CN217426738U - 封装件 - Google Patents

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Abstract

本申请的一些实施例提供了一种封装件，包括：引线框架；管芯，设置在所述引线框架上方；以及导热连接件，一体形成为从与所述管芯的远离所述引线框架的第一侧直接接触进一步连续延伸至与所述引线框架直接接触而没有任何界面。本申请提供的封装件使得封装件中的管芯和引线框架之间的界面更少，散热性能更好，并且长期可靠性得到提高。

Description

封装件
技术领域
本申请的实施例涉及封装件。
背景技术
随着封装件的发展需求，集成电路(IC)整合变得更加重要，为使得封装件尺寸缩小，将有源器件、无源器件埋入基板中是一种做法，可有效减少电传输路径，进一步将功率损耗降低，而随之是散热问题。常见使用焊料连接铜片和管芯，参见图1，使用焊料1来连接铜片(cu clip)10和管芯2以及铜片10和引线框架3，导致封装件散热性能较差，界面多，翘曲控制便相对困难。
综上，目前使用焊料等进行热或信号连接的SMT(表面组装技术)工艺的组装方法也可能存在大功率封装的长期可靠性问题以及散热问题，因此，现有的封装件在长期可靠性以及散热等方面还有待进一步提高。
实用新型内容
针对上述问题，申请人提出以一体形成的没有任何界面的导热连接件(如，导热焊膏)来取代金属(如，铜片)和焊料，使得封装件中的管芯和引线框架(leadframe)之间的界面更少，散热性能更好，并且长期可靠性得到提高。此外，本申请所提出的方案制程相对简单，且因为界面变少(没有界面)，因此封装件的翘曲比较容易控制，整体制程良率佳；此外，该导热连接件的厚度和宽度变得更灵活，其尺寸可以根据散热需求进行设计，进而最大程度的满足了散热需求。
本申请的一些实施例提供了一种封装件，包括：引线框架；管芯，设置在所述引线框架上方；以及导热连接件，一体形成为从与所述管芯的远离所述引线框架的第一侧直接接触进一步连续延伸至与所述引线框架直接接触而没有任何界面。
在该封装件中，所述导热连接件为导热焊膏，并且所述导热焊膏为选自铜焊膏、银焊膏、金焊膏和焊料膏(包括但不限于锡焊膏)中的一种。
在该封装件中，所述封装件还包括围绕所述管芯且直接接触所述导热连接件的模塑料。具体地，在本申请中，导热连接件通过采用印刷工艺直接印刷导热焊膏制成，因此，该导热连接件与模塑料之间不存在晶种层，从而使得导热连接件与模塑料直接接触。
在该封装件中，所述导热连接件包括：第一部分，嵌入在所述模塑料中并且从所述管芯的第一侧延伸至所述模塑料的顶面；第二部分，沿着所述模塑料的顶面延伸；第三部分，嵌入在所述模塑料中，其中，所述第三部分的相对侧壁与所述模塑料直接接触。
在该封装件中，所述封装件还包括：另一导热连接件，位于所述管芯下方以及所述引线框架的第一部分和第二部分之间，其中，所述引线框架的第一部分和第二部分设置在所述管芯的相对侧处。
在该封装件中，所述封装件还包括围绕所述管芯且直接接触所述另一导热连接件的模塑料，其中，所述另一导热连接件也嵌入在所述模塑料中，并且所述另一导热连接件的相对侧壁与所述模塑料直接接触。同样，在本申请中，另一导热连接件也是通过采用印刷工艺直接印刷导热焊膏制成，因此，该另导热连接件与模塑料之间也不存在晶种层，从而使得另一导热连接件与模塑料直接接触。
在该封装件中，所述另一导热连接件包括上部和位于所述上部下方的下部，其中，所述上部的第一宽度小于所述下部的第二宽度。
在该封装件中，所述另一导热连接件的上部与所述管芯的与所述第一侧相对的第二侧直接接触。
在该封装件中，所述管芯通过焊料连接至所述引线框架。
在该封装件中，所述封装件还包括：多个散热件，通过热界面材料分别连接至所述管芯的顶部和底部，其中，所述导热连接件的第二部分嵌入在所述热界面材料内。
在该封装件中，所述引线框架是多个离散的部分。
在该封装件中，所述引线框架延伸超出所述模塑料的横向范围并且从所述模塑料的侧部突出。
