[發(fā)明專(zhuān)利]用于嵌入式半導(dǎo)體芯片和功率轉(zhuǎn)換器的硅封裝有效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201580059661.4 | 申請(qǐng)日： | 2015-11-06 |
| 公開(kāi)（公告）號(hào)： | CN107078116B | 公開(kāi)（公告）日： | 2021-01-01 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | O·J·洛佩茲;J·A·納奎爾;T·葛瑞布斯;S·J·莫洛伊 | 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人： | 德克薩斯儀器股份有限公司 |
| 主分類(lèi)號(hào)： | H01L23/485 | 分類(lèi)號(hào)： | H01L23/485;H01L21/50 |
| 代理公司： | 北京紀(jì)凱知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245 | 代理人： | 趙志剛;趙蓉民 |
| 地址： | 美國(guó)德*** | 國(guó)省代碼： | 暫無(wú)信息 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 用于 嵌入式 半導(dǎo)體 芯片 功率 轉(zhuǎn)換器 封裝 | ||
在所描述的示例中，封裝晶體管器件(100)包括半導(dǎo)體芯片(101)，其包括具有分布在第一芯片側(cè)和相對(duì)的第二芯片側(cè)上的端子的晶體管；以及被配置為脊部(111)的低級(jí)硅(l?g?Si)的平板(110)，該脊部構(gòu)成包括適于容納芯片的凹陷中心區(qū)域的凹部，該脊部具有在第一平面中的第一表面，并且該凹陷中心區(qū)域具有在第二平面中的第二表面，該第二平面與第一平面間隔開(kāi)至少等于芯片厚度的深度(112)，該脊部由器件端子(120、121)覆蓋，該器件端子連接到附接有第一芯片側(cè)的端子的中心區(qū)域中的附接焊盤(pán)，使得相對(duì)的第二芯片側(cè)的端子(103)與平板脊部上的器件端子共面。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明大體涉及半導(dǎo)體器件和工藝，并且更具體地涉及用于嵌入式半導(dǎo)體晶體管芯片和嵌入式功率轉(zhuǎn)換器的低級(jí)硅封裝的結(jié)構(gòu)和晶圓規(guī)模制造方法。
背景技術(shù)
在大多數(shù)現(xiàn)今的半導(dǎo)體器件中，半導(dǎo)體芯片通常組裝在基板諸如金屬引線框或多級(jí)疊層上，并且包封在堅(jiān)固材料諸如陶瓷或硬化塑料化合物的封裝中。組裝過(guò)程通常包括將芯片附接到基板焊盤(pán)或引線框焊盤(pán)的過(guò)程，以及使用接合線或焊球?qū)⑿酒俗舆B接到基板引線的過(guò)程。
使用廣泛不同的材料(諸如金屬、陶瓷和塑料)會(huì)對(duì)相互的部件粘附造成挑戰(zhàn)，并且對(duì)于長(zhǎng)期的器件穩(wěn)定性也是如此。示例是相鄰部件的分層。對(duì)于塑料封裝的半導(dǎo)體器件，廣泛的研究一直致力于確定器件可靠性問(wèn)題的糾正措施，該可靠性問(wèn)題由于熱膨脹系數(shù)的基于材料的不匹配的熱機(jī)械應(yīng)力而引起。由于應(yīng)力作用引起的退化可以減輕，但不能消除。而且，塑料封裝的器件中的電氣特性與水分有關(guān)的退化已被很好地記錄下來(lái)，但是已被控制到僅一定程度。已經(jīng)進(jìn)行了進(jìn)一步的努力，以防止在操作溫度偏移之后的器件中的金屬連接中的疲勞和破裂的發(fā)生，但是只取得有限的成功。
供電電路的熱門(mén)系列包括用于將直流電壓轉(zhuǎn)換為另一直流電壓的功率開(kāi)關(guān)器件。對(duì)于新興的功率輸送要求，合適的選擇包括具有串聯(lián)連接并由公共開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)耦合在一起的兩個(gè)功率MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)的功率塊；此類(lèi)組件也稱(chēng)為半橋。當(dāng)添加調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)器和控制器時(shí)，該組件被稱(chēng)為功率級(jí)，或者更常見(jiàn)地稱(chēng)為同步降壓轉(zhuǎn)換器。在同步降壓轉(zhuǎn)換器中，控制FET芯片(也稱(chēng)為高側(cè)開(kāi)關(guān))連接在電源電壓VIN和LC輸出濾波器之間，并且同步(同步)FET芯片(也稱(chēng)為低側(cè)開(kāi)關(guān))連接在LC輸出濾波器和接地電位之間。控制FET芯片和同步FET芯片的柵極連接到包括用于轉(zhuǎn)換器的驅(qū)動(dòng)器和控制器的電路系統(tǒng)的半導(dǎo)體芯片；該芯片也連接到接地電位。
對(duì)于現(xiàn)今的許多功率開(kāi)關(guān)器件，功率MOSFET的芯片以及驅(qū)動(dòng)器和控制器IC的芯片作為單獨(dú)的部件水平并排地組裝。每個(gè)芯片通常附接到金屬引線框的矩形或正方形焊盤(pán)，并且焊盤(pán)被引線包圍作為輸出端子。在其他功率開(kāi)關(guān)器件中，功率MOSFET芯片以及驅(qū)動(dòng)器和控制器IC水平并排地組裝在單個(gè)引線框上，其又在所有四個(gè)側(cè)面上被用作器件輸出端子的引線圍繞。引線通常成形為沒(méi)有懸臂延伸部，并且以方形扁平無(wú)引腳(QFN)或小外形無(wú)引腳(SON)器件的方式布置。從芯片到引線的電連接可以通過(guò)接合線來(lái)提供，其長(zhǎng)度和電阻將明顯的寄生電感引入到功率電路中。在一些最近推出的高級(jí)組裝中，夾片(clip)代替許多連接線。這些夾片寬闊并且引入最小的寄生電感，但是比導(dǎo)線接合更昂貴，且需要更復(fù)雜的組裝過(guò)程。每個(gè)組件通常封裝在塑料包封中，并且封裝的部件被用作于供電系統(tǒng)的板組裝的分立構(gòu)建塊。
在其他最近引入的方案中，控制FET芯片和同步FET芯片作為堆疊被垂直地組裝在彼此的頂部上，其中物理上較大面積的芯片(在那兩個(gè)中)被附接到引線框焊盤(pán)，并且?jiàn)A片提供到開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)和堆疊頂部的連接。由于考慮了占空比和導(dǎo)通損耗，與物理尺寸無(wú)關(guān)，同步FET芯片需要比控制FET芯片的有效面積更大的有效面積。當(dāng)同步芯片和控制芯片都被源極向下地組裝起來(lái)時(shí)，較大的(在物理上和有效面積)同步芯片被組裝到引線框焊盤(pán)上，并且較小的(在物理上和有效面積)控制芯片的源極連結(jié)到同步芯片的漏極，形成開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)，并且其漏極連結(jié)到輸入電源VIN；夾片連接到兩個(gè)芯片之間的開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)。該焊盤(pán)處于接地電位，并用作可操作產(chǎn)生的熱量的散熱器；堆疊頂部的細(xì)長(zhǎng)夾片被連結(jié)到輸入電源VIN。
發(fā)明內(nèi)容
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