封裝組件及其制造方法
【專利摘要】公開了封裝組件及其制造方法。所述封裝組件包括：堆疊成至少兩個(gè)層面的多個(gè)電子元件，與所述多個(gè)電子元件形成焊料互連的引線框；至少部分覆蓋所述引線框和所述多個(gè)電子元件的封裝料，使得所述引線框的引線的至少一部分從封裝料中露出；以及至少包括位于相鄰層面的至少兩個(gè)電子元件之間的第一部分的熱沉，其中，所述熱沉為相鄰層面的電子元件提供公共散熱路徑。該封裝組件可以改善堆疊封裝組件的散熱以及提高其可靠性。
【專利說明】封裝組件及其制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體封裝，具體地涉及封裝組件及其制造方法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著電子元件的小型化、輕量化以及多功能化的需求的增加，對半導(dǎo)體封裝密度的要求越來越高，以達(dá)到減小封裝尺寸的效果。因此，使用引線框并且包含多個(gè)集成電路管芯的的封裝組件已經(jīng)成為新的熱點(diǎn)。在這種封裝組件中，多個(gè)集成電路管芯的配置及其連接方法對封裝組件的尺寸和性能具有至關(guān)重要的影響。
[0003]圖1示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的多管芯封裝組件100的透視圖。在封裝組件100中，兩個(gè)集成電路管芯120、130以并排方式(side-by-side)安裝在同一個(gè)引線框110上。引線框110包括多條指狀的引線111。每一條引線111的上表面具有互連區(qū)。第一集成電路管芯120下表面的導(dǎo)電凸塊121的末端通過焊料122與一些引線111的互連區(qū)形成焊料互連。第二集成電路管芯130下表面的焊盤直接通過焊料131與另一些引線111的互連區(qū)形成焊料互連。封裝料160覆蓋引線框110和集成電路管芯120、130。引線框110的引線111的至少一部分從封裝料160中露出，用于提供封裝組件與外部電路(例如電路板)的電連接。
[0004]圖2a_2d示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的封裝組件100的制造方法各個(gè)步驟的截面圖。將第一集成電路管芯120放置在引線框110上，如圖2a所示，焊料球122與引線框110相接觸。執(zhí)行回流工藝，使得焊料球122熔化形成焊料122，如圖2b所示。焊料122將第一集成電路管芯120固定在引線框110的一些引線上。將第二集成電路管芯130放置在引線框110上。再次執(zhí)行回流工藝，使得焊料131將第二集成電路管芯130固定在引線框110的另一些引線上，如圖2c所示。然后，采用封裝料160 (例如環(huán)氧樹脂)覆蓋引線框110和集成電路管芯120、130，從而形成封裝組件100，如圖2d所示。
[0005]在上述現(xiàn)有技術(shù)的封裝組件中，集成電路管芯120和130以并排方式設(shè)置于引線框110的上方。集成電路管芯120和130可以共用引線框110的某些引線，從而彼此電連接?；蛘?，集成電路管芯120和130可以通過附加的鍵合線彼此電連接。
[0006]集成電路管芯120和130的并排配置在封裝密度方面是不利的，因?yàn)樽罱K形成的封裝組件100的封裝面積必須大于集成電路管芯120和130的芯片占用面積之和。此外，在采用封裝料160封裝集成電路管芯120和130之前需要進(jìn)行兩次回流工藝，第二次回流工藝可能導(dǎo)致先前已經(jīng)回流的第一集成電路管芯120的焊料122的非期望回流，從而導(dǎo)致互連失效。
[0007]另一方面，已經(jīng)提出了堆疊的多管芯封裝組件，其中多個(gè)集成電路管芯堆疊在同一個(gè)引線框上。位于最下層的集成電路管芯可以通過焊料直接固定在引線框上。位于上層的集成電路管芯可以通過粘合層固定在下面一層的集成電路管芯的頂部表面上。然后，通過鍵合線將上層的集成電路管芯電連接到引線框上。盡管這種堆疊的多管芯封裝組件可以減小芯片占用面積，但封裝組件內(nèi)的鍵合線導(dǎo)致工藝復(fù)雜化和制造成本的提高，并且可能由于上部層面的集成電路管芯散熱差以及鍵合線的不良電接觸導(dǎo)致器件不工作。
[0008]因此，期望進(jìn)一步提高封裝組件的封裝密度和可靠性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種封裝組件，以解決現(xiàn)有技術(shù)中封裝面積過大以及封裝結(jié)構(gòu)對半導(dǎo)體元件性能的不利影響的問題。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種封裝組件，包括:堆疊成至少兩個(gè)層面的多個(gè)電子元件，與所述多個(gè)電子元件形成焊料互連的引線框；至少部分覆蓋所述引線框和所述多個(gè)電子元件的封裝料，使得所述引線框的引線的至少一部分從封裝料中露出；以及至少包括位于相鄰層面的至少兩個(gè)電子元件之間的第一部分的熱沉，其中，所述熱沉為相鄰層面的電子元件提供公共散熱路徑。
[0011]優(yōu)選地，在所述封裝組件中，所述熱沉還包括從第一部分延伸至封裝料的至少一個(gè)表面的第二部分、以及在封裝料的至少一個(gè)表面上暴露的第三部分。
[0012]優(yōu)選地，在所述封裝組件中，所述熱沉的第一部分的下表面與下部層面的電子元件相連，上表面與上部層面的電子元件相連，使得所述熱沉的第一部分作為相鄰層面的所述至少兩個(gè)電子元件的公共散熱路徑。
