[發(fā)明專利]多芯片組件功率夾片

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310350564.3
• 申請日: 2013-08-13
• 公開（公告）號: CN103681572A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳春林;史蒂文·薩普;B·多斯多斯;S·貝拉尼;尹成根
• 申請（專利權(quán)）人: 快捷半導(dǎo)體（蘇州）有限公司;快捷半導(dǎo)體公司
• 主分類號: H01L23/495
• 分類號: H01L23/495;H01L25/16
• 代理公司: 北京派特恩知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11270
• 代理人: 武晨燕;張穎玲

背景技術(shù)

存在針對鋰離子電池的多種保護(hù)機(jī)制。如果鋰離子電池過充電，可能發(fā)生強(qiáng)烈的放熱反應(yīng)，并且導(dǎo)致火災(zāi)的可能性增加。為了防止鋰離子電池過充電，使用電池保護(hù)電路。所述電池保護(hù)電路（其例示于圖1）除其它部件之外，通常包含兩個(gè)場效應(yīng)晶體管（FET）開關(guān)22和24以及控制集成電路（IC）20。一個(gè)FET防止電流流入電池，另一個(gè)FET防止電流流出電池，除非控制IC使能它。

存在包含控制IC和MOSFET在內(nèi)的多芯片組件。然而，可以進(jìn)行很多改進(jìn)。例如，一些傳統(tǒng)的多芯片組件在封裝的所有四側(cè)都包含引線。這導(dǎo)致組件變大，這是不期望的，因?yàn)檫@樣的組件是用于諸如手機(jī)之類的小的電子設(shè)備的。可以減小多芯片組件的尺寸，但是這減小了可以用于這類封裝的芯片的載流量。

例如，見被轉(zhuǎn)讓給與本專利相同的受讓人并以引用方式并入本專利的美國專利No.7,868,432，其公開了產(chǎn)生緊湊型多芯片組件的特征。首先，功率MOSFET的引線框架結(jié)構(gòu)的管芯安裝焊墊可以從多芯片組件的一個(gè)邊緣完全延伸到另一邊緣。這允許管芯安裝焊墊上的功率芯片具有大尺寸，從而增大功率MOSFET的額定電流。其次，沒有從功率芯片或IC芯片到引線框架結(jié)構(gòu)的下結(jié)合（down?bond）。第三，IC和功率MOSFET之間的連接是通過芯片間互連（即線互連）來完成的。第四，減少了MOSFET管芯安裝焊墊附近的外部引線和信號路由元件的數(shù)量。通過減少外部引線并消除下結(jié)合，封裝內(nèi)部區(qū)域增大，以允許更大的功率MOSFET。增大功率MOSFET的尺寸減小了導(dǎo)通電阻，從而減少功率損耗并減少發(fā)熱。這最終增加了電池的有用能量。

發(fā)明內(nèi)容

然而，甚至上述示例性設(shè)備的很多優(yōu)勢都可以被改進(jìn)。‘432中的設(shè)備有若干會產(chǎn)生寄生電感、電阻和電容并且不利地影響性能的絲焊（wire?bonds）。其它結(jié)合（bonding）技術(shù)可以減小源電阻。集成電路在裝配期間可以更好地被保護(hù)，以提高批產(chǎn)量。希望有更小和改善的整體封裝。

多芯片無引線組件在一個(gè)管芯上有兩個(gè)n溝道MOSFET，并且共用公共漏極。所述組件還包括控制集成電路。針對MOSFET使用倒裝技術(shù)并針對集成電路使用諸如焊接凸點(diǎn)、銅栓或銅柱之類的凸起接觸表面來裝配所述設(shè)備，從而在不用焊線的情況下將MOSFET和集成電路連接到引線框架。所述設(shè)備被正面朝下安置在與設(shè)備互連并且延伸至密封樹脂外部的引線上。

組件中的所述設(shè)備被裝配在有多個(gè)引線的引線框架上。每個(gè)引線在所述組件的外底表面有外部的、暴露的接觸表面。引線將電功率傳送入集成電路和雙溝道MOSFET，并且還將電信號傳送入或傳送出集成電路和雙溝道MOSFET。所述組件通過如下方式制造：將引線框架、集成電路和雙溝道MOSFET封裝在絕緣樹脂中以形成所述組件并在所述組件外底表面上限定出引線的暴露的接觸表面。引線框架上的引線被配置為減小所述組件的占位面積（footprint），降低其電阻并且減小寄生電容和電感。為了這個(gè)目的，第一引線被連接到集成電路的第一電極和一個(gè)雙溝道MOSFET的柵極，第二引線被連接到集成電路的第二電極和另一個(gè)雙溝道MOSFET的柵極，第三引線被連接到集成電路的第三電極和所述雙溝道MOSFET之一的源極，第四引線被連接到集成電路的第四電極和另一個(gè)雙溝道MOSFET的源極。

所述雙溝道MOSFET有制作在公共晶圓上的兩個(gè)MOSFET管芯。兩個(gè)管芯與晶圓分離但彼此并不分離。這樣每個(gè)MOSFET有其自己的源極和柵極并共用公共漏極。所述控制集成電路有一個(gè)或多個(gè)電極，所述電極用于連接到雙溝道MOSFET和諸如VDD、VM和TEST之類的外部系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)。控制集成電路上的電極將其連接到MOSFET的柵極和源極。所述集成電路包括用于導(dǎo)通和關(guān)斷MOSFET的電路。

所述控制集成電路和雙溝道MOSFET被正面朝下安裝在引線框架的引線上，所述引線框架隨后被在密封絕緣樹脂中塑模。這樣就不會用到焊線。在裝配期間，提供了引線框架的陣列。所述陣列由金屬片沖壓而成，所述金屬片包括相對的軌和拉桿，以在裝配和塑模期間固定引線框架。所述集成電路和MOSFET被焊接在引線上并在固定就位。引線框架的陣列被放置在模具的腔內(nèi)，所述模具被放置在傳遞塑模機(jī)中。所述機(jī)器將融化的密封絕緣樹脂輸送到模具中，在模具中所述樹脂被允許冷卻和固化。此后，所述模具被打開，一個(gè)或多個(gè)加工機(jī)器將塑模的設(shè)備與其引線框架分離。所述密封絕緣樹脂限定出外底表面。引線的外部接觸表面被暴露在外底表面上，以用于連接到其它設(shè)備或系統(tǒng)元件。