高耐熱性粘接材料和使用它的半導體結構的製作方法
2023-05-03 13:37:46 1
專利名稱：高耐熱性粘接材料和使用它的半導體結構的製作方法
技術領域：
本發明總的來說涉及半導體器件及其結構，更特別的是本發明涉及的半導體結構中的半導體晶片具有更好的熱工作環境。
背景技術：
半導體晶片一般安裝在一個密封包裝的空腔或塑料封裝包中。該晶片通過使用適當的粘合劑粘合到一個支持基板上。在功率器件上，相當數量的熱量由該晶片產生，且適當的熱量從晶片傳至基板和散熱所需的封裝上。然而，一些集成電路晶片不能產生足夠的熱量以達到通過封裝來散熱的目的。更重要的是，安裝通過整個晶片或在晶片之間的封裝需要一個均勻的溫度。因此，在晶片與基板和封裝之間提供均勻的、高耐熱阻力是必需的。
發明內容
本發明一個對象是提高了晶片和封裝之間熱阻力的封裝的半導體晶片。本發明的另一個對象是一種粘結材料，它用來將半導體晶片粘接到支持基板上，且在晶片和基板之間提供均勻的、高耐熱阻力。本發明的一個特徵是，一種粘接材料包括粘合劑和耐高溫的材料分散其中。本發明的技術解決方案簡單地說，在根據發明製備粘結材料時，需要提供一個合適的粘結劑如環氧樹脂，娃樹脂或聚醯亞胺。高耐熱性材料如玻璃、陶瓷微珠和普遍統一大小的微球被添加到粘合劑中。該粘接材料之後被應用到半導體晶片和支持基板之間且被熱固化。在一個塑料封裝器件中，該固化粘接材料在塑料封裝之前封裝在半導體晶片上。所以本發明和對象及其特點將通過下面的詳細描述和根據繪圖敘述的權利要求更加明顯。對比文獻，發明專利高性能晶片封裝及方法，申請號99103943. 2。
圖1是一個部分片段的側視圖，根據本發明的具體說明，使用粘接材料將半導體晶片安裝在密封包裝的基板上。圖2是一個根據本發明的具體說明使用粘接材料的塑料封裝半導體晶片的部分片段的剖視圖。
具體實施例方式圖1是一個部分片段的側視圖，將半導體晶片10安裝在一個作為密封包裝的支持基板12上。晶片10在空間上從包裝上分離，除了其底部表面使用粘合劑(圖中顯示為14)連接到基板12上。如上所述，以促進半導體晶片傳熱至基板且達到封裝散熱的目的，這在功率器件中是可取的。然而，在許多集成電路中，更重要的在整個半導體晶片中和在同一封裝中的半導體晶片間保持一致的溫度。根據本發明，粘合劑14包括一個粘合劑如環氧樹脂或聚醯亞胺，用16表示，裡面的高耐熱性材料如玻璃微球18是分散的。玻璃微球增加粘合劑的熱阻，且玻璃微球的均勻分布促進半導體晶片10與基板12之間的統一熱電阻增大。圖2是一個根據本發明的另一個塑料封裝晶片實現的剖視圖。在這鐘實現方式中晶片20根據之前的本發明的概括用粘接材料22嵌入並封裝在塑料包裝24之內。使用晶片粘接材料22將半導體晶片20塗層後，在粘接材料的固化之前，晶片20放置在一個晶片踏板26上。因此，半導體晶片粘結在晶片踏板26上，且在塑料封裝之前，使用粘接材料22
完全封裝。 根據本發明的一個體現，在製造粘接材料的過程中，採用的是成分為聚醯亞胺的粘合劑。商用玻璃微球通過篩選以獲得統一大小的微球。微球有直徑3-4密耳，4-5密耳，和5-6密耳，已被用於不同的具體實現。聚醯亞胺在室溫下是固化液體，且當高耐熱性材料加入到粘結劑之後，粘接材料被應用到半導體晶片如上所述。此後，在固化粘接材料的過程中，半導體器件是溫度循環的。使用聚醯亞胺，將粘結材料和半導體裝置加熱到90°C約一個小時，150°C約一個小時，和300°C約一小時分別來影響效果。其他粘合劑如環氧樹脂和有機矽粘合劑可以被使用，且其他高耐熱性材料如玻璃、陶瓷微珠和陶瓷泡沫都可以被使用。根據本發明製作的粘接材料，已被證明在提高封裝集成電路晶片的工作溫度的一致性時是成功的。儘管本發明已經通過特定的實現被描述，但這種描述是闡述性質的而不應當被視為對本發明的限制。正如權利要求所聲明的，對於這種技術有深刻理解的相關研究人員在沒有背離本發明的本質精神與範疇的前提下有可能會提出各種修改和應用。
權利要求
1.一種高耐熱性粘接材料和使用它的半導體結構，一個半導體結構組合，其特徵是: 它提供一個統一的溫度貫穿整個半導體晶片，該組合包括一個置於所述晶片和粘接材料之間的支持基板，粘接材料是與所述晶片和所述襯底直接接觸的，該粘接材料包括粘合劑和高耐熱性材料，它是以直徑至少2密耳的大小均勻的篩選顆粒形式，所述粒子分散在所述粘合劑且為上述晶片和基板之間提供統一的間距和均勻的熱絕緣。
2.根據權利要求1所述的高耐熱性粘接材料和使用它的半導體結構，其特徵是所述粘接材料覆蓋上述晶片。
3.根據權利要求1所述的高耐熱性粘接材料和使用它的半導體結構，其特徵是所述粘合劑由矽膠，環氧樹脂和聚醯亞胺的組成。
4.根據權利要求3所述的高耐熱性粘接材料和使用它的半導體結構，其特徵是所述高耐熱材料由玻璃微球，玻璃珠，陶瓷微球，陶瓷珠組成。
5.根據權利要求1所述的高耐熱性粘接材料和使用它的半導體結構，其特徵是所述高耐熱材料由玻璃微球，玻璃珠，陶瓷微球，陶瓷珠組成。
全文摘要
一種高耐熱性粘接材料和使用它的半導體結構，用作製作半導體晶片的高耐熱性粘接材料包括一個粘合劑，如環氧樹脂或聚醯亞胺，耐高溫材料分散其中如玻璃微球，玻璃珠，陶瓷微球和陶瓷珠。高耐熱材料的微粒用來篩選獲得大小統一均勻的顆粒。在塑料封裝的半導體晶片中，每個晶片被粘接材料包圍。
文檔編號H01L23/29GK103021968SQ201210570250
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月25日 優先權日2012年12月25日
發明者包興坤 申請人:蘇州矽智源微電子有限公司