具线圈驱动功能的半导体封装结构的制作方法
【专利摘要】一种具线圈驱动功能的半导体封装结构，包括：具有多条线路的承载件、设于该承载件上且电性连接该线路的至少两个具功率金属氧化物半导体场效晶体管(Power?Metal-Oxide-Semiconductor?Field?Effect?Transistor,简称Power?MOSFET)的封装件、设于该承载件上且电性连接该线路的至少一具控制芯片的封装件、以及设于该承载件上以覆盖该具Power?MOSFET的封装件的覆盖件，且该具Power?MOSFET的封装件热传导至该覆盖件，使该具Power?MOSFET的封装件的热能不会传导至该具控制芯片的封装件。
【专利说明】具线圈驱动功能的半导体封装结构
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种半导体封装结构，尤指一种具线圈驱动功能的半导体封装结构。
【背景技术】
[0002]传统如直流电压转换器(DC-DC Converter)的电路驱动电路、或马达线圈的驱动均需使用控制器进行控制及供输电压、电流至组件，所以需使用大电流的闸极，因而采用功率金属氧化物半导体场效晶体管(Power Metal-Oxide-Semiconductor Field EffectTransistor, Power MOSFET)控制高、低电流。
[0003]随着电子产业的蓬勃发展，电子产品也逐渐迈向多功能、高性能的趋势。为了满足半导体封装件微型化(miniaturizat1n)的封装需求,所以将多个半导体芯片整合至一封装件中，如第7, 932，588,8, 299，599,8, 564，112及8，633，550号等美国专利中，是将控制芯片与Power MOSFET整合封装成一能够提供大电流的半导体封装件。
[0004]如图1所示，上述现有如8，299，599的半导体封装件I包括一导线架10、PowerMOSFET组件11、控制芯片12、金属片13、以及封装胶体16。
[0005]所述的导线架10具有多个置晶垫101、102与多个围绕该置晶垫101、102的导脚100。
[0006]所述的Power MOSFET组件11藉由粘着材17设于该置晶垫101上，且具有多个电性连接垫110、111。
[0007]所述的控制芯片12藉由粘着材17设于该置晶垫102上，且具有多个电极垫120、121，以令各该电极垫120、121藉由多条焊线15、15’分别电性连接部分该电性连接垫111与部分该导脚100。
[0008]所述的金属片13藉由焊锡材料14焊接至部分该电性连接垫110与部分该导脚100。
[0009]所述的封装胶体16包覆该导线架10、Power MOSFET组件11、控制芯片12、金属片13与焊线15、15’。
[0010]然而，前述的现有半导体封装件I中，因将该Power MOSFET组件11与控制芯片12封装于单一封装胶体16中，使该半导体封装件I的良率(Final Yield)取决于各作用件的良率相乘(即D1XD2)。例如，该Power MOSFET组件11的良率为95%，该控制芯片12的良率为95%，则该半导体封装件I的良率为85.7% (即为95% X95% ),因而产生有14.3%的不良率(Yield Loss)。
[0011]此外，因该Power MOSFET组件11的大电流及高热能的特性，所以需连结该金属片13以传输大电流，因而造成制程复杂。
[0012]详细地，于连结该金属片13时，需先回焊该焊锡材料14以焊接该金属片13，再清洗与烘干该金属片13，之后才能设置该控制芯片12于该置晶垫102上、及进行制作焊线15、15’的打线作业，所以回焊、清洗与烘干等作业造成制程复杂，且成本增加。
[0013]又，因该Power MOSFET组件11的大电流的特性，使该Power MOSFET组件11的发热量极高，所以将该Power MOSFET组件11与控制芯片12封装于单一封装胶体16中，该Power MOSFET组件11的热能会经由该封装胶体16传导至该控制芯片12，而造成该控制芯片12的温度提高(即使藉由该金属片13进行散热，该控制芯片12的温度仍过高)，而不利于该控制芯片12的运作，导致该半导体封装件I容易故障。