[0013]優(yōu)選地，在所述封裝組件中，所述熱沉的第一部分與電子元件直接接觸。
[0014]優(yōu)選地，在所述封裝組件中，所述熱沉的第一部分與設(shè)置在電子元件上的導(dǎo)熱媒介接觸。
[0015]優(yōu)選地，在所述封裝組件中，所述導(dǎo)熱媒介包括選自導(dǎo)熱層、導(dǎo)熱通道、導(dǎo)熱粘接劑中的一種。
[0016]優(yōu)選地，在所述封裝組件中，所述熱沉包括至少一個(gè)金屬部件。
[0017]優(yōu)選地，在所述封裝組件中，所述至少一個(gè)金屬部件中的一個(gè)金屬部件包括所述熱沉的第一部分、第二部分和第三部分中的至少之一。
[0018]優(yōu)選地，在所述封裝組件中，所述至少一個(gè)金屬部件中的一個(gè)金屬部件包括所述熱沉的第一部分、第二部分和第三部分之一的一部分。
[0019]優(yōu)選地，在所述封裝組件中，所述至少一個(gè)金屬部件中的不同金屬部件采用粘接或焊接連接在一起。
[0020]優(yōu)選地，在所述封裝組件中，每個(gè)層面的電子元件的數(shù)量為至少一個(gè)。
[0021]優(yōu)選地，在所述封裝組件中，所述電子元件包括選自集成電路管芯和分立元件的至少一種電子元件。
[0022]優(yōu)選地，在所述封裝組件中，所述分立元件包括選自電阻器、電容器、電感器、二極管和晶體管的至少一種分立元件。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種制造上述的封裝組件的方法，包括:在引線的互連區(qū)上設(shè)置焊料；放置一個(gè)層面的一個(gè)或多個(gè)電子元件；將熱沉的第一部分的一個(gè)表面與所述一個(gè)層面的電子元件相連；放置另一個(gè)層面的一個(gè)或多個(gè)電子元件；將熱沉的第一部分的另一個(gè)表面與所述另一個(gè)層面的電子元件相連；執(zhí)行回流工藝，使得所述引線的互連區(qū)與相應(yīng)層面的電子元件形成焊料互連；以及采用封裝料覆蓋所述引線框和所述電子元件，使得引線框的引線的至少一部分從封裝料中露出，其中，所述熱沉為相鄰層面的電子元件提供公共散熱路徑。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種制造上述的封裝組件的方法，包括:在一組引線的互連區(qū)上設(shè)置焊料；放置一個(gè)層面的一個(gè)或多個(gè)電子元件；執(zhí)行回流工藝，使得所述一組引線的互連區(qū)與所述一個(gè)層面的電子元件形成焊料互連；將熱沉的第一部分的一個(gè)表面與所述一個(gè)層面的電子元件相連；在另一組引線的互連區(qū)上設(shè)置焊料；放置另一個(gè)層面的一個(gè)或多個(gè)電子元件；將熱沉的第一部分的另一個(gè)表面與所述另一個(gè)層面的電子元件相連；執(zhí)行回流工藝，使得所述另一組引線的互連區(qū)與所述另一個(gè)層面的電子元件形成焊料互連；采用封裝料覆蓋所述引線框和所述電子元件，使得引線框的引線的至少一部分從封裝料中露出，其中，所述熱沉為相鄰層面的電子元件提供公共散熱路徑。
[0025]本發(fā)明的封裝組件可以用于設(shè)置堆疊成多個(gè)層面的電子元件，從而可以提高封裝密度，并且由于減少封裝組件內(nèi)鍵合線的使用，可以提高封裝組件的可靠性。
[0026]本發(fā)明的封裝組件利用熱沉為相鄰層面的電子元件提供了公共的散熱路徑。優(yōu)選地，熱沉的第二部分延伸到封裝料的至少一個(gè)表面，第三部分在封裝料的至少一個(gè)表面暴露，從而可以充分利用封裝料的表面提供所需的散熱面積，從而改善封裝組件的散熱。
[0027]本發(fā)明的制造封裝組件的方法可以進(jìn)一步減少回流工藝對堆疊的電子元件的不利影響，從而進(jìn)一步提高封裝組件的可靠性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]通過以下參照附圖對本發(fā)明實(shí)施例的描述，本發(fā)明的上述以及其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將更為清楚，在附圖中:
[0029]圖1示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的多管芯封裝組件的透視圖；
[0030]圖2a_2d示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的封裝組件的制造方法各個(gè)步驟的截面圖；
[0031]圖3a和3b分別示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的引線框的透視圖和俯視圖；
[0032]圖4a和4b分別示出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的引線框的透視圖和俯視圖；
[0033]圖5a和5b分別示出根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的引線框的透視圖和俯視圖；
[0034]圖6a_6e示出根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的引線框的制造方法各個(gè)步驟的截面圖；
[0035]圖7示出根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例的封裝組件的分解透視圖；
