[發(fā)明專利]IC管芯、半導(dǎo)體封裝、印制電路板和IC管芯制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210272108.7
• 申請(qǐng)日: 2012-08-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102916010A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-02-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 菲爾·魯特
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: NXP股份有限公司
• 主分類號(hào): H01L27/02
• 分類號(hào): H01L27/02;H01L27/06;H01L29/78;H01L29/92;H01L23/31;H01L21/82;H05K1/18
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 王波波

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體封裝，所述半導(dǎo)體封裝包括位于第一電壓端和第二電壓端之間的與低側(cè)(low?side)MOSFET串聯(lián)的高側(cè)(high?side)MOSFET(金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效晶體管)。

本發(fā)明還涉及一種包括這種半導(dǎo)體封裝的PCB(印制電路板)。

背景技術(shù)

PCB典型地包括分立的半導(dǎo)體部件，以便實(shí)現(xiàn)所述PCB所需的功能。這典型地包括穩(wěn)壓器，用于給所述PCB的各種部件提供恒定的電源，以便保證這些部件不顯示因?yàn)槠潆娫醋兓斐傻娜魏尾黄谕男袨椤Ｋ龇€(wěn)壓器例如可以設(shè)計(jì)成將交流轉(zhuǎn)換為直流。

這種穩(wěn)壓器或者功率轉(zhuǎn)換器的一個(gè)常見(jiàn)實(shí)施例是一對(duì)串聯(lián)連接的功率MOSFET，所述功率MOSFET是縱向晶體管，能夠處理比傳統(tǒng)的橫向器件大得多的電流。

穩(wěn)壓器效率的限制因素是所述漏極電流在所述穩(wěn)壓器中使用的功率MOSFET內(nèi)上升和下降所用的時(shí)間。對(duì)于高電流穩(wěn)壓器，諸如那些用在計(jì)算應(yīng)用中的高電流穩(wěn)壓器，典型地處理每相10A-30A，由于所述電流上升和下降造成的損耗大于由于所述器件的Q_GD造成的損耗，所述損耗影響所述電壓上升和下降時(shí)間。所述電流的上升和下降時(shí)間受限于所述控制FET(即所述高側(cè)MOSFET)的源極電感和所述總回路電感，即從所述輸入電感器經(jīng)兩個(gè)MOSFET回到所述輸入電感器的所述電感路徑。

為了提高系統(tǒng)效率，存在明確的要求，通過(guò)在單個(gè)封裝中集成所述兩個(gè)MOSFET以降低封裝和回路電感。所述MOSFET典型地設(shè)置在諸如MCM(多芯片模塊)的單個(gè)半導(dǎo)體封裝中的不同管芯上，其中高側(cè)MOSFET具有與所述電壓輸入連接的漏極并且低側(cè)MOSFET具有與地連接的源極。替代地，所述兩個(gè)MOSFET可以與驅(qū)動(dòng)器IC(集成電路)結(jié)合。這種器件有時(shí)稱作DrMOS器件。

除了需要減小電感來(lái)提高切換速度之外，所述回路電感還是生成電壓尖峰的原因，所述電壓尖峰能夠造成有問(wèn)題的EMI、對(duì)驅(qū)動(dòng)器和控制IC的損壞、并且還需要使用更高電壓的(即更昂貴的)功率MOSFET(例如對(duì)于12V的轉(zhuǎn)換，30V的MOSFET是標(biāo)準(zhǔn)的)。

半橋的最大理論di/dt受限于下面的公式，其中L_tot代表所述電路的總回路電感并且是所述PCB和封裝電感的總和：

didt=VinLtot]]>

實(shí)際達(dá)到的切換速度依賴于所述高側(cè)MOSFET能多快地切換，后者受限于其封裝電感L_s的幅度。這是因?yàn)樗鲈礃O電感形成了所述柵極驅(qū)動(dòng)電流路徑的一部分并且在該電感器上感應(yīng)的電壓用作反饋機(jī)制以減小切換速度。

除了效率之外，電壓過(guò)載也是在達(dá)到或者接近理論極限的器件切換所關(guān)心的問(wèn)題。但是對(duì)于功率MOSFET的非線性電容，電壓尖峰可以達(dá)到所述轉(zhuǎn)換電壓的2.5至3倍(所以對(duì)于12V操作，可以實(shí)現(xiàn)超過(guò)30V的尖峰)。電壓尖峰的幅值與所述高側(cè)MOSFET的源極電感與所述總回路電感的比例有關(guān)。對(duì)于低的尖峰，L_s需要是L_tot盡可能大的比例。

為了最佳性能，減小L_s和L_tot同時(shí)保證L_s仍然是L_tot的顯著比例是至關(guān)重要的。在某些技術(shù)中封裝源極電感在0.1nH的數(shù)量級(jí)，可以從所述柵極驅(qū)動(dòng)回路中完全地去除所述源極電感，使得減小所述PCB電感的幅值以提高性能和電壓尖峰行為變得至關(guān)重要。