[發明專利]用于功率變換器的多芯片封裝結構

無效

• 申請號: 201410313523.1
• 申請日: 2014-07-02
• 公開（公告）號: CN104167401A
• 公開（公告）日: 2014-11-26
• 發明（設計）人: 徐孝如;葉佳明;黃秋凱
• 申請（專利權）人: 矽力杰半導體技術(杭州)有限公司
• 主分類號: H01L23/495
• 分類號: H01L23/495;H01L25/18;H01L25/00
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術領域

本發明涉及電子技術領域，尤其涉及用于功率變換器的物理層封裝結構。

背景技術

功率變換器，例如直流-直流功率變換器器或者交流-直流功率變換器，用于為各種各樣的電子系統提供穩定的電壓源或者電流源，例如，低壓設備(如筆記本電腦、手機等)的電池管理以及LED負載的驅動等。

開關型調節器把輸入的直流電壓轉換成高頻斬波電壓，然后將高頻輸出電壓進行濾波進而轉換成直流輸出電壓或者直流輸出電流。具體的說，開關型調節器包括一個功率器件，所述功率器件與一個輸入電壓交替性的連接和斷開以給負載供電。一個儲能元件，用以儲存和釋放能量。一個功率二極管，用以在功率器件關斷后，將儲能元件的儲能釋放至負載。一個連接在輸入電壓和負載之間的由電感和電容組成的輸出濾波器，用于對功率器件輸出進行濾波進而提供直流輸出電壓。一個控制器(例如脈沖寬度調制器或者頻率脈沖調制器等)控制開關獲得基本恒定的直流輸出電壓或者直流輸出電流。

在半導體產業中，集成電路的生產主要可分為三個階段：集成電路的設計、集成電路的制作以及集成電路的封裝。在集成電路的制作中，芯片由晶圓制作、形成集成電路以及切割晶圓等步驟完成。當晶圓內部的集成電路完成之后，再在晶圓上配置有多個焊墊，以使最終由晶圓切割所形成的芯片可經由這些焊墊而向外電連接于一承載器。承載器例如為一引線框架或者一封裝基板。芯片可以打線接合或者覆晶接合的方式連接至承載器上，使得芯片的這些焊墊可電連接于承載器的接點，以構成一芯片封裝結構。

以引線框架為芯片承載件的半導體封裝件，例如四方扁平式半導體封裝件或者四方扁平無管腳式半導體封裝件等，其制作方式均是在一具有載片臺及多個引腳的引線框架上粘置該半導體芯片，并且通過多條接合引線電連接所述芯片表面上的接觸焊墊和與其對應的多個引腳，然后以封裝膠體(塑膠殼)包覆所述芯片以及接合引線而形成一半導體封裝件。

一種實現方式中，功率器件、控制器以及功率二極管被分別制造和封裝成單個的芯片。控制器、功率開關和功率二極管是三個獨立的分立器件。這種系統結構需要使用很大的PCB面積。另外，由于三個器件分立，對于系統開發者來說，增大了調試的難度。

另一種實現方式中，為了減小封裝面積，將功率器件和控制電路集成于一顆單一的芯片202中。但是這樣的封裝結構對制造工藝的要求非常嚴格和高規格。芯片的制造工藝非常復雜，對芯片的設計要求也非常高，成本相應也非常高。另外，交流-直流功率變換器中功率器件和功率二極管的耐壓要求較高，例如500V以上，因此需要較大的隔離距離，使得面積相應的增加。并且，多個功率器件集成于同一硅襯底上，使得散熱性能較差。為了使芯片的溫度不會過高，需要進一步增加面積，來減小功率器件的熱損耗。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種可用于功率變換器的多芯片封裝結構，以解決現有技術中面積大，散熱性能差等問題。

依據本發明一實施例的用于功率變換器的多芯片封裝結構，包括，一引線框架，一功率器件晶片和一功率二極管晶片；其中，

所述引線框架包括第一類型引腳和第二類型引腳；

所述第一類型引腳包括位于所述引線框架中間區域的中間焊盤和與所述中間焊盤相連接的并且位于所述引線框架的外圍區域的外圍引腳；

所述第二類型引腳位于所述引線框架的外圍區域，所述第二類型引腳與所述第一類型引腳之間相互隔離；

所述功率器件晶片位于一所述第一類型引腳的中間焊盤之上，并且，所述功率器件晶片的底部與對應的所述中間焊盤成電性連接；

所述功率二極管晶片電性連接至另一所述第一類型引腳的中間焊盤之上，以使所述第一類型引腳具有與所述功率二極管晶片的一電極相對應的電極性；

所述功率器件晶片頂部的一功率電極通過鍵合引線連接至所述功率二極管晶片所對應的一電極。

依據本發明一實施例的多芯片封裝結構，還包括位于另一所述第一類型引腳的中間焊盤之上的控制器晶片；所述控制器晶片的底部通過絕緣材料粘接至對應的所述中間焊盤。

依據本發明另一實施例的多芯片封裝結構，，還包括通過絕緣材料粘接至所述功率器件晶片的頂部之上的控制器晶片。

優選的，所述控制器晶片的一電極通過一鍵合引線連接至所述功率器件晶片頂部的一對應的電極。

優選的，所述功率二極管晶片的底部為陰極，頂部為陽極。

優選的，所述功率器件晶片為N型MOSFET晶體管，漏極位于所述功率器件晶片的底部，柵極和源極位于所述功率器件晶片的頂部。