[发明专利]一种双面散热的半导体叠层封装结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体叠层封装结构，确切的说是一种双面散热的半导体叠层封装结构。

背景技术

PoP(Package on Package)叠层技术的出现更加模糊了一级封装与二级装配之间的界线，在大大提高逻辑运算功能和存储空间的同时，也为终端用户提供了自由选择器件组合的可能，生产成本也得以更有效的控制。对于3G手机，PoP无疑是一个值得考虑的优选方案。随着小型化高密度封装的出现，对高速与高精度封装的要求变得更加关键。在半导体的叠层封装过程中，焊接技术核心是将芯片的栅极和源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。

为了不断适应市场对于大功率产品的需求，叠层封装件的可靠性、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。

但是由于PoP叠层技术只是封装体的叠层封装，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。此外，现有的金属片桥接技术，也存在一定缺陷。例如，芯片的每一个焊栅极和源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栅极和框架的第一引脚，另一个金属片焊接芯片正面的源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。

综上所述，传统的叠层封装结构不能在提高产品封装良率、降低生产成本的同时满足低产品高度、高散热的要求。

发明内容

为克服现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种双面散热的半导体叠层结构，包括第一金属框架引脚，第一芯片，第一焊线、第一金属片和第二金属框架引脚，第二芯片，第二焊线、第二金属片。第一金属框架的第一引脚与第一芯片正面的栅极通过第一焊线连接，第一金属框架的其他引脚与第一芯片正面的源区通过第一金属片连接，第一芯片正面的源区和第一金属框架的其他引脚设置有助焊剂，第一金属片放置的位置与第一金属框架的位置相对应，覆盖在第一芯片正面以及第一金属框架的其他引脚之上并与之桥接。第一塑封体塑封后去除第一金属片上方的塑封料，露出第一金属片。第二金属框架的第一引脚与第二芯片正面的栅极通过第二焊线连接，第二金属框架的其他引脚与第二芯片正面的源区通过第二金属片连接，第二芯片正面的源区和第二金属框架的其他引脚设置有助焊剂，第二金属片放置的位置与第二金属框架的位置相对应，覆盖在第二芯片正面以及第二金属框架的其他引脚之上并与之桥接。第二塑封体塑封后去除第二金属片上方的塑封料，露出第二金属片。第一金属片的上方设置助焊剂，与第二芯片连接。第一金属框架其他引脚上方设置助焊剂，与第二框架的第一引脚连接。第一芯片通过第一框架的第一引脚和第一金属片形成电路的连通，第二芯片通过第二框架的第一引脚、第二金属片和第一框架的其他引脚形成电路的连通。

优选地，金属框架材质为铜、铝、银或合金。

进一步，第一芯片的栅极与第一框架的第一引脚连接，第一焊线直接连接第一芯片的栅极和第一框架的第一引脚。

进一步地，第一金属片的下方设置有第一强介电材料。在第一金属片的下方(即与第一芯片连接的一面)涂覆第一强介电材质，根据第一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第一强介电材质的区域。将模具盖在金属片上方，然后刷一层第一强介电材料，即在第一金属片表面形成第一介电层，金属片的材质为铜、铝等金属。