[发明专利]一种双面散热半导体元件的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体的技术领域，尤其涉及一种双面散热半导体元件的制造方法。

背景技术

随着半导体元件技术的发展，半导体元件一直在往高性能的方向发展，高性能的半导体元件一般都意味着高功率和大电流，也意味着其工作时产生的热量很大，散热成了必须解决的问题，否则只能牺牲其部分性能。传统的半导体元件一般只是芯片下方的引线框架外露，芯片上方的铜桥框架一般被塑封在内部，因此芯片的热量一般只是通过引线框架单面散热。双面散热半导体元件由于芯片上方的铜桥框架和芯片下方的引线框架皆外露，因此，芯片的热量可以通过铜桥框架和引线框架双面散发，其散热性能方面比传统封装半导体元件有大幅度提升，能满足高功率大电流的需求，越来越受到市场青睐。

半导体元件在被环氧树脂等材料封装前主体为叠合框架1′，如图5-图7所示，其包括依次层叠的引线框架11′(如图1和图2所示)、芯片12′和铜桥框架13′(如图3和图4所示)，叠合框架1′在注塑封装时，注塑的模具在合模时会将产品牢固地压紧，以防止塑胶从模具和产品之间漏出，传统的半导体元件的铜桥框架13′被塑胶包裹在内部，模具可以直接压在引线框架11′上，引线框架11′可以承受模具的压力，而铜桥框架13′位于型腔中，在注塑时铜桥框架13′以及铜桥框架13′下方的芯片12′只需要承受注塑压力即可，注塑压力远小于模具合模的压力，铜桥框架13′和芯片12′不会被压坏。而双面散热的半导体元件的引线框架11′和铜桥框架13′均需要外露，不能被塑封包裹，如图8所示，因此上模6′必须直接压在铜桥框架13′的外表面，下模7′直接压在引线框架11′的外表面，模具合模时对铜桥框架13′的力会直接压向芯片12′，足以将芯片12′压坏。为了避免芯片12′被压坏，双面散热半导体元件目前的制造方法一般有两种。一种方法如图9所示：在铜桥框架13′的上表面和引线框架11′的下表面均设置一层特殊的缓冲硅胶膜8′，通过严格控制注塑模具合模的位置，上模6′和下模7′分别从上侧和下侧压在两侧的缓冲硅胶膜5′上，再利用注塑模具形成普通塑封层5′，形成如图10所示的双面散热半导体元件。由于既要保证密封性能，避免注塑时塑胶进入缓冲硅胶膜8′和铜桥框架13′之间以及缓冲硅胶膜8′和引线框架11′之间，模具合模的位置必须控制非常精准，且此种缓冲硅胶膜5′的性能也要非常优异，价格昂贵，均使得制造成本很高。另一种方法如图11所示：采用传统的注塑封装时，将铜桥框架13′的上面的普通塑封层5′的厚度尽量做薄，再通过研磨轮9′将铜桥框架13′上面的普通塑封层5′研磨去除，最终形成如图12所示的双面散热半导体元件。此种方法在铜桥框架13′表面的普通塑封层5′的厚度要控制在很小的范围，且研磨精度必须特别高，既要将铜桥框架13′上的普通塑封层5′去除干净，又不能对铜桥框架13′本身造成损伤，加工难度非常大，设备的成本很高。

发明内容

本发明的目的在于提出一种双面散热半导体元件的制造方法，利用液态封装材料固化封装，不会对铜桥框架和芯片产生大的压力，避免损坏芯片，且工艺和设备均简单，降低了生产成本。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种双面散热半导体元件的制造方法，包括以下步骤：

S1：形成具有阻挡层的叠合框架，所述叠合框架包括依次向上层叠的引线框架、芯片和铜桥框架，所述引线框架上凸设有所述阻挡层，所述阻挡层环绕所述铜桥框架的外侧连续设置；

S2：向所述阻挡层和所述铜桥框架之间填充液态封装材料，所述液态封装材料的上顶面不超过所述铜桥框架；

S3：将填充有液态封装材料的叠合框架固化。

进一步的，所述阻挡层的高度比所述铜桥框架的高度低0-0.1mm。

进一步的，所述液态封装材料为液态环氧树脂或绿漆。

进一步的，所述液态封装材料通过印刷或者灌入的方式进行填充。

进一步的，所述阻挡层为塑胶，所述阻挡层通过注塑成型或涂覆的方式设置于所述引线框架。

进一步的，所述阻挡层通过3D打印设置于所述引线框架。

进一步的，所述阻挡层由金属、高聚合物材料或陶瓷经过3D打印形成。

进一步的，所述步骤S1中，形成具有阻挡层的叠合框架，具体包括：

形成叠合框架，所述叠合框架包括依次层叠的引线框架、芯片和铜桥框架，在所述引线框架上环绕所述引线框架形成所述阻挡层；或

在引线框架上环绕铜桥框架的区域设置阻挡层，再将具有阻挡层的引线框架、芯片和铜桥框架形成具有阻挡层的叠合框架。