[0036]圖8示出根據(jù)本發(fā)明的第六實(shí)施例的封裝組件的分解透視圖；
[0037]圖9示出根據(jù)本發(fā)明的第七實(shí)施例的封裝組件的分解透視圖；以及
[0038]圖1Oa-1Of示出根據(jù)本發(fā)明的第七實(shí)施例至第十三實(shí)施例的封裝組件的分解透視圖；以及
[0039]圖1la-1lf示出根據(jù)本發(fā)明的第十四實(shí)施例的封裝組件的制造方法各個(gè)步驟的截面圖。

【具體實(shí)施方式】
[0040]以下將參照附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明的各種實(shí)施例。在各個(gè)附圖中，相同的元件采用相同或類似的附圖標(biāo)記來表示。為了清楚起見，附圖中的各個(gè)部分沒有按比例繪制。為了簡明起見，可以在一幅圖中描述經(jīng)過數(shù)個(gè)步驟后獲得的封裝結(jié)構(gòu)。
[0041]應(yīng)當(dāng)理解，在描述封裝結(jié)構(gòu)時(shí)，當(dāng)將一層、一個(gè)區(qū)域稱為位于另一層、另一個(gè)區(qū)域“上面”或“上方”時(shí)，可以指直接位于另一層、另一個(gè)區(qū)域上面，或者在其與另一層、另一個(gè)區(qū)域之間還包含其它的層或區(qū)域。并且，如果將器件翻轉(zhuǎn)，該一層、一個(gè)區(qū)域?qū)⑽挥诹硪粚?、另一個(gè)區(qū)域“下面”或“下方”。如果為了描述直接位于另一層、另一個(gè)區(qū)域上面的情形，本文將采用“直接在……上面”或“在……上面并與之鄰接”的表述方式。
[0042]在下文中描述了本發(fā)明的許多特定的細(xì)節(jié)，例如封裝的結(jié)構(gòu)、材料、尺寸、處理工藝和技術(shù)，以便更清楚地理解本公開。但正如本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解的那樣，可以不按照這些特定的細(xì)節(jié)來實(shí)現(xiàn)本公開。
[0043]在本申請中，術(shù)語“電子元件”不限于集成電路管芯，應(yīng)當(dāng)理解為廣義的封裝對象，包括集成電路管芯和分立元件(例如電阻器、電容器、電感器、二極管、晶體管)等。
[0044]圖3a和3b分別示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的引線框210的透視圖和俯視圖，其中引線框210用于安裝兩個(gè)層面的電子元件。在圖3b中的AA線示出了隨后的所有截面圖的截取位置，其中AA線穿過多組引線的互連區(qū)216。
[0045]弓丨線框210包括第一組引線211和第二組引線212。第一組引線211例如是平面的條帶狀，其內(nèi)側(cè)端部的上表面具有用于接觸焊料的互連區(qū)216。第二組引線212例如呈臺階狀，包括條帶狀的延伸部212-1、以及與延伸部212-1鄰接的突起的臺面212-2。在臺面212-2的上表面具有用于接觸焊料的互連區(qū)216。第一組引線211將與第一層面的第一電子元件形成焊料互連，第二組引線212將與第二層面的第二電子元件形成焊料互連。第二層面高于第一層面。因此，第二組引線212的互連區(qū)的垂直位置高于第一組引線211的互連區(qū)。第二組引線212位于第一組引線211的外圍，使得第二組引線212的互連區(qū)圍繞第一組引線211的互連區(qū)。優(yōu)選地，在垂直于堆疊方向的平面內(nèi)，第一組引線211和第二組引線212的底部共平面。
[0046]圖4a和4b分別示出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的引線框310的透視圖和俯視圖，其中引線框310用于安裝兩個(gè)層面的電子元件。
[0047]弓丨線框310包括第一組引線311和第二組引線312。第一組引線311例如是平面的條帶狀，其內(nèi)側(cè)端部的上表面具有用于接觸焊料的互連區(qū)316。第二組引線312例如呈臺階狀，包括條帶狀的延伸部312-1、以及與延伸部312-1鄰接的突起的臺面312-2。在臺面312-2的上表面具有用于接觸焊料的互連區(qū)316。第一組引線311將與第一層面的第一電子元件形成焊料互連，第二組引線312將與第二層面的第二電子元件形成焊料互連。第二層面高于第一層面。因此，第二組引線312的互連區(qū)的垂直位置高于第一組引線311的互連區(qū)。優(yōu)選地，在垂直于堆疊方向的平面內(nèi)，第一組引線311和第二組引線312的底部共平面。
[0048]與第一實(shí)施例不同，在垂直于堆疊方向的平面內(nèi)，引線框310的第二組弓丨線312與第一組引線311交錯(cuò)設(shè)置。第二組引線312的位于第一組引線311的兩條引線之間的任何引線，其內(nèi)側(cè)端部均位于第一組引線311的互連區(qū)的外圍，使得第二組引線312的互連區(qū)圍繞第一組引線311的互連區(qū)。
[0049]圖5a和5b分別示出根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的引線框410的透視圖和俯視圖，其中引線框410用于安裝三個(gè)層面的電子元件。
