[实用新型]一种双面散热的无载体半导体封装结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种基于半导体无载体的封装结构，确切的说是一种双面散热的无载体半导体封装结构。

背景技术

在半导体的封装过程中，焊接技术核心是将芯片的门极和圆区与框架引脚通过焊线或是植球的工艺焊接，构成电路的连通。特别是在应用于大功率产品的封装件中，焊接工艺的可靠性及电热性能尤为重要。传统的焊线焊接和植球焊接技术对工艺的实现有较高要求，其中，在大功率、高能耗的产品生产过程中，焊线焊接后产生的塌丝、断丝、短路现象较多，直接影响产品的可靠性。在植球焊接中，由于植球的形态较难控制，植球的大小、高度等因素都会直接影响产品的成品率，其中，植球形状过大会造成电路短路，形状过小会造成电路接触不良。

为了不断适应市场对于大功率产品的需求，封装件的可靠性、功率、散热等性能要求也需逐渐提高，封装件的金属片桥接封装技术更显得尤为重要。金属片材质通常为铜或铝，表层布有电路，连接芯片和框架引脚的引脚，构成电路的连通，采用金属片代替焊线或植球焊接的技术为桥接焊接技术。金属片桥接封装技术相较焊线焊接以及植球焊接更能满足产品的大功率、高能耗的要求。此外，使用金属片桥接技术更可以有效得降低产品的厚度，缩小产品体积，适用于电子产品更小、更薄的发展趋势。

而现有的金属片桥接技术，也存在一定缺陷。例如，芯片的每一个焊门极和圆区如果只使用一个金属片桥接，就会造成芯片电源短路，芯片功能失效。若使用两个金属片桥接，就需要分别制作不同尺寸及大小的两个或多个金属片，一个金属片焊接芯片正面的门极和框架的第一引脚，另一个金属片焊接芯片正面的圆区和框架的其他引脚。并且以每颗产品为单位桥接，焊接工艺难度较大，产品生产周期较长。若使用焊线焊接和金属片桥接结合的焊接方法，由于金属片位置在焊线的上方，且金属片与框架引脚的相对位置固定，而焊线是有一定弧度的细线，焊线的高度必须与金属片保持一定的距离，而焊线的线型及弧高较难控制，若与金属片触碰，就会造成电路短路，芯片功能失效。为了使线弧具有一定的弧度，传统焊线焊接工艺形成的弧线往往弧高很高，在金属片桥接的工序中，焊线会和金属片接触造成短路。而金属片在焊接时必须保持一定的形状及角度，由于金属片的形状为特制，也就需要制作特殊的模具制作金属片，也需要控制金属片的形状以及高度，增加了产品的成本，给产品的量产带来困难。

而在产品的实际运作过程中，产品内部会产生大量的热量，产品内部温度增高。传统半导体封装体的主要散热途径为向上散热或向下散热，但传统封装体上方有塑封料，下方有载体，会降低封装体本身的散热性能。产品向外散热性能不良会导致产品内部温度过高，产品会有功能不良、甚至失效的风险。

综上所述，传统的金属片桥接技术不能在提高产品封装良率、降低生产成本的同时满足大功率、高能耗、高散热产品的性能要求。

发明内容

为克服现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供了一种双面散热的无载体半导体封装结构，包括金属框架引脚，芯片，焊线和金属片。金属框架的第一引脚与芯片正面的门极通过焊线连接，金属框架的其他引脚与芯片正面的圆区通过金属片连接，芯片正面的圆区和和金属框架的其他引脚设置有助焊剂，金属片放置的位置与金属框架的位置相对应，覆盖在芯片正面以及金属框架的其他引脚之上并与之桥接。

优选地，金属框架材质为铜、铝、银或合金。

进一步，芯片的门极与框架的第一引脚连接，焊线直接连接芯片的门极和框架的第一引脚。

进一步地，金属片的下方设置有强介电材料。在金属片的下方(即与芯片连接的一面)涂覆强介电材质，根据金属片需要涂强介电材质的位置，做带有图形的模具，模具上的开口即为需要涂强介电材质的区域。将模具盖在金属片上方，然后刷一层强介电材料，即在金属片表面形成介电层，金属片的材质为铜、铝等金属。

更进一步地，金属片与芯片的圆区和金属框架的其他引脚连接，金属片位置在芯片和金属框架的引脚之上。在芯片表面的圆区和金属框架的其他引脚上面刷助焊剂，然后把金属片盖在芯片和金属框架的其他引脚上面，位置与芯片和金属框架的其他引脚位置相对应，回流焊后，金属片、芯片和金属框架即构成桥接结构。

优选地，金属框架的材质为铜、银或合金等金属。焊线的材质为金、铜、合金等金属，金属片材质为铜、铝等金属，形状为平板状。