[0014]因此，如何避免上述现有技术的种种问题，实为当前所要解决的目标。
实用新型内容
[0015]为克服现有技术的种种问题，本实用新型的目的为提供一种具线圈驱动功能的半导体封装结构，因而不会造成该控制芯片的温度过高而使该控制芯片无法运作的问题。
[0016]本实用新型的具线圈驱动功能的半导体封装结构，包括:承载件，其具有多条线路；至少二个具Power MOSFET的封装件，其设于该承载件上，且各该具Power MOSFET的封装件具有相对的第一侧与第二侧，该第一侧电性连接该线路；至少一具控制芯片的封装件，其设于该承载件上且电性连接该线路；以及覆盖件，其设于该承载件上且粘贴于该具PowerMOSFET的封装件的第二侧上，以供该具Power MOSFET的封装件热传导至该覆盖件。
[0017]前述的半导体封装结构中，该具Power MOSFET的封装件还具有包覆该PowerMOSFET的封装胶体、及电性连接该Power MOSFET并外露于该封装胶体的外接部。例如，该覆盖件结合至该封装胶体上，以供该封装胶体热传导至该覆盖件。
[0018]本实用新型还提供一种具线圈驱动功能的半导体封装结构，其包括:承载件，其具有多条线路与至少二个开口 ；至少二个具Power MOSFET的封装件，其设于该开口中且各该具Power MOSFET的封装件具有相对的第一侧与第二侧，该第一侧电性连接该线路；至少一具控制芯片的封装件，其设于该承载件上且电性连接该线路；以及覆盖件，其设于该承载件上且粘贴于该具Power MOSFET的封装件的第一侧上，以供该具Power MOSFET的封装件热传导至该覆盖件。
[0019]前述的半导体封装结构中，该具Power MOSFET的封装件还具有包覆该PowerMOSFET的封装胶体、及电性连接该Power MOSFET并外露于该封装胶体的外接部。例如，该覆盖件结合至该外接部上，以供该外接部热传导至该覆盖件。
[0020]前述的两种半导体封装结构中，该具控制芯片的封装件还具有包覆该控制芯片的封装胶体、及电性连接该控制芯片并外露于该封装胶体的外接部。
[0021]前述的两种半导体封装结构中，该覆盖件为金属罩。
[0022]前述的两种半导体封装结构中，该具Power MOSFET的封装件与该覆盖件之间结合有导热胶，使该具Power MOSFET的封装件热传导至该覆盖件。
[0023]前述的两种半导体封装结构中，该覆盖件更覆盖该具控制芯片的封装件。
[0024]前述的两种半导体封装结构中，该具控制芯片的封装件与该覆盖件之间完全空气隔离。
[0025]由上可知，本实用新型的半导体封装结构中，藉由将Power MOSFET封装成一封装件，且将控制芯片封装成另一封装件，所以于各该封装件设于该承载件上之前，已完成各该封装件的功能测试，因而不良的封装件不会设于该承载件上。因此，无需考量现有各作用件的良率相乘而使不良率提闻的问题。
[0026]此外，该覆盖件结合至该承载件上，且利用该导热胶粘着至该具Power MOSFET的封装件上，所以无需进行如现有回焊、清洗与烘干等复杂制程，因而能降低制作成本。
[0027]另外，藉由该覆盖件将该具Power MOSFET的封装件的热能传导至该覆盖件外，且该具控制芯片的封装件与该覆盖件之间完全空气隔离，使该具Power MOSFET的封装件的热能不会经由该覆盖件传导至该具控制芯片的封装件，因而不会造成该控制芯片的温度过高而使该控制芯片无法运作的问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]图1为现有半导体封装件的剖视示意图；
[0029]图2A至图2D为本实用新型具线圈驱动功能的半导体封装结构的第一实施例的制法的剖视示意图；其中，图2A’为图2A的上视图，图2B’为图2B的下视图，图2C’为图2C的上视图；以及
[0030]图3A至图3C为本实用新型具线圈驱动功能的半导体封装结构的第二实施例的制法的剖视示意图；其中，图3A’为图3A的上视图，图3B’为图3B的局部放大上视图。
[0031]符号说明
[0032]I半导体封装件
[0033]10导线架
[0034]100导脚
[0035]101、102 置晶垫
