

常規引線框架封裝由于使用厚的銅底座而提供了良好的散熱性。然而，常規引線框架封裝中的電信號的再分布受到引線鍵合約束的限制。與常規引線框架封裝相比，常規RDL(再分布層)封裝(例如基于層合的封裝)為電信號再分布提供了更好的靈活性。然而，常規RDL封裝通常具有通過蝕刻薄的Cu片或通過Cu鍍覆來制造的較薄的銅跡線。在常規RDL封裝中，使用薄的銅跡線會限制這種封裝的散熱和功率(大電流)容量。這種限制對于片上系統(SoC)產品/芯片而言更為嚴重，在SoC產品/芯片中，較高的引腳數和電信號再分布是重要考慮因素，同時必須提供足夠水平的功率和熱量管理。

因此，需要具有良好的電信號再分布以及良好的功率和熱量管理的改進的功率半導體封裝。

發明內容

根據半導體封裝的實施例，所述半導體封裝包括：框架，所述框架包括具有第一主表面和與所述第一主表面相對的第二主表面的絕緣主體、第一主表面處的第一多個金屬跡線以及絕緣主體中的第一腔體；填充絕緣主體中的第一腔體并且具有與第一多個金屬跡線不同的成分的導熱和/或導電材料，所述導熱和/或導電材料在絕緣主體的第一和第二主表面之間提供導熱和/或導電路徑；以及半導體管芯，所述半導體管芯在絕緣主體的第一主表面附接到框架，并且電連接到第一多個金屬跡線并電連接到填充絕緣主體中的第一腔體的導熱和/或導電材料。

半導體管芯可以是功率半導體管芯，并且功率半導體管芯的面向絕緣主體的第一主表面的高功率端子可以電連接到填充絕緣主體中的第一腔體的導熱和/或導電材料。

單獨地或組合地，框架還可以包括絕緣主體的第二主表面處的第二多個金屬跡線、以及多個過孔，所述多個過孔將絕緣主體的第一主表面處的第一多個金屬跡線電連接到絕緣主體的第二主表面處的第二多個金屬跡線，并且功率半導體管芯的高功率端子可以通過填充絕緣主體中的第一腔體的導熱和/或導電材料而電連接到絕緣主體的第二主表面處的金屬跡線。

單獨地或組合地，填充第一腔體的導熱和/或導電材料的面積可以至少是單個過孔的平均面積的10倍。

單獨地或組合地，框架還可以包括在絕緣主體中的第二腔體，第二腔體可以小于第一腔體并且與第一腔體在橫向上間隔開，第二腔體可以填充有具有與所述第一多個金屬跡線不同的成分的導熱和/或導電材料，并且在絕緣主體的第一和第二主表面之間提供導熱和/或導電路徑，并且面向絕緣主體的第一主表面的功率半導體管芯的第二高功率端子可以電連接到填充絕緣主體中的第二腔體的導熱和/或導電材料。

單獨地或組合地，功率半導體管芯可以包括多個低功率端子，所述多個低功率端子通過多個過孔和第一多個金屬跡線而電連接到絕緣主體的第二主表面處的第二多個金屬跡線。

單獨地或組合地，半導體封裝還可以包括邏輯管芯，所述邏輯管芯附接到功率半導體管芯的背離框架的一側或在絕緣主體的第一主表面附接到框架，并且邏輯管芯可以被配置為控制功率半導體管芯。

單獨地或組合地，半導體封裝還可以包括在絕緣主體的第一主表面包封半導體管芯的包封體。

單獨地或組合地，框架可以是印刷電路板，并且包封體可以是模制化合物。

單獨地或組合地，填充第一腔體的導熱和/或導電材料可以包括硬化的銀漿、硬化的銅漿、納米碳材料或硬化的焊錫漿，并且第一多個金屬跡線可以包括電鍍銅。