[0050]引線框410包括第一組引線411、第二組引線412和第三組引線413。第一組引線411例如是平面的條帶狀，其內(nèi)側(cè)端部的上表面具有用于接觸焊料的互連區(qū)416。第二組引線412例如呈臺階狀，包括條帶狀的延伸部412-1、以及與延伸部412-1鄰接的突起的臺面412-2。在臺面412-2的上表面具有用于接觸焊料的互連區(qū)416。第三組引線413例如呈臺階狀，包括條帶狀的延伸部413-1、以及與延伸部413-1鄰接的突起的臺面413-2。在臺面
413-2的上表面具有用于接觸焊料的互連區(qū)416。第一組引線411將與第一層面的第一電子元件形成焊料互連，第二組引線412將與第二層面的第二電子元件形成焊料互連，第三組引線413將與第三層面的第三電子元件形成焊料互連。第三層面高于第二層面，并且第二層面高于第一層面。因此，第三組引線413的互連區(qū)的垂直位置高于第二組引線412的互連區(qū)，并且，第二組引線412的互連區(qū)的垂直位置高于第一組引線411的互連區(qū)。第三組引線413位于第二組引線412的外圍，使得第三組引線413的互連區(qū)圍繞第二組引線412的互連區(qū)。第二組引線412位于第一組引線411的外圍，使得第二組引線412的互連區(qū)圍繞第一組引線411的互連區(qū)。優(yōu)選地，在垂直于堆疊方向的平面內(nèi)，第一組引線411、第二組引線412和第三組引線413的底部共平面。
[0051]在上述的第一至第三實(shí)施例中，描述了用于安裝兩個(gè)或三個(gè)層面的電子元件的引線框。明顯地，可以提供用于安裝更多個(gè)層面的電子元件的引線框，其中較高層面的引線的互連區(qū)高于較低層面的引線的互連區(qū)，并且較高層面的引線的互連區(qū)圍繞較低層面的引線的互連區(qū)。
[0052]在優(yōu)選的實(shí)施例中，在引線框中，引線的互連區(qū)還可以包括用于提高導(dǎo)電性和耐蝕性的鍍層。引線例如由Cu組成，鍍層例如由Ag組成。
[0053]盡管在第一至第三實(shí)施例中，將第一組引線描述為呈平面的條帶狀，然而這并非必需的。第一組引線也可以呈臺階狀，包括延伸部、以及與延伸部鄰接的突起的臺面，在臺面的上表面具有用于接觸焊料的互連區(qū)。第二組引線的互連區(qū)高于第一組引線的互連區(qū)，并且第二組引線的互連區(qū)圍繞第一組引線的互連區(qū)。
[0054]根據(jù)第一至第三實(shí)施例的引線框提供了用于不同層面的電子元件的互連區(qū)，從而可以用于封裝堆疊的電子元件。因此，該引線框可提高封裝密度。并且，由于引線框的互連區(qū)與不同層面的電子元件直接形成焊料互連，可以在封裝組件內(nèi)減少、甚至避免使用鍵合線，從而解決了由于在封裝組件內(nèi)使用鍵合線而引入的電接觸問題，提高了封裝組件的可靠性。
[0055]圖6a_6e示出根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的引線框的制造方法各個(gè)步驟的截面圖。該方法是用于形成根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的引線框210的一種示例方法。
[0056]該方法開始于包括襯底217 (例如鐵鎳合金)及其上的金屬層(例如Cu)的疊層，其中襯底217作為支撐層，并且最終將作為犧牲層而去除。例如采用第一掩模，通過蝕刻金屬層將其圖案化成呈條帶狀的引線211，如圖6a所示。在蝕刻中，蝕刻劑相對于下層的襯底217選擇性地去除導(dǎo)電材料層的暴露部分。在蝕刻后去除第一掩模。然后，采用封裝料218 (例如環(huán)氧樹脂)覆蓋引線211和襯底217的暴露表面，如圖6b所示。封裝料218的厚度至少足以填充相鄰的引線211之間的溝槽。例如通過研磨來平整封裝料218，使得引線211的上表面再次暴露，如圖6c所示。例如采用第二掩模，遮擋一部分引線的全部上表面，以及遮擋位于該部分引線外圍的另一部分引線的一部分表面。通過在所述另一部分引線211的暴露表面鍍敷與組成引線的金屬相同的金屬材料，形成臺面，如圖6d所示。受到遮擋的所述一部分引線作為第一組引線211，形成臺面的所述另一部分引線作為第二組引線212。在鍍敷之后去除第二掩模。然后，采用選擇性的蝕刻劑，相對于引線211、212和封裝料218去除襯底217，從而形成包括第一組引線211和第二組引線212的引線框210。
[0057]在一個(gè)替代的實(shí)施例中，以金屬片(例如Cu片)作為起始材料。采用兩次蝕刻，形成根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的引線框210。在該方法中，第一次蝕刻使用第一掩模，使得金屬片的遮擋部分形成第二組引線的臺面，金屬片的暴露部分厚度減小。第二次蝕刻使用第二掩模，使得金屬片的遮擋部分形成第一組引線和第二組引線，金屬片的暴露部分則完全去除而形成分隔開第一組引線和第二組引線的溝槽。
[0058]在另一個(gè)替代的實(shí)施例中，以金屬片(例如Cu片)作為起始材料。采用合適的模具，直接采用沖壓形成根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的引線框210。
[0059]圖7示出根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例的封裝組件200的分解透視圖，在封裝組件200中，使用了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的引線框210。引線框210包括多條指狀的引線。每一條引線具有位于封裝料內(nèi)部的互連區(qū)。