[0036]11Power MOSFET 组件
[0037]110、111电性连接垫
[0038]12控制芯片
[0039]120、121 电极垫
[0040]13金属片
[0041]14焊锡材料
[0042]15、15’ 焊线
[0043]16封装胶体
[0044]17粘着材
[0045]2、3 半导体封装结构
[0046]20承载件
[0047]20a上表面
[0048]20b下表面
[0049]200、200，线路
[0050]201焊锡
[0051]21具 Power MOSFET 的封装件
[0052]21a第一侧
[0053]21b第二侧
[0054]210第一封装胶体
[0055]211第一外接部
[0056]22具控制芯片的封装件
[0057]220第二封装胶体
[0058]221第二外接部
[0059]23覆盖件
[0060]230板部
[0061]231支撑部
[0062]232脚部
[0063]24导热胶
[0064]25导电组件
[0065]300开口。
【具体实施方式】
[0066]以下藉由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本实用新型的其它优点及功效。
[0067]须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用于配合说明书所揭示的内容，以供本领域技术人员的了解与阅读，并非用于限定本实用新型可实施的限定条件，所以不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“第一”、“第二”及“一”等用语，也仅为便于叙述的明了，而非用于限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当也视为本实用新型可实施的范畴。
[0068]图2A至图2D为本实用新型具线圈驱动功能的半导体封装结构2的第一实施例的制法的剖视示意图。
[0069]如图2A及图2B所示，提供具功率金属氧化物半导体场效晶体管(PowerMetal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor, Power MOSFET)的封装件 21,例如 S0T89(small outline transistor),与具控制芯片(controller chip)的封装件 22。
[0070]所述的具Power MOSFET的封装件21具有相对的第一侧21a与第二侧21b，且还具有包覆该Power MOSFET的第一封装胶体210、及位于该第一侧21a且电性连接该PowerMOSFET并外露于该第一封装胶体210的第一外接部211，如图2A及图2A’所示。
[0071]所述的具控制芯片的封装件22还具有包覆该第二半导体组件的第二封装胶体220、及电性连接该第二半导体组件并外露于该第二封装胶体220的第二外接部221，如图2B及图2B，所示。
[0072]于本实施例中，该具控制芯片的封装件22，例如为四方平面无引脚封装(QuadFlat No leads, QFN)结构，且其尺寸规格例如为3 X 3 mm 2。
[0073]此外，形成该第一外接部211与第二外接部221的材质为导电材，如金属。
[0074]另外，有关上述的封装件的制作方式繁多，并无特别限制。
[0075]如图2C及图2C’所示，提供一具有多条线路200、200’的承载件20，且将多个(如图中的四个)该具Power MOSFET的封装件21以其第一侧21a与一个该具控制芯片的封装件22设于该承载件20的上表面20a上，且各该具Power MOSFET的封装件21的第一侧21a与该具控制芯片的封装件22电性连接位于该上表面20a上的该线路200，以藉由该线路200传递该Power MOSFET与该控制芯片之间的讯号。
[0076]于本实施例中，该承载件20为封装基板，且其尺寸规格为8X8 mm2。然而，有关封装基板的尺寸或态样繁多，如核心式(core)或无核心式(coreless),并无特别限制。
[0077]此外，该具Power MOSFET的封装件21的第一侧21a以其第一外接部211以如焊锡201，而电性连接至该承载件20的上表面20a的线路200上。