本申请的实施例还提供了一种封装件，包括：管芯；引线框架，设置在所述管芯下方；模塑料，密封所述管芯和所述引线框架；以及导热连接件，一体形成为从所述管芯的远离所述引线框架的第一侧连续延伸至所述引线框架而没有任何界面，其中，所述导热连接件包括：第一部分，嵌入在所述模塑料中并且从与所述管芯的第一侧直接接触进一步延伸至所述模塑料的顶面；第二部分，沿着所述模塑料的顶面延伸；第三部分，嵌入在所述模塑料中并且延伸至与所述引线框架直接接触，其中，所述第三部分的相对侧壁与所述模塑料直接接触，其中，所述导热连接件的晶格尺寸大于所述导热连接件中所含金属或金属合金的晶格尺寸(在本申请中，导热连接件指的是焊膏，而导热连接件中所含金属或金属合金是指焊膏本身的金属或金属合金)。
在该封装件中，所述导热连接件选自铜焊膏、银焊膏、金焊膏和焊料膏中的一种。
在该封装件中，所述封装件还包括：另一导热连接件，位于所述管芯下方以及所述引线框架的第一部分和第二部分之间，其中，所述引线框架的第一部分和第二部分设置在所述管芯的相对侧处。
在该封装件中，所述另一导热连接件包括上部和位于所述上部下方的下部，其中，所述上部的第一宽度小于所述下部的第二宽度。
在该封装件中，所述另一导热连接件的上部与所述管芯的与所述第一侧相对的第二侧直接接触。
在该封装件中，所述另一导热连接件也嵌入在所述模塑料中，并且所述另一导热连接件的相对侧壁与所述模塑料直接接触。
在该封装件中，所述管芯通过焊料连接至所述引线框架。
在该封装件中，所述引线框架是多个离散的部分。
在该封装件中，所述引线框架延伸超出所述模塑料的横向范围并且从所述模塑料的侧部突出。
综上，本申请使用一体形成为没有任何界面的导热连接件来取代金属(如铜片)和焊料，使得封装件中，具体地，管芯和引线框架(leadframe)之间的界面更少，散热性能更好，并且长期可靠性得到提高；此外，该导热连接件的厚度和宽度更灵活，其尺寸可以根据散热需求进行设计，进而最大程度的满足了散热需求。
附图说明
当结合附图进行阅读时，从以下详细描述可最佳理解本实用新型的各个方面。应该指出，根据工业中的标准实践，各个部件未按比例绘制。实际上，为了清楚的讨论，各个部件的尺寸可以任意地增大或减小。
图1是现有技术的封装件的示意图。
图2是根据本申请的一些实施例的封装件的示意图。
图3是根据本申请的另一些实施例的封装件的示意图。
图4-图9是根据本申请的一些实施例的形成封装件的示意图。
图10-图13是根据本申请的另一些实施例的形成封装件的示意图。
具体实施方式
以下公开内容提供了许多用于实现本实用新型的不同特征的不同实施例或实例。下面描述了组件和布置的具体实例以简化本实用新型。当然，这些仅仅是实例，而不旨在限制本实用新型。
本申请的实施例通过在封装件的引线框架和管芯之间使用一体形成的且没有任何界面导热连接件，使得管芯和引线框架之间的界面更少，散热性能更好，具体地，该导热连接件通过印刷工艺一体形成为从与管芯的远离引线框架的第一侧直接接触进一步连续延伸至与引线框架直接接触而没有任何界面，通过该方式，无需通过自组装技术在管芯上形成铜片(Cu clip)和焊料；此外，通过印刷方式一体形成该导热连接件，使得该导热连接件的厚度和宽度更灵活，其尺寸可以根据散热需求进行设计；最后，该工艺流程成熟并且互连结构较少，更进一步地，对于本申请的方案，委外半导体(产品)封装和测试(OSAT)仅需要激光和印刷工具来形成图案，因此，OSAT可以处理所有工艺。
本申请的一些实施例提供了封装件，首先，参见图2的具有单侧导热连接件印刷的封装件1000，该封装件1000包括：引线框架101；管芯102，设置在所述引线框架101上方；以及导热连接件103，一体形成为从与所述管芯102的远离所述引线框架101的第一侧102f直接接触进一步连续延伸至与所述引线框架101直接接触而没有任何界面。在一些实施例中，该导热连接件103为导热焊膏，并且导热焊膏选自铜焊膏、银焊膏、金焊膏和焊料膏中的一种。在一些实施例中，引线框架101可以由金属制成，金属可以包括，但不限于铝(Al)、钨(W)、钌(Ru)、钴(Co)或铜(Cu)。在一些实施例中，管芯102可以是场效应晶体管。例如，管芯102可以是例如金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的场效应晶体管或其它合适的场效应晶体管。在一些实施例中，引线框架101是多个离散的部分。