[0060]在圖7中將封裝料260與封裝組件200的其余部分分開示出，以揭示封裝組件200的細(xì)節(jié)。應(yīng)當(dāng)理解，在涉及封裝組件的各個(gè)實(shí)施例中，封裝料作為封裝組件的一部分，實(shí)際上與封裝組件的其余部分形成一體，以下對此不再贅述。
[0061]兩個(gè)集成電路管芯220、230以堆疊方式安裝在同一個(gè)引線框210上。集成電路管芯220、230包括各自的內(nèi)部電路、與各自的內(nèi)部電路電連接的各自的多個(gè)導(dǎo)電凸塊。引線框210的第一組引線呈平面的條帶狀，其內(nèi)側(cè)端部的上表面設(shè)置互連區(qū)，與焊料222 (例如Sn焊料)接觸。第一集成電路管芯220利用焊料222固定在引線框210上。引線框210的第二組引線呈臺階狀，包括延伸部、以及與延伸部鄰接的突起的臺面，臺面的上表面設(shè)置互連區(qū)，與焊料231 (例如Sn焊料)接觸。第二集成電路管芯230利用焊料231固定在引線框210上。第二集成電路管芯230的尺寸大于第一集成電路管芯220的尺寸，位于第一集成電路管芯220上方。封裝料260覆蓋第一集成電路管芯220、第二集成電路管芯230和引線框210。引線框210的引線從封裝料260中露出，用于提供封裝組件與外部電路(例如電路板)的電連接。
[0062]圖8示出根據(jù)本發(fā)明的第六實(shí)施例的封裝組件300的分解透視圖。在封裝組件300中，使用了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的引線框210。引線框210包括多條指狀的引線。每一條引線具有位于封裝料內(nèi)部的互連區(qū)。
[0063]與第五實(shí)施例不同，在封裝組件300中，位于上部層面的電子元件不是集成電路管芯，而是兩個(gè)分立元件，即電阻器332和電感器333。
[0064]電阻器332和電感器333堆疊在集成電路管芯320的上方，并且與集成電路管芯320 一起安裝在同一個(gè)引線框210上。集成電路管芯320包括內(nèi)部電路、與內(nèi)部電路電連接的多個(gè)導(dǎo)電凸塊。引線框210的第一組引線呈平面的條帶狀，其內(nèi)側(cè)端部的上表面設(shè)置互連區(qū)，與焊料322 (例如Sn焊料)接觸。集成電路管芯320利用焊料322固定在引線框210上。引線框210的第二組引線呈臺階狀，包括延伸部、以及與延伸部鄰接的突起的臺面，臺面的上表面設(shè)置互連區(qū)，與焊料331 (例如Sn焊料)接觸。電阻器332和電感器333利用焊料331固定在引線框210上。電阻器332和電感器333的長度大于第一集成電路管芯220的長度，位于第一集成電路管芯220上方。封裝料360覆蓋集成電路管芯320、電阻器332、電感器333和引線框210。引線框210的引線從封裝料360中露出，用于提供封裝組件與外部電路(例如電路板)的電連接。
[0065]圖9示出根據(jù)本發(fā)明的第七實(shí)施例的封裝組件400的分解透視圖。在封裝組件400中，使用了根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的引線框410。引線框410包括多條指狀的引線。每一條引線具有位于封裝料內(nèi)部的互連區(qū)。
[0066]與第五實(shí)施例不同，在封裝組件400中，三個(gè)集成電路管芯420、430、440以堆疊方式安裝在同一個(gè)引線框410上。
[0067]集成電路管芯420、430、440包括各自的內(nèi)部電路、與各自的內(nèi)部電路電連接的各自的多個(gè)導(dǎo)電凸塊。引線框410的第一組引線呈平面的條帶狀，其內(nèi)側(cè)端部的上表面設(shè)置互連區(qū)，與焊料422 (例如Sn焊料)接觸。第一集成電路管芯420利用焊料422固定在引線框410上。引線框410的第二組引線呈臺階狀，包括延伸部、以及與延伸部鄰接的突起的臺面，臺面的上表面設(shè)置互連區(qū)，與焊料431 (例如Sn焊料)接觸。第二集成電路管芯430利用焊料431固定在引線框410上。第二集成電路管芯430的尺寸大于第一集成電路管芯420的尺寸，位于第一集成電路管芯420上方。引線框410的第三組引線呈臺階狀，包括延伸部、以及與延伸部鄰接的突起的臺面，臺面的上表面設(shè)置互連區(qū)，與焊料441 (例如Sn)接觸。第三集成電路管芯440利用焊料441固定在引線框410上。第三集成電路管芯440的尺寸大于第二集成電路管芯430的尺寸，位于第二集成電路管芯430上方。封裝料460覆蓋第一集成電路管芯420、第二集成電路管芯430、第三集成電路管芯440和引線框410。引線框410的引線從封裝料460中露出，用于提供封裝組件與外部電路(例如電路板)的電連接。
[0068]在上述的第五至第七實(shí)施例中，描述了其中包含兩個(gè)或三個(gè)層面的電子元件的封裝組件。明顯地，封裝組件可以包含更多個(gè)層面的電子元件。如上文所述，引線框包括分別用于不同層面的電子元件的多組引線，較高層面的引線的互連區(qū)高于較低層面的引線的互連區(qū)，并且較高層面的引線的互連區(qū)圍繞較低層面的引線的互連區(qū)。
[0069]盡管在第五至第七實(shí)施例中，描述了分立元件位于集成電路管芯上方，然而這并非必需的。替代地，分立元件也可以位于集成電路管芯下方。此外，還描述了較高層面的電子元件的尺寸大于較低層面的電子元件的尺寸，然而這并非意味著較高層面的電子元件的長度和寬度均大于較低層面的電子元件的長度和寬度。由于不同層面的電子元件可以在垂直于堆疊方面的平面中具有不同的取向，因此只要第二電子元件的長度和寬度中的任一個(gè)大于第一電子元件的長度和寬度中的任一個(gè)，就可以將第二電子元件放置在較高層面，以及將第一電子元件放置在較低層面。此外，每個(gè)層面的電子元件的數(shù)量可以多于一個(gè)。