[0078]又，该具控制芯片的封装件22也以其第二外接部221以如焊锡201，而电性连接至该承载件20的上表面20a的线路200上。
[0079]另外，该具Power MOSFET的封装件21的数量与该具控制芯片的封装件22的数量可依需求设置，并不限于上述。
[0080]如图2D所示，将一覆盖件23架设于该承载件20上以覆盖该具Power MOSFET的封装件21，而制成一种具线圈驱动功能的半导体封装结构2，且该具Power MOSFET的封装件21热传导至该覆盖件23，而该具控制芯片的封装件22与该覆盖件23之间完全空气隔离，使该具控制芯片的封装件22不会热传导至该覆盖件23。
[0081]于本实施例中，该覆盖件23为金属罩，例如铜、铝等导热性佳的金属材。例如，该覆盖件23由板部230、连接该板部230的支撑部231、及连接该支撑部231的脚部232构成，且该脚部232可利用粘着材(图略)固定于该承载件20的上表面20a上。
[0082]此外，该覆盖件23以其板部230粘贴至该具Power MOSFET的封装件21的第二侧21b的第一封装胶体210上，使该具Power MOSFET的封装件21所产生的热能得热传导至该覆盖件23。例如，该第一封装胶体210与该板部230之间藉由结合有导热胶24，使该具Power MOSFET的封装件21能热传导至该覆盖件23。
[0083]又，还可于该承载件20的下表面20b的线路200’上形成多个如焊球或针脚的导电组件25，以供该半导体封装结构2结合至一电路板(图略)上。
[0084]本实用新型的半导体封装结构2中，先将该Power MOSFET组件封装成具PowerMOSFET的封装件21，且将控制芯片封装成具控制芯片的封装件22，再将该具Power MOSFET的封装件21与具控制芯片的封装件22设于该承载件20上，所以于该具Power MOSFET的封装件21与具控制芯片的封装件22设于该承载件20上之前，已完成该具Power MOSFET的封装件21与具控制芯片的封装件22的良品测试，因而不良的具Power MOSFET的封装件21与具控制芯片的封装件22不会设于该承载件20上。因此，无需考量现有各作用件的良率相乘的问题。
[0085]此外,该覆盖件23以成熟的表面粘置技术(Surface Mount Technology, SMT)结合至该承载件20上，因而制程简易，且利用该导热胶24粘着至该具Power MOSFET的封装件21的第二侧21b上，所以无需进行如现有回焊、清洗与烘干等复杂制程。
[0086]另外，藉由该覆盖件23将该具Power MOSFET的封装件21的热能传导至该覆盖件23夕卜，且该具控制芯片的封装件22与该覆盖件23之间完全空气隔离，使该Power MOSFET的热能不会传导至该具控制芯片的封装件22，因而不会造成该控制芯片的温度过高而使该控制芯片无法运作的问题，所以相较于现有技术，本实用新型的具控制芯片的封装件22的信赖性较高，使该半导体封装结构2不易故障。
[0087]图3A至图3C为本实用新型具线圈驱动功能的半导体封装结构3的第二实施例的制法的剖视示意图。本实施例与第一实施例的差异在于具Power MOSFET的封装件21的设置方式，其它相关制程与构造大致相同，所以以下不再赘述相同处。
[0088]如图3A及图3A’所示，所述的承载件20还形成有多个开口 300，且该开口 300连通该承载件20的上表面20a与下表面20b。
[0089]如图3B及图3B’所示，将多个该具Power MOSFET的封装件21分别放置于该开口300中并以该第一外接部211藉由焊锡201电性连接该上表面20a的线路200，且将单一该具控制芯片的封装件22设于该承载件20的上表面20a上并以该第二外接部221电性连接该上表面20a的线路200。
[0090]于本实施例中，该具Power MOSFET的封装件21以倒装方式设于该开口 300中，使该具Power MOSFET的封装件21的第一侧21a朝上，且该第一外接部211抵靠地结合至该承载件20的上表面20a，致使该具Power MOSFET的封装件21能固定于该开口 300中。
