[发明专利]具有整体成形的热沉的半导体封装安装平台

说明书

具有整体成形的热沉的半导体封装安装平台。一种半导体封装包括安装平台，其包括电绝缘衬底和结构化金属化层，半导体管芯，其安装在安装平台的上表面上，半导体管芯包括第一端子和第二端子，第一端子设置在面向安装平台的半导体管芯的第二表面上，第二端子设置在背向安装平台的半导体管芯的第一表面上，以及热沉，其整体地形成在安装平台中。热沉直接在半导体管芯下方并且热耦合到半导体管芯。热沉从安装平台的上表面延伸到安装平台的下表面。热沉包括一个或多个分立金属块，所述一个或多个分立金属块设置在形成于电绝缘衬底中的开口内。

背景技术

诸如RF放大器之类的功率半导体器件在操作期间生成大量的热。个别管芯可具有大约5W（瓦）或更多的峰值输出功率，并且在单个半导体封装中合并的多管芯功率放大器电路可具有大约1200W或更多的峰值输出功率。半导体管芯生成的热必须由半导体封装有效地耗散，以便防止器件故障和/或防止诸如焊接接头之类的电接口的降级。定制的半导体封装设计被用于耗散与功率半导体器件相关联的大量热。该类型的定制半导体封装设计的一个示例包括充当散热器以及用于在其上安装半导体管芯的固定电位（potential）端子（例如，源极或漏极端子）的大金属衬底或凸缘（flange）。然而，该类型的半导体封装需要大量的昂贵金属（例如，铜）并且不容易适用于不同的电路。因此，对于高功率应用而言，需要不太昂贵的封装解决方案。

发明内容

公开了一种半导体封装。根据实施例，半导体封装包括安装平台，其包括电绝缘衬底和一个或多个结构化金属化层，半导体管芯，其安装在安装平台的上表面上，半导体管芯包括第一端子和第二端子，第一端子设置在面向安装平台的上表面的半导体管芯的第二表面上，第二端子设置在背向安装平台的上表面的半导体管芯的第一表面上，以及热沉（heatsink），其整体地形成在安装平台中，其中，热沉直接设置在半导体管芯下方并且热耦合到半导体管芯，其中，热沉从安装平台的上表面延伸到与安装平台的上表面相对的安装平台的下表面，并且其中，热沉包括设置在形成在电绝缘衬底中的开口内的一个或多个分立金属块。

单独地或组合地，安装平台包括第一绝缘层和设置在第一绝缘层的顶部上的第二绝缘层，其中，第一绝缘层包括第一开口，第二绝缘层包括第二开口，并且热沉包括设置在第一开口内的分立金属块中的第一分立金属块和设置在第二开口内的分立金属块中的第二分立金属块。

单独地或组合地，第一绝缘层和第二绝缘层包括以下中的至少一个：环氧树脂（epoxy）材料、混合的环氧树脂和玻璃纤维材料、以及树脂材料，并且第一和第二绝缘层的厚度在25μm与300μm之间。

单独地或组合地，安装平台的电绝缘衬底包括以下中的任何一个或多个：陶瓷、金刚石、环氧树脂材料、塑料和玻璃。

单独地或组合地，安装平台包括在安装平台的上表面上的第一接合焊盘（bondpad）和在安装平台的下表面上的第一下表面端子，并且半导体管芯安装在安装平台上，使得第一端子直接与第一接合焊盘对接并且电连接到第一接合焊盘，并且第一端子经由热沉电连接到第一下表面端子。

单独地或组合地，半导体管芯还包括设置在半导体管芯的第一表面上的第三端子，安装平台包括在安装平台的上表面上的第二和第三接合焊盘、在安装平台的下表面上的第二和第三下表面端子、电连接在第二接合焊盘和第二下表面端子之间的第二竖直连接器、以及，电连接在第三接合焊盘和第三下表面端子之间的第三竖直连接器，第二端子经由第二竖直连接器电连接到第二下表面端子，并且第三端子经由第三竖直连接器电连接到第三下表面端子。

单独地或组合地，第二端子通过第一互连元件电连接到第二接合焊盘，第三端子通过第二互连元件电连接到第三接合焊盘，并且第一和第二互连元件包括以下中的任何一个：接合线、金属夹（clip）和导电带（ribbon）。

单独地或组合地，半导体管芯嵌入在包括多个构成（constituent）层压层的层压衬底内，第二端子通过第一内部互连结构电连接到第二接合焊盘，第三端子通过第二内部互连结构电连接到第三接合焊盘，并且第一和第二内部互连结构整体地形成在层压衬底中。