[0070]根據(jù)第五至第七實(shí)施例的封裝組件采用一個(gè)引線框的多組引線提供了不同高度的互連區(qū)，從而可以用于安裝堆疊的電子元件。因此，該封裝組件可提高封裝密度。并且，由于多組引線的互連區(qū)分別與相應(yīng)層面的電子元件形成焊料互連，可以在封裝組件內(nèi)減少甚至避免使用鍵合線，從而解決了由于在封裝組件內(nèi)使用鍵合線而引入的電接觸問題，提高了封裝組件的可靠性。
[0071]圖1Oa-1Of示出根據(jù)本發(fā)明的第七實(shí)施例至第十三實(shí)施例的封裝組件2100至2600的分解透視圖。封裝組件2100至2600分別在圖7所示的根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例的封裝組件200的基礎(chǔ)上添加了熱沉(heat sink) 250。在封裝組件2100至2600中，使用了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的引線框210。引線框210包括多條指狀的引線。每一條引線具有位于封裝料內(nèi)部的互連區(qū)。
[0072]兩個(gè)集成電路管芯220、230以堆疊方式安裝在同一個(gè)引線框210上。集成電路管芯220、230包括各自的內(nèi)部電路、與各自的內(nèi)部電路電連接的各自的多個(gè)導(dǎo)電凸塊。引線框210的第一組引線呈平面的條帶狀，其內(nèi)側(cè)端部的上表面設(shè)置互連區(qū)，與焊料222 (例如Sn焊料)接觸。第一集成電路管芯220利用焊料222固定在引線框210上。引線框210的第二組引線呈臺階狀，包括延伸部、以及與延伸部鄰接的突起的臺面，臺面的上表面設(shè)置互連區(qū)，與焊料231 (例如Sn焊料)接觸。第二集成電路管芯230利用焊料231固定在引線框210上。第二集成電路管芯230的尺寸大于第一集成電路管芯220的尺寸，位于第一集成電路管芯220上方。封裝料260覆蓋第一集成電路管芯220、第二集成電路管芯230和引線框210。引線框210的引線從封裝料260中露出，用于提供封裝組件與外部電路(例如電路板)的電連接。
[0073]第一集成電路管芯220例如包括開關(guān)變換器的功率開關(guān)，第二集成電路管芯230例如包括開關(guān)變換器的驅(qū)動(dòng)電路。由于功率開關(guān)和驅(qū)動(dòng)電路均工作于大電流下，因此在工作中均將產(chǎn)生熱量。根據(jù)本發(fā)明的第七實(shí)施例至第十三實(shí)施例的封裝組件2100至2600包括第一集成電路管芯220和第二集成電路管芯230公共的熱沉，同時(shí)為兩個(gè)集成電路管芯提供散熱路徑。
[0074]在封裝組件2100至2600中，熱沉250均包括位于第一集成電路管芯220和第二集成電路管芯230之間的第一部分。該第一部分的下表面與第一集成電路管芯220的導(dǎo)熱媒介(例如導(dǎo)熱層、導(dǎo)熱通道、導(dǎo)熱粘接劑等)接觸，上表面與第二集成電路管芯230的導(dǎo)熱媒介(例如導(dǎo)熱層、導(dǎo)熱通道、導(dǎo)熱粘接劑等)接觸。因此，熱沉250的第一部分形成兩個(gè)集成電路管芯的公共散熱路徑的一部分。
[0075]熱沉250還進(jìn)一步包括從第一部分延伸至封裝料260的至少一個(gè)表面的第二部分、以及在封裝料260的至少一個(gè)表面上暴露的第三部分。
[0076]在封裝組件2100中，熱沉250的第二部分垂直延伸至封裝料260的下表面，并且第三部分在封裝料260的下表面暴露，如圖1Oa所示。
[0077]在封裝組件2200中，熱沉250的第二部分垂直延伸至封裝料260的上表面，并且第三部分在封裝料260的上表面暴露，如圖1Ob所示。
[0078]在封裝組件2300中，熱沉250的第二部分水平延伸至封裝料260的相對側(cè)面，并且第三部分在封裝料260的相對側(cè)面的上部以及上表面暴露，如圖1Oc所示。
[0079]在封裝組件2400中，熱沉250的第二部分水平延伸至封裝料260的相對側(cè)面，并且第三部分在封裝料260的相對側(cè)面的整個(gè)高度上暴露，如圖1Od所示。
[0080]在封裝組件2500中，熱沉250的第二部分水平延伸至封裝料260的相對側(cè)面，并且第三部分在封裝料260的相對側(cè)面的整個(gè)高度上暴露，以及在封裝料260的上表面暴露，如圖1Oe所示。
[0081]在封裝組件2600中，熱沉250的第二部分水平延伸至封裝料260的相對側(cè)面，并且第三部分在封裝料260的四個(gè)側(cè)面的整個(gè)高度上暴露，以及在封裝料260的上表面暴露，如圖1Of所示。
[0082]盡管在上述第七實(shí)施例至第十三實(shí)施描述了熱沉250的第二部分延伸至封裝料的相對側(cè)面，然而這并非必需的。替代地，熱沉250的第二部分可以延伸至封裝料260的任意數(shù)量的側(cè)面和/或上下表面，只要引線框210的引線的臺面之間留有熱沉250的第二部分的空間即可。優(yōu)選地，熱沉250是整體形成的金屬部件，例如由銅形成。替代地，熱沉250可以包括兩個(gè)或更多個(gè)金屬部件，以方便逐個(gè)層面放置引線框、第一集成電路管芯220、第二集成電路管芯230和熱沉250的不同部件。熱沉250的不同部件之間可以采用粘接或焊接連接在一起。熱沉250的一個(gè)金屬部件例如包括所述熱沉的第一部分、第二部分和第三部分中的至少之一，或者包括所述熱沉的第一部分、第二部分和第三部分之一的一部分。