进一步地，在如图2所示的封装件1000中，模塑料104形成为围绕管芯102并且与该导热连接件103直接接触。具体地，在本申请中，导热连接件103通过采用印刷工艺直接印刷导热焊膏制成，因此，该导热连接件103与模塑料104之间不存在晶种层，从而使得导热连接件103与模塑料104直接接触，这将在下面进一步详细描述。在一些实施例中，模塑料104包括任何合适的材料，包括例如环氧树脂、模制底部填充物等。在一些实施例中，引线框架101延伸超出模塑料104的横向范围并且从模塑料104的侧部突出。在该封装件1000中，该导热连接件103包括第一部分103A、第二部分103B和第三部分103C，第一部分103A嵌入在所述模塑料104中并且从管芯102的第一侧102f延伸至模塑料104的顶面；第二部分103A沿着模塑料104的顶面延伸；第三部分103C嵌入在模塑料104中，且第三部分103C的相对侧壁与模塑料104直接接触；在如图2所示的封装件1000中，管芯102通过焊料105(包括但不限于锡焊料、锡铅焊料等)连接至引线框架101；此外，在该封装件1000中，多个散热件106分别通过热界面材料(TIM)107分别连接至管芯102的顶部和底部上，并且导热连接件103的第二部分103B嵌入在热界面材料107内。在一些实施例中，TIM107由碳和聚合物的混合物的介电材料形成，其中聚合物可以是例如基于树脂的聚合物或基于丙烯酸的聚合物。TIM107的材料选择可以根据TIM107的物理性质和性能要求来调整。在一些实施例中，散热件106可以由例如金属的适合散热的材料形成，诸如铜、铝、钢等。
参见图3，图3所示的封装件2000与图2所示的封装件1000大致相同，它们的不同之处在于：图3所示的封装件2000为双侧导热连接件(即，导热连接件103和另一导热连接件108)印刷，具体地，图3所示的封装件2000中的管芯102没有通过焊料105(参见图2)连接至引线框架101，而是形成另一导热连接件108，该另一导热连接件108与导热连接件103由相同或不同的材料制成，并且该另一导热连接件108设置在引线框架101的第一部分101A和第二部分101B之间，其中，引线框架101的第一部分101A和第二部分101B设置在管芯102的相对侧处。如图3所示，该另一导热连接件108也嵌入在模塑料104中，并且该另一导热连接件108的相对侧壁与模塑料104直接接触。具体地，在本申请中，另一导热连接件108也是通过采用印刷工艺直接印刷导热焊膏制成，因此，另一导热连接件108与模塑料104之间也不存在晶种层，从而使得另一导热连接件108与模塑料104直接接触，这将在下面进一步详细描述。此外，从图3中的封装件2000可以看出，另一导热连接件108包括上部108A和位于上部108A下方的下部108B，其中，上部108A的宽度小于下部108B的宽度，并且该另一导热连接件108的上部108A与管芯102的与第一侧102f相对的第二侧102s直接接触。
此外，该导热连接件103/108为导热焊膏，并且导热焊膏选自铜焊膏、银焊膏、金焊膏和焊料膏中的一种的情况下，该导热连接件103/108的晶格尺寸大于该导热连接件103/108本身所含的金属或金属合金的晶格尺寸。
以下实施例详细说明本申请的封装件的形成工艺。
实施例1
参见图4，首先准备引线框架201，例如通过拾取和放置工艺将引线框架201放置在合适的位置，在一些实施例中，该引线框架201可以由金属制成，金属可以包括，但不限于铝(Al)、钨(W)、钌(Ru)、钴(Co)或铜(Cu)。
接下来，参见图5，通过焊料205将管芯202附接至引线框架201。在一些实施例中，通过蒸发、电镀、印刷、焊料转移、焊球放置等首先形成焊料层，并且将管芯202放置在焊料层上来将管芯202附接至引线框架201，例如，通过金属对金属直接接合来将管芯202附接至引线框架201，在一些实施例中，焊料205包括但不限于锡焊料、锡铅焊料等，并且管芯202可以是例如金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的场效应晶体管或其它合适的场效应晶体管。
