陶瓷半导体器件封装件制造技术

本申请公开了陶瓷半导体器件封装件。一个所描述的示例包括：陶瓷封装件(图3E中107)，其具有板侧表面(301)和相对的顶侧表面；散热块(113)，其安装到陶瓷封装件的板侧表面，在管芯腔体(121)中形成底表面；引线(105)，其安装到陶瓷封装件上的导电接地焊盘；侧壁金属部，其从导电接地焊盘延伸并覆盖陶瓷封装件的一侧的一部分；铜钨合金导体层(311)，其形成在陶瓷封装件中并由电介质层(309)隔开；键合指状件(123)，其由导体层形成并延伸到管芯腔体(121)；半导体器件(319)，其安装在散热块上方，并且在背向散热块的表面的器件侧表面上具有键合焊盘；电连接件(321)，其在半导体器件上的键合焊盘和键合指状件之间；以及盖(109)，其安装到陶瓷封装件的顶侧表面。装到陶瓷封装件的顶侧表面。装到陶瓷封装件的顶侧表面。

【技术实现步骤摘要】
陶瓷半导体器件封装件


[0001]本申请总体上涉及封装电子器件，并且具体地涉及陶瓷半导体器件封装件。

技术介绍

[0002]生产半导体器件封装件的工艺包括将半导体器件安装到陶瓷封装衬底上。陶瓷封装衬底为高性能提供了良好的电隔离和低热系数，并可用于高功率半导体器件。陶瓷半导体器件封装件可以提供气密密封封装以保护半导体器件免受湿气和应力。陶瓷封装衬底可以包括由陶瓷材料的层压层形成的陶瓷封装体，其中水平导体形成为由陶瓷电介质材料层分隔的层。为了连接水平层之间的导体，形成延伸通过水平导体层之间的陶瓷材料层的垂直填充通孔，以电耦合导体。陶瓷半导体器件封装件用于能够承载高电流和高电压信号的功率半导体器件。许多申请包括功率晶体管器件，例如功率场效应晶体管(功率FET)，其被布置为向负载输送电流或电压。陶瓷半导体器件封装件的一个重要特性是内部导体的电阻。需要改进陶瓷半导体器件封装件。

