[发明专利]高耐热性粘接材料和使用它的半导体结构

说明书

技术领域

本发明总的来说涉及半导体器件及其结构，更特别的是本发明涉及的半导体结构中的半导体芯片具有更好的热工作环境。

背景技术

半导体芯片一般安装在一个密封包装的空腔或塑料封装包中。该芯片通过使用适当的粘合剂粘合到一个支持基板上。在功率器件上，相当数量的热量由该芯片产生，且适当的热量从芯片传至基板和散热所需的封装上。然而，一些集成电路芯片不能产生足够的热量以达到通过封装来散热的目的。更重要的是，安装通过整个芯片或在芯片之间的封装需要一个均匀的温度。因此，在芯片与基板和封装之间提供均匀的、高耐热阻力是必需的。

发明内容

本发明一个对象是提高了芯片和封装之间热阻力的封装的半导体芯片。本发明的另一个对象是一种粘结材料，它用来将半导体芯片粘接到支持基板上，且在芯片和基板之间提供均匀的、高耐热阻力。本发明的一个特征是，一种粘接材料包括粘合剂和耐高温的材料分散其中。

本发明的技术解决方案

简单地说，在根据发明制备粘结材料时，需要提供一个合适的粘结剂如环氧树脂，硅树脂或聚酰亚胺。高耐热性材料如玻璃、陶瓷微珠和普遍统一大小的微球被添加到粘合剂中。该粘接材料之后被应用到半导体芯片和支持基板之间且被热固化。在一个塑料封装器件中，该固化粘接材料在塑料封装之前封装在半导体芯片上。所以本发明和对象及其特点将通过下面的详细描述和根据绘图叙述的权利要求更加明显。

对比文献，

发明专利：高性能芯片封装及方法，申请号：99103943.2。

附图说明

图1是一个部分片段的侧视图，根据本发明的具体说明，使用粘接材料将半导体芯片安装在密封包装的基板上。

图2是一个根据本发明的具体说明使用粘接材料的塑料封装半导体芯片的部分片段的剖视图。

具体实施方式

图1是一个部分片段的侧视图，将半导体芯片10安装在一个作为密封包装的支持基板12上。芯片10在空间上从包装上分离，除了其底部表面使用粘合剂(图中显示为14)连接到基板12上。如上所述，以促进半导体芯片传热至基板且达到封装散热的目的，这在功率器件中是可取的。然而，在许多集成电路中，更重要的在整个半导体芯片中和在同一封装中的半导体芯片间保持一致的温度。

根据本发明，粘合剂14包括一个粘合剂如环氧树脂或聚酰亚胺，用16表示，里面的高耐热性材料如玻璃微球18是分散的。玻璃微球增加粘合剂的热阻，且玻璃微球的均匀分布促进半导体芯片10与基板12之间的统一热电阻增大。

图2是一个根据本发明的另一个塑料封装芯片实现的剖视图。在这钟实现方式中芯片20根据之前的本发明的概括用粘接材料22嵌入并封装在塑料包装24之内。使用芯片粘接材料22将半导体芯片20涂层后，在粘接材料的固化之前，芯片20放置在一个芯片踏板26上。因此，半导体芯片粘结在芯片踏板26上，且在塑料封装之前，使用粘接材料22完全封装。

根据本发明的一个体现，在制造粘接材料的过程中，采用的是成分为聚酰亚胺的粘合剂。商用玻璃微球通过筛选以获得统一大小的微球。微球有直径3-4密耳，4-5密耳，和5-6密耳，已被用于不同的具体实现。聚酰亚胺在室温下是固化液体，且当高耐热性材料加入到粘结剂之后，粘接材料被应用到半导体芯片如上所述。此后，在固化粘接材料的过程中，半导体器件是温度循环的。使用聚酰亚胺，将粘结材料和半导体装置加热到90℃约一个小时，150℃约一个小时，和300℃约一小时分别来影响效果。

其他粘合剂如环氧树脂和有机硅粘合剂可以被使用，且其他高耐热性材料如玻璃、陶瓷微珠和陶瓷泡沫都可以被使用。

根据本发明制作的粘接材料，已被证明在提高封装集成电路芯片的工作温度的一致性时是成功的。尽管本发明已经通过特定的实现被描述，但这种描述是阐述性质的而不应当被视为对本发明的限制。正如权利要求所声明的，对于这种技术有深刻理解的相关研究人员在没有背离本发明的本质精神与范畴的前提下有可能会提出各种修改和应用。