[发明专利]用于直接表面安装的裸露芯片封装

说明书

技术领域

所公开的实施例涉及包括具有裸露衬底（例如，硅）的芯片的封装的半导体器件以及包括这种封装的半导体器件的电子组件。

背景技术

对于包括至少一个半导体芯片在其中的半导体封装，尤其是对于功率集成电路（IC），散热问题是很重要的问题。具有较差散热性能的半导体封装不仅会产生错误，而且会降低产品可靠性并极大地增加制造成本。

其中一种公知的功率封装包括增强型冷却，它是含有散热板（例如，铜板）的裸露散热板封装，该散热板裸露在封装的底部。使用热传导芯片附着材料将芯片面向（有源顶部）散热板的顶部接合。另一种公知功率封装是裸露硅封装，其中倒装芯片将半导体芯片安装在芯片焊盘上，并暴露半导体芯片的底部。然后通过使用导热硅脂将散热板热耦合至半导体芯片。

这两种功率封装都具有大量的热阻力，降低了冷却性能，由于冷却路径中的多个界面，增加了封装的热阻力。例如，裸露的散热板封装包括半导体衬底（例如，硅）、芯片附着材料、散热板和冷却路径中从半导体顶部到下面的工件如印制电路板的焊料。类似地，裸露的硅封装包括衬底、导热硅脂和冷却路径中从半导体芯片顶部到大气中的散热片。

发明内容

所公开的实施例认识到常规封装的半导体器件，尤其是高功率半导体器件，在工作时由于较高的热阻力能够达到较高的结温度，其中较高的热阻力是由多个界面两端的大热电阻降造成的，在工作时，这些多个界面干扰封装器件到其散热片的散热。通过具有彼此基本是平面的引线的接合部分、封装的底面以及半导体芯片的背部，允许封装的半导体器件直接焊接到工件如印制电路板（PCB）上。最终由于热冷却路径到工件的界面的减少提高了工件（例如，PCB）的散热。

一个公开的实施例包括封装的半导体器件，其包括半导体芯片，半导体芯片包含衬底和至少一个与衬底的底部直接相连的背部金属层，衬底包括顶部和底部，顶部包括有源电路。包括具有芯片焊盘和多条引线的成型材料的封装被封在成型材料内，其中所述引线包括包含接合部分的裸露部分。半导体芯片的顶部连在芯片的焊盘上，而且封装包括将背部金属层沿着封装的底面暴露的间隙。接线将半导体芯片顶部上的焊盘耦合到引线上。接合部分、封装的底面和背部金属层相对于彼此全部基本位于一个平面。

另一个公开的实施例包括电子组件，该组件包括所公开的封装的半导体器件和包括多个表面焊盘的PCB。提供了从背部金属层和引线的接合部分到PCB上的表面焊盘的直接焊接连接。与传统组件相比，所公开的封装的半导体器件提供的直接可焊接性降低了组件成本，例如，通过消除导热硅脂和散热器的需要，以及连接散热器所增加的处理。此外，直接焊接减小了PCB组件的板空间，而且通过使用表面贴片器件（SMD）规则简化了PCB布局。

附图说明

图1A是根据示例性实施例的包括引线封装的示例性封装的半导体器件的截面图，其中用于直接表面安装的半导体芯片的背部金属沿着封装的底面暴露。

图1B是根据示例性实施例的包括无引线封装的示例性封装的半导体器件的截面图，其中半导体芯片的背部金属沿着封装表面的底面暴露。

图2是根据示例性实施例的包含图1A所示的封装的半导体器件的示例性电子组件的截面图，该半导体器件的通过使用直接焊接连接表面安装到多层PCB。

具体实施方式

图1A根据示例性实施例图示了包括引线封装的示例性封装的半导体器件100，其中，半导体芯片110的背部金属沿着封装的底面暴露以用于直接表面安装。半导体芯片110包括衬底（例如，硅或硅/锗）112和位于衬底112的底部116上的至少一个背部金属层118，衬底包括顶部113和底部116，顶部113包括有源电路114。半导体芯片110的顶部表面113上的有源电路114被配置为提供IC电路功能。背部金属层118直接连接到半导体芯片110的底部116。