技术实现思路

[0003]一个所描述的示例包括：陶瓷封装件，其具有板侧表面和相对顶侧表面；散热块，其安装在陶瓷封装件的板侧表面上，在管芯腔体中形成底表面；引线，其安装到陶瓷封装件上的导电接地焊盘；侧壁金属部，其从导电接地焊盘延伸并覆盖陶瓷封装件的一侧的一部分；铜钨导体层，其形成在陶瓷封装件中并由电介质层隔开；键合指状件，其由导体层形成并延伸到管芯腔体；半导体器件，其安装在散热块上方，并且在背向散热块的表面的器件侧表面上具有键合焊盘；电连接件，其在半导体器件上的键合焊盘和键合指状件之间；以及盖，其安装到陶瓷封装件的顶侧表面。
[0004]另一个所描述的示例包括陶瓷封装件，该陶瓷封装件具有板侧表面和相对的顶侧表面，以及第一侧、第二侧、第三侧和第四侧，该第一侧、第二侧、第三侧和第四侧在板侧表面与相对的顶侧面之间延伸。具有板侧表面和相对的顶侧表面的散热块安装到陶瓷封装件的板侧表面，散热块的表面覆盖在陶瓷封装件中形成的管芯腔体，并在管芯腔体中形成底表面。引线安装到陶瓷封装件的板侧表面上的导电接地焊盘，引线具有附接到导电接地焊盘的扁平表面；侧壁金属部从板侧表面上的导电接地焊盘延伸并覆盖陶瓷封装件的第一侧、第二侧、第三侧和第四侧之一的一部分。导体层形成在陶瓷封装件中并由陶瓷封装件中的电介质层隔开，导体层由铜钨合金制成，在陶瓷封装件/填充通孔内形成水平导体的导体层延伸通过导体层之间的电介质层，并电耦合一些导体层。由导体层形成的键合指状件延伸到管芯腔体，键合指状件具有暴露的表面。至少一个半导体器件具有背侧表面，该背侧表面安装到散热块的顶侧表面，至少一个半导体器件在背向散热块的顶侧表面的器件侧表面上具有键合焊盘。电连接件将至少一个半导体器件的键合焊盘耦合到键合指状件的暴露表面；并且安装到陶瓷封装件的相对顶侧表面的盖覆盖管芯腔体、至少一个半导体器件和电连接件。
[0005]描述了一种方法，该方法包括：将半导体器件安装在陶瓷封装衬底的陶瓷封装件的管芯腔体中，陶瓷封装衬底包括安装到板侧表面上的导电接地焊盘的导电引线，导电焊盘连接到陶瓷封装件的第一侧、第二侧、第三侧或第四侧上的侧壁金属部，该侧壁金属部从板侧表面延伸到陶瓷封装件的顶侧表面，陶瓷封装件包括由电介质材料隔开的铜钨合金导体层和耦合铜钨合金导体层的填充通孔。该方法包括在半导体器件上的键合焊盘和陶瓷封装件的键合指状件之间通过引线键合或带状键合形成电连接件，键合指状件由导体层之一形成，并具有靠近管芯腔体的暴露表面。通过将盖安装到陶瓷封装件的顶侧表面来密封管芯腔体，盖覆盖管芯腔体、半导体器件和电连接件。
附图说明
[0006]图1A以投影方式图示了陶瓷半导体器件封装件的俯视图，图1B以投影方式图示了陶瓷半导体器件封装件的仰视图，图1C以平面视图方式图示了用于布置的陶瓷封装衬底。
[0007]图2以流程图方式图示了用于形成布置的陶瓷半导体器件封装件的所选步骤。
[0008]图3A
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图3E以一系列横截面视图方式图示了制造布置的封装半导体器件的所选步骤的结果。
[0009]图4以特写图方式图示了布置的陶瓷半导体器件封装件的一部分的细节。
具体实施方式
[0010]除非另有指示，不同图中的相应附图标记和符号通常指相应的零件。这些图不一定按比例绘制。
[0011]本文中的元件被描述为“耦合”。术语“耦合”包括直接连接的元件和间接连接的元件，以及甚至与中间元件电线电连接的或电线耦合的元件。
[0012]本文中使用术语“半导体器件”。半导体器件可以是分立半导体器件(例如双极晶体管)、几个分立器件(例如在单个半导体管芯上一起制备的一对功率FET开关)，或者半导体管芯可以是具有多个半导体器件(例如A/D转换器中的多个电容器)的集成电路。半导体器件可以包括诸如电阻器、电感器、滤波器、传感器之类的无源器件或诸如晶体管之类的有源器件。半导体器件可以是具有数百或数千个晶体管的集成电路，这些晶体管被耦合以形成功能电路，例如微处理器或存储器器件。
[0013]本文中使用术语“陶瓷半导体器件封装件”。半导体器件封装件具有电耦合到端子的至少一个半导体器件，并且具有保护和覆盖半导体器件的陶瓷封装件。在一些布置中，可以将多个半导体器件封装在一起。例如，功率场效应晶体管(FET)半导体器件和第二半导体器件(诸如无源部件、栅极驱动器管芯或控制器管芯)可以封装在一起，以形成单个封装的电子器件。封装的电子器件中可以包括诸如无源器件之类的附加电气部件。半导体器件安装有提供导电引线的陶瓷封装衬底，部分导电引线形成封装器件的端子。在引线键合陶瓷半导体器件封装件中，键合引线将陶瓷封装衬底的键合指状件耦合到半导体器件上的键合焊盘。陶瓷半导体器件封装件可以具有由多层陶瓷材料的层压结构形成的封装体，其中导体层形成在陶瓷材料上，并且在导体层之间的电连接件由延伸通过陶瓷材料层的填充通孔形成。热固性环氧树脂模化合物可用于覆盖半导体器件。惰性气体可用于填充半导体器件位于陶瓷封装体中的管芯腔体。陶瓷封装体可以被密封，并且可以为半导体器件提供密封