[0091]于其它实施例中，也可于该开口 300中填入粘着材(图略)，以固定该具PowerMOSFET的封装件21。
[0092]如图3C所示，将一覆盖件23架设于该承载件20的上表面20a上，以覆盖该具Power MOSFET的封装件21，且该覆盖件23的脚部232利用非导电材的导热胶24结合至该具Power MOSFET的封装件21的第一侧21a(含第一外接部211)上而固定于该承载件20的上表面20a上。
[0093]于本实施例中，该第一外接部211与该脚部232之间结合有导热胶24，使该具Power MOSFET的封装件21能热传导至该覆盖件23。
[0094]此外，藉由将该具Power MOSFET的封装件21以倒装方式设于该开口 300中，使该覆盖件23与该第一半导体组件间的距离缩小，且该覆盖件23的脚部232利用该导热胶24结合至该具Power MOSFET的封装件21的第一侧21a的第一外接部211上，以提升该该覆盖件23的散热能力，而加速第一半导体组件的散热。
[0095]上述实施例仅用于例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。本领域技术人员均可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修改。因此本实用新型的权利保护范围，应如权利要求书所列。
【权利要求】
1.一种具线圈驱动功能的半导体封装结构，其特征在于，包括: 承载件，其具有多条线路； 至少二个具功率金属氧化物半导体场效晶体管的封装件，其设于该承载件上，且各该具功率金属氧化物半导体场效晶体管的封装件具有相对的第一侧与第二侧，该第一侧并电性连接该线路； 至少一具控制芯片的封装件，其设于该承载件上且电性连接该线路；以及 覆盖件，其设于该承载件上且粘贴于该具功率金属氧化物半导体场效晶体管的封装件的第二侧上，以供该具功率金属氧化物半导体场效晶体管的封装件热传导至该覆盖件。
2.如权利要求1所述的具线圈驱动功能的半导体封装结构，其特征在于，该具功率金属氧化物半导体场效晶体管的封装件还具有包覆该功率金属氧化物半导体场效晶体管的封装胶体、及电性连接该功率金属氧化物半导体场效晶体管并外露于该封装胶体的外接部。
3.如权利要求2所述的具线圈驱动功能的半导体封装结构，其特征在于，该覆盖件结合至该封装胶体上，以供该封装胶体热传导至该覆盖件。
4.一种具线圈驱动功能的半导体封装结构，其特征在于，包括: 承载件，其具有多条线路与至少二个开口 ； 至少二个具功率金属氧化物半导体场效晶体管的封装件，其分别设于该二开口中且各该具功率金属氧化物半导体场效晶体管的封装件具有相对的第一侧与第二侧，该第一侧并电性连接该线路； 至少一具控制芯片的封装件，其设于该承载件上且电性连接该线路；以及 覆盖件，其设于该承载件上且粘贴于该具功率金属氧化物半导体场效晶体管的封装件的第一侧上，以供该具功率金属氧化物半导体场效晶体管的封装件热传导至该覆盖件。
5.如权利要求4所述的具线圈驱动功能的半导体封装结构，其特征在于，该具功率金属氧化物半导体场效晶体管的封装件还具有包覆该功率金属氧化物半导体场效晶体管的封装胶体、及电性连接该功率金属氧化物半导体场效晶体管并外露于该封装胶体的外接部。
6.如权利要求5所述的具线圈驱动功能的半导体封装结构，其特征在于，该覆盖件结合至该外接部上，以供该外接部热传导至该覆盖件。
7.如权利要求1或4所述的具线圈驱动功能的半导体封装结构，其特征在于，该覆盖件为金属罩。
8.如权利要求1或4所述的具线圈驱动功能的半导体封装结构，其特征在于，该具功率金属氧化物半导体场效晶体管的封装件与该覆盖件之间结合有导热胶，使该具功率金属氧化物半导体场效晶体管的封装件热传导至该覆盖件。
9.如权利要求1或4所述的具线圈驱动功能的半导体封装结构，其特征在于，该具控制芯片的封装件与该覆盖件之间完全空气隔离。
【文档编号】H01L23/31GK204011419SQ201420199403
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年4月23日 优先权日:2014年4月23日
【发明者】黄建屏 申请人:晶致半导体股份有限公司