[发明专利]半导体芯片封装件及其制造方法

说明书

本发明涉及半导体芯片封装件，具体地说是采用其上安装有一个或多个芯片的陶瓷衬底的那种封装件。更确切地说，本发明涉及被设计用来安装到外部衬底(例如印刷电路板)上的那种封装件。

在例如氧化铝的陶瓷衬底的电路化表面上安装有一个或多个半导体芯片的半导体芯片封装件，在本技术领域中是人所共知的。这种通常称之为陶瓷芯片载体的半导体芯片封装件，一般安装在印刷电路板上。若采用表面安装技术，则陶瓷芯片载体可包括一个引线框，此引线框与形成于陶瓷衬底的带有芯片的电路化表面外围的电接触焊点之间实行机械连接和电连接。

上述类型的陶瓷芯片载体可包括一个单层也可包括多层陶瓷衬底。前者的芯片载体是通过先用常规的厚膜金属掩蔽技术使陶瓷单层的上表面电路化而制造。所使用的金属是例如银(Ag)和钯(Pd)的合金，其熔点为1145℃，电阻率为20×10^-8Ωm。得到的电路线条一般为例如0.5密尔厚和3密尔宽。电路化之后，得到的陶瓷层在Ag-Pd合金易于承受的温度(例如850-950℃)下于空气中焙烧。然后用常规的引线连接技术特半导体芯片安装到电路化表面上。

在多层陶瓷衬底的制造中，一般用常规的厚膜掩蔽技术使各陶瓷层电路化，然后将电路化的陶瓷层固化并在例如1900℃的焙烧温度下叠层到一起。为了能承受这种高温，各电路化层上的电路一般包含一种诸如钼(Mo)或钨(W)之类的高熔点金属，其熔点≥2625℃，相应的电阻率≥5.2×10^-8Ωm。如前述，采用常规引线连接技术将芯片常规地安装到多层陶瓷衬底上。

本发明同一受让人的美国专利第5243133号详述了可采用引线框或边缘引线夹来使陶瓷衬底电路连接到外部衬底(例如电路板)的一例陶瓷芯片载体。如其所述，用一帽盖(如金属)来覆盖置入的芯片并保护电路部分。电路的其余部分用包封剂来保护。

可以理解，为了有效地工作，所述的这类电子封装件需要有效地消除封装件工作过程中芯片所产生的热量。当随着产业界的趋势那样采用更高功率的芯片时，这一要求变得更为重要。熟知的一种消除芯片热量的方法是将热沉直接连接(例如用热粘合剂)到芯片。在前述的美国专利No.5243133的情况下，金属帽盖也可起热沉的作用。

本发明限定了一种新的半导体芯片封装件，它能有效地消除热量，同时在需要时具有附加的工作能力。

相信此种封装件可构成本领域的一大进展。

本发明的目的是提供一种具有增强了的热性能的半导体芯片封装件及其制造方法。

本发明的另一个目的是提供一种制造具有增强了的热性能的半导体芯片封装件的方法。

根据本发明的一个实施例可实现上述目的，其中提供了一种半导体芯片封装件，它包含：一个包括相反的第一和第二表面的衬底，其上至少有一个穿过所述衬底以将所述相反的第一和第二表面互连的孔；一个位于所述衬底第一表面上的第一导热层；一个位于所述衬底第二表面上的第二导热层；一个用导热材料安置在所述第一导热层上的半导体芯片；一个位于所述衬底第一表面上离所述第一导热层为一个预定距离处并与该第一导热层绝缘的电路层，所述半导体芯片与所述位于第一表面上的电路层电连接；至少一个位于所述衬底的所述孔中的导热元件，用来使所述第一和第二导热层热耦合以使所述半导体芯片产生的热可以通过所述第一导热层传到所述第二导热层。

根据本发明的另一个实施例提供了一种制造半导体芯片封装件的方法，它包含下列步骤：提供一个带有相反的第一和第二表面的衬底；在所述衬底中至少提供一个孔以使所述相反的第一和第二表面互连接；在所述相反的第一和第二表面上分别提供第一和第二导热层，所述孔中的所述导热元件把所述第一和第二导热层热连接起来；在所述衬底的第一表面上与所述第一导热层隔开并电绝缘的位置处提供一电路层；在所述孔中提供一个导热元件；把一个具有其上有多个接触点的第一表面的半导体芯片置于所述第一导热层上，以使所述其上有多个接触点的第一表面背对着所述第一导热层，且使由所述芯片在封装期间产生的热从所述第一导热层经所述导热元件到达所述第二导热层；以及把所述半导体芯片的接触点电连接到所述电路层。

图1-8示出了根据本发明的一个实施例制造半导体芯片封装件的各个步骤，图8是本发明完成并安装在一个下部衬底(例如印刷电路板)的半导体芯片封装件的局部图；以及

图9是一局部纵剖面图，示出了根据本发明另一实施例的一个芯片封装件，上述封装件安装在一个下部衬底上。

结合上述附图并参照下列公开的所附权利要求，可以更好地了解本发明以及本发明的其它目的、优点和性能。