封装。引线可用于使用焊料或通过使用表面安装技术(SMT)将陶瓷半导体器件封装件安装到电路板。
[0014]本文中使用术语“陶瓷封装衬底”。陶瓷封装衬底是被布置成接收至少一个半导体器件并在陶瓷半导体器件封装件中支撑半导体器件的衬底。用于该布置的陶瓷封装衬底包括安装到导电引线框架的引线的陶瓷封装件。引线框架可以由铜、铝、不锈钢、钢、合金(如合金42或其他铁镍合金、铁镍钴合金(如Kovar)和铜合金)形成。引线框架可以包括安装到用于接收半导体器件的引线的陶瓷封装件，并且可以包括散热块或热焊盘，并且导电引线附接到陶瓷封装体外部的金属接地焊盘。金属接地焊盘通过陶瓷材料内的导体层耦合到管芯腔体附近的键合指状件以供接收半导体器件。键合指状件被布置成使用由引线键合、带状键合或其他导体形成的电连接件来耦合到半导体管芯上的键合焊盘。在示例布置中，散热块附接到陶瓷封装件，散热块的表面形成陶瓷封装件中的管芯腔体的底部，散热块具有用于安装半导体器件的管芯安装区域。陶瓷本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种设备，其包括：陶瓷封装件，其具有板侧表面和相对的顶侧表面，并且具有第一侧、第二侧、第三侧和第四侧，所述第一侧、所述第二侧、所述第三侧和所述第四侧在所述板侧表面与所述相对的顶侧表面之间延伸；散热块，其具有板侧表面和相对的顶侧表面，所述散热块安装到所述陶瓷封装件的所述板侧表面，所述散热块的表面覆盖形成在所述陶瓷封装件中的管芯腔体并在所述管芯腔体中形成底表面；引线，其安装到所述陶瓷封装件的所述板侧表面上的导电接地焊盘，所述引线具有附接到所述导电接地焊盘上的扁平表面；侧壁金属部，其从所述板侧表面上的所述导电接地焊盘延伸并覆盖所述陶瓷封装件的所述第一侧、所述第二侧、所述第三侧和所述第四侧之一的一部分；导体层，其在所述陶瓷封装件中形成并由所述陶瓷封装件中的电介质层隔开，所述导体层包括铜钨合金，所述导体层在所述陶瓷封装件内形成水平导体；填充通孔，其延伸通过所述导体层之间的所述电介质层，并电耦合一些所述导体层；键合指状件，其由导体层形成并延伸到所述管芯腔体，所述键合指状件具有暴露表面；至少一个半导体器件，其具有安装到所述散热块的所述顶侧表面的背侧表面，所述至少一个半导体器件在背向所述散热块的所述顶侧表面的器件侧表面上具有键合焊盘；电连接件，其将所述至少一个半导体器件的键合焊盘耦合到所述键合指状件的所述暴露表面；以及盖，其安装到所述陶瓷封装件的所述相对的顶侧表面并覆盖所述管芯腔体、所述至少一个半导体器件和所述电连接件。2.根据权利要求1所述的设备，其中所述填充通孔包括钼或钼合金。3.根据权利要求2所述的设备，还包括嵌入的铜钨导体，所述铜钨导体延伸通过所述导体层中的各导体层之间的所述电介质层中的开口。4.根据权利要求1所述的设备，其中所述导体层中的至少一个延伸通过所述陶瓷封装件的一侧并接触所述陶瓷封装件上的所述侧壁金属部。5.根据权利要求1所述的设备，其中所述电连接件包括引线键合或带状键合。6.根据权利要求1所述的设备，其中所述陶瓷封装件还包括陶瓷封装体，所述陶瓷封装体安装到将所述引线系接在一起的金属引线框架上。7.根据权利要求6所述的设备，其中所述金属引线框架还包括铜、不锈钢、钢、铁镍合金、铁镍钴合金或其合金。8.根据权利要求1所述的设备，其中所述散热块包括铜、铜钨合金、金、铝、不锈钢、钢、铁镍合金、铁镍钴合金或其合金。9.根据权利要求1所述的设备，其中所述陶瓷封装件还包括氧化铝或氮化铝。10.根据权利要求1所述的设备，其中所述半导体器件还包括功率FET半导体器件。11.根据权利要求10所述的设备，还包括无源器件，所述无源器件安装到所述管芯腔体内的所述散热块的所述顶侧表面并耦合到所述功率FET半导体器件。12.根据权利要求1所述的设备，其中所述引线电耦合到所述陶瓷封装件的所述侧壁金属部。
13.根据权利要求1所述的设备，其中所述引线...

【专利技术属性】
技术研发人员：R，
申请(专利权)人：德克萨斯仪器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：