[发明专利]具有基于非陶瓷的窗口框架的半导体封装

说明书

技术领域

本发明涉及半导体封装，更具体来讲，涉及一种在位于一个窗口框架的 开口内的法兰盘上安装一个或多个管芯的封装，所述窗口框架安装在所述法 兰盘上，并且在其上安装有引线。

背景技术

提供其中在位于一窗口框架的开口内的热沉法兰盘上安装一个或多个管 芯并在所述法兰盘上安装和绝缘多根引线的半导体封装在本领域是公知的。 所述管芯可以是LDMOS(横向扩散金属氧化物半导体)型，所述封装可以 是用于封装所述LDMOS功率晶体管的封装类型。通常由基于例如氧化铝的 陶瓷的材料制成的窗口框架用于在半导体封装上安装多根引线，并使所述引 线与所述热沉法兰盘和其它封装部分绝缘。所述窗口框架在其中具有一围绕 所述半导体管芯的开口。所述管芯电耦合到诸如引线键合的导体。

在上述类型的半导体封装中，通过诸如硬焊/软焊将其包括法兰盘、窗口 框架和引线在内的构成部件结合起来，形成一个头。然后，将一个或多个管 芯诸如通过硬焊/软焊安装到所述头，并诸如通过引线键合电贴附到所述引 线。在所述头的组装过程中，通常要使半导体封装承受700-900℃的温度， 以实施硬焊。这样的高温使得具体包括热沉法兰盘和窗口框架在内的被接合 的材料具有类似的热膨胀系数(CTE)。理想地，法兰盘由例如铜的高度导 电的材料制成。但是，由于窗口框架的氧化铝或其它陶瓷材料具有低得多的 热膨胀率，因此，经常需要使法兰盘由具有与窗口框架的陶瓷材料更加接近 的CTE匹配的更小导电性的材料构成。在没有如此接近的CTE匹配的情况 下，法兰盘和窗口框架就会以显著不同的速率膨胀或收缩，以使在封装上施 加了显著的应力。使如此的情况复杂是窗口框架的陶瓷材料的易碎特性，导 致由如此的应力造成它断裂或其它的失效。

因此希望提供一种封装，该封装允许采用诸如纯铜的高导电材料用于热 沉法兰盘。窗口框架的材料应当提供与法兰盘的接近的CTE匹配，并且， 理想地是柔性的，不易破碎的，从而更好的承受在组装封装期间产生的应力。

在头的组装期间，尤其是在采用硬焊将部件结合起来时，可能出现进一 步的问题。在窗口框架的开口内的法兰盘的顶表面形成了用于安装一个或多 个管芯的管芯贴附区域。如此的管芯贴附区域必须光滑并且没有硬焊材料， 从而使管芯适当地贴附于所述区域。但是，在头的组装期间，位于窗口框架 和法兰盘之间的界面处的硬焊材料可能流到管芯贴附区域，从而干扰了对该 区域内管芯的后续安装。因此，希望在头的组装期间防止硬焊材料流入管芯 贴附区域。

发明内容

本发明提供了一种改进的半导体封装结构。更具体来讲，本发明提供了 一种改进的窗口框架，使得在热沉法兰盘中可以采用高度导电的材料而且同 时防止在装配期间产生不适当的应力和失效。

根据本发明，所述窗口框架由基于非陶瓷的材料，例如具有玻璃纤维的 PTFE制成。如表1所示，由具有玻璃纤维的PTFE制成的基于非陶瓷的窗 口框架的弹性模量明显低于由氧化铝制成的传统窗口框架。较低的模量表示 材料刚性更低，更不易于失效。

表1：传统头设计vs新型头设计