接下来，参见图6，在将管芯202附接至引线框架201之后，在管芯202周围形成模塑料204。分配模塑料204以填充管芯202和引线框架201之间的间隙，以及引线框架201之间的间隙，并且密封管芯202。在一些实施例中，模塑料204包括任何合适的材料，包括例如环氧树脂、模制底部填充物等。在一些实施例中，压缩模制、传递模制和液体密封剂模制是用于形成模塑料204的合适方法，但是本发明不限于此。例如，模塑料204可以以液体形式分配在管芯202周围、管芯202和引线框架201之间，以及引线框架201之间。随后，可以实施固化工艺以凝固模塑料204。
现在参考图7，在模塑料204中形成导热通孔(TMV)209，具体为：对模塑料204进行图案化，诸如使用例如激光方法来暴露管芯202和引线框架201的部分。在这种方法中，将激光射向模塑料204的需要去除的那些部分，以便暴露下面的管芯202和引线框架201。在一些实施例中，通过该激光工艺所形成的导热通孔(TMV)209的顶部宽度可以大于底部宽度，但本申请不限于此。
现在参考图8，通过印刷工艺在导热通孔(TMV)209中形成铜焊膏203(导热连接件)。通过以下方式形成铜焊膏203：首先在真空条件下，将铜焊膏203印刷在导热通孔(TMV)209中；在印刷之后，在约150℃至约200℃的温度下固化(如，烘烤)印刷的铜焊膏203，使得铜焊膏203中的气泡逸出，体积收缩；在某些实施例中，也可以进行常温固化，使得铜焊膏203中的气泡逸出，体积收缩；再次在真空条件下，印刷铜焊膏203；之后再进行固化(在约150℃至约200℃的温度下)，重复以上步骤，直至铜焊膏203形成为所需的尺寸为止，因此，该铜焊膏203的尺寸可以根据需要进行调节，从而最大程度的满足散热的需求，并且，在该实施例中，铜焊膏203通过采用印刷工艺直接印刷制成，因此，铜焊膏203与模塑料204之间不存在晶种层，从而使得铜焊膏203与模塑料204直接接触。
接下来，现在参考图9，依次将热界面材料(TIM)207和散热件206放置(例如，层压)在管芯102的顶部和底部上，具体地，放置在模塑料204的上表面上和引线框架201的下表面上，并且使得导热连接件203的一部分嵌入在热界面材料207内。在一些实施例中，TIM 207由碳和聚合物的混合物的介电材料形成，其中聚合物可以是例如基于树脂的聚合物或基于丙烯酸的聚合物。上述公开的范围可以根据TIM 207的物理性质和性能要求来调整。在一些实施例中，散热件206可以由例如金属的适合散热的材料形成，诸如铜、铝、钢等。
仍参考图9，在将热界面材料(TIM)207和散热件206放置(例如，层压)在放置在模塑料204的上表面上和引线框架201的下表面上之后，使用例如轧辊，来将热界面材料(TIM)207和散热件206压靠在模塑料204的上表面上和引线框架201的下表面上，从而形成图9所示的具有单侧铜焊膏印刷的封装件3000。
实施例2
实施例2与实施例1相同，不同的是，在实施例2中，形成的为图13所示的具有双侧铜焊膏印刷(即，铜焊膏303与另一铜焊膏308)的封装件4000。参见图13，铜焊膏303与另一铜焊膏308位于管芯302的两侧，并且在不同的印刷工艺中形成，以下将重点介绍另一铜焊膏308的形成方法。
在实施例2中，首先参见图10将引线框架301放置在支撑件309(如，胶带)上，其中，引线框架301的材料和形成方法与实施例1中的引线框架201的材料和形成方法相同，不同的是，在实施例2中，引线框架301仅具有位于两侧的部分301A和301B；仍参见图10，在形成引线框架301之后，在引线框架301的部分301A和301B之间的中间位置处使用如上参照实施例1的图8所描述的印刷工艺印刷另一铜焊膏308，使得另一铜焊膏308具有宽度较小的上部308A和宽度较大的下部308B；最后，在印刷另一铜焊膏308之后，去除支撑件309(如，胶带)，如图11所示。
参见图12，在印刷另一铜焊膏308并且在去除支撑件309之后，直接将管芯302附接至另一铜焊膏308，在管芯302和另一铜焊膏308之间没有使用焊料，如，直接放置在另一铜焊膏308上。