[0083]此外，引線框210的引線可以從封裝料260中側(cè)面或底部露出。在引線框210的引線和熱沉250的第三部分在封裝料260的相同表面露出的情形下，由于熱沉250通常位于引線框210的引線外圍，從而引線框210的引線受到限制而只能在該表面露出。
[0084]上述根據(jù)本發(fā)明的第七實(shí)施例至第十三實(shí)施例的封裝組件2100至2600利用熱沉250為兩個(gè)集成電路管芯提供了公共的散熱路徑。熱沉250的第二部分延伸到封裝料260的至少一個(gè)表面，第三部分在封裝料260的至少一個(gè)表面暴露，從而可以充分利用封裝料260的表面提供所需的散熱面積。如果需要進(jìn)一步增加散熱面積，可以進(jìn)一步將封裝料260的第三部分與外部的散熱片和印刷電路板(PCB)相連接。
[0085]圖1la-1lf示出根據(jù)本發(fā)明的第十四實(shí)施例的封裝組件的制造方法各個(gè)步驟的截面圖。在該方法中，使用了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的引線框210。引線框210包括多條指狀的引線，相鄰的引線由封裝料218彼此隔開。該方法用于制作根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例的封裝組件200。引線框210的每一條引線具有位于封裝料內(nèi)部的互連區(qū)。
[0086]將第一集成電路管芯220放置在引線框210上，如圖1 Ia所示。第一集成電路管芯220的內(nèi)部電路經(jīng)由導(dǎo)電通道等電連接至導(dǎo)電凸塊221。附著于導(dǎo)電凸塊221末端的焊料球222與引線框210的互連區(qū)相接觸。執(zhí)行回流工藝，使得焊料球222熔化形成焊料222，如圖1lb所示。焊料222將第一集成電路管芯220固定在引線框210的第一組引線211上。然后，采用封裝料260 (例如環(huán)氧樹脂)封裝第一集成電路管芯220，如圖1lc所示。例如通過研磨來平整封裝料260，使得引線框210的第二組引線212的上表面再次暴露，如圖1ld所示。將第二集成電路管芯230放置在引線框210上。再次執(zhí)行回流工藝，利用焊料231將第二集成電路管芯220固定在引線框210的第二組引線212上，如圖lie所示。然后，采用封裝料270 (例如環(huán)氧樹脂)封裝引線框210、集成電路管芯220、230。優(yōu)選地，例如通過研磨來平整封裝料270，并且減小封裝料270的頂層的厚度，以減小封裝體積并改善熱耗散效率。最終形成封裝組件200，如圖1lf所示。
[0087]根據(jù)第十四實(shí)施例的封裝組件的制造方法在第二次回流工藝之前，利用封裝料260保護(hù)了第一集成電路管芯220的焊料222，從而保證了互連的可靠性。
[0088]在一個(gè)替代的實(shí)施例中，作為可選的步驟，在圖1lb和Ilc之間的步驟之間，可以放置如圖1Oa所示的熱沉250。然后，將熱沉250的第一部分的下表面連接至第一集成電路管芯220。在圖1ld所示的步驟中，在平整封裝料260的同時(shí)暴露熱沉250的第一部分的上表面。在圖1ld和圖lie所示的步驟之間，將熱沉250的第一部分的上表面連接至第二集成電路管芯230。采用上述可選的步驟，可以形成如圖1Oa所示的根據(jù)第七實(shí)施例的封裝組件 2100。
[0089]在另一個(gè)替代的實(shí)施例中，可以在圖1la所示的放置第一集成電路管芯220的步驟之后，直接放置第二集成電路230。可以省略圖1lb所示的第一次回流步驟、圖1lc所示的塑封步驟和圖1ld所示的平整步驟。在放置所有集成電路管芯之后，進(jìn)行一次回流步驟，利用焊料222將第一集成電路管芯220固定在引線框210的第一組引線211上，利用焊料231將第二集成電路管芯220固定在引線框210的第二組引線212上。然后，采用封裝料270 (例如環(huán)氧樹脂)封裝引線框210、集成電路管芯220、230，從而形成封裝組件200。
[0090]根據(jù)該替代實(shí)施例的封裝組件的制造方法，由于一次回流多個(gè)層面的電子元件，不僅可以避免多次回流導(dǎo)致互連失效的問題，而且簡化了工藝步驟。
[0091]應(yīng)當(dāng)說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個(gè)實(shí)體或者操作與另一個(gè)實(shí)體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個(gè)……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。
[0092]依照本發(fā)明的實(shí)施例如上文所述，這些實(shí)施例并沒有詳盡敘述所有的細(xì)節(jié)，也不限制該發(fā)明僅為所述的具體實(shí)施例。顯然，根據(jù)以上描述，可作很多的修改和變化。本說明書選取并具體描述這些實(shí)施例，是為了更好地解釋本發(fā)明的原理和實(shí)際應(yīng)用，從而使所屬【技術(shù)領(lǐng)域】技術(shù)人員能很好地利用本發(fā)明以及在本發(fā)明基礎(chǔ)上的修改使用。本發(fā)明僅受權(quán)利要求書及其全部范圍和等效物的限制。
