[發明專利]具有等體積的接觸凸塊的共面陣列的同步降壓轉換器

在審

• 申請號: 201210367982.9
• 申請日: 2012-09-28
• 公開（公告）號: CN103035603A
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發明（設計）人: 胡安·A·赫布佐默;奧斯瓦爾多·J·洛佩斯;喬納森·A·諾奎爾;達維德·豪雷吉;馬克·E·格拉納亨
• 申請（專利權）人: 德州儀器公司
• 主分類號: H01L23/488
• 分類號: H01L23/488;H02M3/10
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 王璐

技術領域

本發明大體上涉及半導體裝置及工藝的領域，且更明確來說，涉及具有等體積的接觸凸塊的共面陣列的薄、熱高效電力供應模塊的系統結構及制造方法。

背景技術

DC/DC電力供應電路在流行的電力切換裝置家族中，尤其是切換模式電力供應電路的類別。尤其適合新出現的電力遞送要求的是具有串聯連接且通過共用開關節點耦合在一起的兩個電力MOS場效晶體管(FET)的同步降壓轉換器。在降壓轉換器中，控制FET芯片連接在供應電壓V_IN與LC輸出濾波器之間，且同步FET芯片連接在LC輸出濾波器與接地電位之間。控制FET芯片及同步FET芯片的柵極連接到包括用作所述轉換器的驅動器的集成電路(IC)的半導體芯片；所述驅動器又連接到控制器IC。

對于許多今天的電力切換裝置來說，電力MOSFET的芯片及驅動器及控制器IC的芯片組裝為個別組件。所述裝置使用金屬引線框，其通常具有由引線圍繞的矩形墊。所述墊用作用于附接半導體芯片的襯底，且引線用作輸出端子。引線通常在沒有懸臂延伸的情況下成形，且以方形扁平無引腳(QFN)或小外形無引腳(SON)裝置的方式布置。從芯片到引線的電連接可以若干方式提供。在一個裝置家族中，所述連接通過接合導線來提供，歸因于其長度及電阻，所述導線可將顯著的寄生電感引入到電力電路中。每一組合件通常以塑料包封封裝，且經封裝的組件用作用于電力供應系統的板組合件的離散建置塊。在其它裝置家族中，金屬線夾代替許多或所有連接導線。相比于導線，這些線夾較寬，且引入較小的寄生電感的電阻。

在其它電力切換裝置中，電力MOSFET芯片及驅動器及控制器IC在引線框墊上并排水平組裝，所述引線框墊又在所有四個側上由用作裝置輸出端子的引線圍繞。所述引線以QFN或SON樣式定形。芯片與引線之間的電連接通過接合導線提供。所述裝置以塑料包封封裝。

這些家族的裝置為若干毫米厚。為將裝置厚度降低到約1.5mm，另一近來引入的電力MOSFET組合件通過提供具有分成用于電力芯片(其中第一及第二端子在一個芯片側上，且第三端子在相對的芯片側上)的兩個部分的組裝墊的引線框來避免連接線夾及導線接合。所述芯片倒裝(使用金屬凸塊或從注射器分配的焊膏)到引線框墊上，使得第一端子接觸一個墊部分，且第二端子接觸另一個墊部分。兩個引線框部分都使邊緣被彎曲，使得在倒裝之后，所述邊緣與第三端子共面；所有三個MOSFET端子可因此附接到印刷電路板(PCB)。在此附接之后，引線框墊遠離PCB，但因為其分成用作兩個芯片端子的兩部分，所以散熱片不能附接到所述墊。

在又一近來引進的電力MOSFET組合件中，通過提供具有分成用于電力芯片(其中第一及第二端子在一個裸片側上，且第三端子在相對裸片側上)的兩個部分的組裝墊的引線框來避免連接線夾及導線接合。所述芯片倒裝(使用金屬凸塊或從注射器分配的焊膏)到引線框墊上，使得第一端子接觸一個墊部分，且第二端子接觸另一墊部分。兩個引線框部分都使邊緣被彎曲，使得在倒裝之后，所述邊緣變成與第三端子共面；所有三個MOSFET端子可因此附接到印刷電路板(PCB)。在此附接之后，所述引線框墊遠離PCB，但因為其分成用作兩個裸片端子的兩部分，所以散熱片不能附接到所述墊。

在又一近來引進的電力MOSFET封裝中，引線框具備分成兩部分的平坦墊，其可附接到PCB。電力芯片的第一及第二端子附接到這些墊部分。第三芯片端子(遠離引線框墊)與金屬線夾接觸，所述金屬線夾具有朝向引線框的引線彎曲的邊緣，從而允許所有三個芯片端子組裝在PCB上。所述芯片由足夠厚以允許散熱片附接到所述芯片以冷卻第三芯片端子的金屬制成。所述MOSFET封裝因此具有三層結構的引線框-芯片-線夾。

另一近來提出的電力MOSFET封裝通過沒有導線接合或線夾的封裝結構來將裝置厚度降低到1.0到1.5mm。所述結構要求引線框墊經半蝕刻以形成較厚部分及較薄部分。這意味著，所述引線框不能被沖壓。在芯片組裝過程期間，墊的共面側朝下。作為另一要求，需要開發特殊的倒裝芯片設備，其能夠從底部附接芯片；FET源極附接到較厚墊部分，且FET柵極附接到較薄墊部分。此較薄部分在包封過程期間用封裝化合物覆蓋。此外，需要單獨的零部件來推平具有FET漏極的封裝端子，且必須沉積且圖案化額外金屬層以模擬標準QFN占用面積。

發明內容