参见图13，接下来，在管芯302之后，依次形成模塑料304、铜焊膏303、热界面材料(TIM)307和散热件306，形成模塑料304、铜焊膏303、热界面材料(TIM)307和散热件306的材料和方法与上述实施例1中针对图6至图9所描述的形成模塑料204、铜焊膏203、热界面材料(TIM)207和散热件206的材料和方法相同，此处不再重复描述，从而形成图13所示的具有双侧铜焊膏印刷的封装件4000。在该实施例中，另一铜焊膏308也通过采用印刷工艺直接印刷制成，因此，另一铜焊膏308与模塑料304之间也不存在晶种层，从而使得另一铜焊膏308与模塑料304直接接触。
实施例3
与实施例1相同，不同的是在形成的具有单侧导热连接件印刷的封装件中，导热连接件为银焊膏。
实施例4
与实施例1相同，不同的是在形成的具有单侧导热连接件印刷的封装件中，导热连接件为金焊膏。
实施例5
与实施例1相同，不同的是在形成的具有单侧导热连接件印刷的封装件中，导热连接件为焊料膏，该焊料膏包括但不限于锡焊膏。
实施例6
与实施例2相同，不同的是在形成的具有双侧导热连接件印刷的封装件中，导热连接件和另一导热连接件中的一个为铜焊膏，而另一个为金焊膏。
实施例7
与实施例2相同，不同的是在形成的具有双侧导热连接件印刷的封装件中，导热连接件和另一导热连接件均为焊料膏，该焊料膏包括但不限于锡焊膏。
综上，在本申请中，通过印刷各个金属焊膏来形成图案并且填充导热通孔(TMV)，使得导热连接件一体形成为没有任何界面，从而进一步使得封装件的散热性能更好，并且长期可靠性得到提高；此外，由于通过印刷一体形成该导热连接件，因此，可以根据需求调节导热连接件的尺寸(如，与管芯接触部分的尺寸)，使得该导热连接件的厚度和宽度更灵活，其尺寸可以根据散热需求进行设计，从而有利于散热，最大程度的满足散热需求；最后，该工艺流程成熟并且互连结构较少，更进一步地，对于本申请的方案，委外半导体(产品)封装和测试(OSAT)仅需要激光和印刷工具来形成图案，因此，OSAT可以处理所有工艺。
上面概述了若干实施例的特征，使得本领域人员可以更好地理解本实用新型的方面。本领域人员应该理解，它们可以容易地使用本实用新型作为基础来设计或修改用于实施与本文所介绍实施例相同的目的和/或实现相同优势的其它工艺和结构。本领域技术人员也应该意识到，这种等同构造并不背离本实用新型的精神和范围，并且在不背离本实用新型的精神和范围的情况下，本文中它们可以做出多种变化、替换以及改变。

Claims (10)

1.一种封装件，包括：
引线框架；
管芯，设置在所述引线框架上方；以及
导热连接件，一体形成为从与所述管芯的远离所述引线框架的第一侧直接接触进一步连续延伸至与所述引线框架直接接触而没有任何界面。
2.根据权利要求1所述的封装件，其特征在于，所述导热连接件为导热焊膏，并且所述导热焊膏为选自铜焊膏、银焊膏、金焊膏和焊料膏中的一种。
3.根据权利要求1所述的封装件，其特征在于，所述封装件还包括围绕所述管芯且直接接触所述导热连接件的模塑料。
4.根据权利要求3所述的封装件，其特征在于，所述导热连接件包括：
第一部分，嵌入在所述模塑料中并且从所述管芯的第一侧延伸至所述模塑料的顶面；
第二部分，沿着所述模塑料的顶面延伸；
第三部分，嵌入在所述模塑料中，其中，所述第三部分的相对侧壁与所述模塑料直接接触。
5.根据权利要求1所述的封装件，其特征在于，所述封装件还包括：
另一导热连接件，位于所述管芯下方以及所述引线框架的第一部分和第二部分之间，
其中，所述引线框架的第一部分和第二部分设置在所述管芯的相对侧处。
6.根据权利要求5所述的封装件，其特征在于，所述封装件还包括围绕所述管芯且直接接触所述另一导热连接件的模塑料，
其中，所述另一导热连接件也嵌入在所述模塑料中，并且所述另一导热连接件的相对侧壁与所述模塑料直接接触。
7.根据权利要求5所述的封装件，其特征在于，所述另一导热连接件包括上部和位于所述上部下方的下部，其中，所述上部的第一宽度小于所述下部的第二宽度。
8.根据权利要求7所述的封装件，其特征在于，所述另一导热连接件的上部与所述管芯的与所述第一侧相对的第二侧直接接触。
9.根据权利要求1所述的封装件，其特征在于，所述管芯通过焊料连接至所述引线框架。
10.根据权利要求4所述的封装件，其特征在于，所述封装件还包括：
多个散热件，通过热界面材料分别连接至所述管芯的顶部和底部，其中，所述导热连接件的第二部分嵌入在所述热界面材料内。
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