【權(quán)利要求】
1.一種封裝組件，包括: 堆疊成至少兩個(gè)層面的多個(gè)電子元件， 與所述多個(gè)電子元件形成焊料互連的引線框； 至少部分覆蓋所述引線框和所述多個(gè)電子元件的封裝料，使得所述引線框的引線的至少一部分從封裝料中露出；以及 至少包括位于相鄰層面的至少兩個(gè)電子元件之間的第一部分的熱沉， 其中，所述熱沉為相鄰層面的電子元件提供公共散熱路徑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的封裝組件，其中，所述熱沉還包括從第一部分延伸至封裝料的至少一個(gè)表面的第二部分、以及在封裝料的至少一個(gè)表面上暴露的第三部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的封裝組件，其中所述熱沉的第一部分的下表面與下部層面的電子元件相連，上表面與上部層面的電子元件相連，使得所述熱沉的第一部分作為相鄰層面的所述至少兩個(gè)電子元件的公共散熱路徑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的封裝組件，其中所述熱沉的第一部分與電子元件直接接觸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的封裝組件，其中所述熱沉的第一部分與設(shè)置在電子元件上的導(dǎo)熱媒介接觸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的封裝組件，其中所述導(dǎo)熱媒介包括選自導(dǎo)熱層、導(dǎo)熱通道、導(dǎo)熱粘接劑中的一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的封裝組件，其中所述熱沉包括至少一個(gè)金屬部件。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的封裝組件，其中所述至少一個(gè)金屬部件中的一個(gè)金屬部件包括所述熱沉的第一部分、第二部分和第三部分中的至少之一。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的封裝組件，其中所述至少一個(gè)金屬部件中的一個(gè)金屬部件包括所述熱沉的第一部分、第二部分和第三部分之一的一部分。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的封裝組件，其中所述至少一個(gè)金屬部件中的不同金屬部件采用粘接或焊接連接在一起。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的封裝組件，其中每個(gè)層面的電子元件的數(shù)量為至少一個(gè)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的封裝組件，其中所述電子元件包括選自集成電路管芯和分立元件的至少一種電子元件。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的封裝組件，其中所述分立元件包括選自電阻器、電容器、電感器、二極管和晶體管的至少一種分立元件。
14.一種制造根據(jù)權(quán)利要求1至13中任一項(xiàng)所述的封裝組件的方法，包括: 在引線的互連區(qū)上設(shè)置焊料； 放置一個(gè)層面的一個(gè)或多個(gè)電子元件； 將熱沉的第一部分的一個(gè)表面與所述一個(gè)層面的電子元件相連； 放置另一個(gè)層面的一個(gè)或多個(gè)電子元件； 將熱沉的第一部分的另一個(gè)表面與所述另一個(gè)層面的電子元件相連； 執(zhí)行回流工藝，使得所述引線的互連區(qū)與相應(yīng)層面的電子元件形成焊料互連；以及采用封裝料覆蓋所述引線框和所述電子元件，使得引線框的引線的至少一部分從封裝料中露出， 其中，所述熱沉為相鄰層面的電子元件提供公共散熱路徑。
15.一種制造根據(jù)權(quán)利要求1至13中任一項(xiàng)所述的封裝組件的方法，包括: 在一組引線的互連區(qū)上設(shè)置焊料； 放置一個(gè)層面的一個(gè)或多個(gè)電子元件； 執(zhí)行回流工藝，使得所述一組引線的互連區(qū)與所述一個(gè)層面的電子元件形成焊料互連； 將熱沉的第一部分的一個(gè)表面與所述一個(gè)層面的電子元件相連； 在另一組引線的互連區(qū)上設(shè)置焊料； 放置另一個(gè)層面的一個(gè)或多個(gè)電子元件； 將熱沉的第一部分的另一個(gè)表面與所述另一個(gè)層面的電子元件相連； 執(zhí)行回流工藝，使得所述另一組引線的互連區(qū)與所述另一個(gè)層面的電子元件形成焊料互連； 采用封裝料覆蓋所述引線框和所述電子元件，使得引線框的引線的至少一部分從封裝料中露出， 其中，所述熱沉為相鄰層面的電子元件提供公共散熱路徑。
【文檔編號】H01L23/31GK104269385SQ201410562305
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年10月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月21日
【發(fā)明者】葉佳明, 譚小春 申請人:矽力杰半導(dǎo)體技術(shù)(杭州)有限公司