Ic电源芯片的制作方法
【专利摘要】本发明及一种IC电源芯片，具有高性价比、高集成度、外围电路简单、最佳性能指标的电源管理芯片，另本发明的另目的提供涉及一种覆盖封装材料及工艺,本发明技术方案及其产品新颖创新设计应用优选极高的热导率晶圆，经过外延、氧化、掺杂（扩散）、光刻和沉积等手段改变晶圆材料类型完成电源集成电路覆盖封装的高集成度的IC电源芯片，本发明技术方案及其产品新颖创新设计其具有高性价比、高集成度、外围电路简单、电源品质因数高、体积小、重量轻、控制精度高、快速性好．结构简单紧凑及电源输出可与无功电容匹配提供最佳性能指标的IC电源芯片，经过特殊覆盖封装，确保芯片安全使用，其生产工艺简单，成本低，应用前景广泛，具有较大的推广应用价值和市场前景好。
【专利说明】IC电源芯片
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种IC电源芯片，具有高性价比、高集成度、外围电路简单、最佳性能指标的电源管理芯片，本发明的另一目的提供涉及一种覆盖封装材料及工艺。
【背景技术】
[0002]电源是电子设备的心脏部分，其质量好坏直接影响着电子设备的可靠性，随着电子技术的不断发展，功耗、体积及转换效率等要求的不断提高。自20世纪60年代以来利用离子注入工艺大大推动集成电路的给科技带来突飞猛进的高速发展，集成电路是“层层叠加”，由各种不同的材料层像垒积木似地合在一起，运用各种手段在选择的区域进行外延、氧化、掺杂(扩散)、光刻及沉淀，改变材料类型，由许多半导体器件组成的各种不同的隔离材料来完成的高集成度的IC电路，电源分为直流电和家用的110V-220V交流电源。常见电源电路有稳压电源、开关电源、整流电源、RC电源、AC-DC逆变电源和变频电源。随着各种家电设备和便携式手持电子设备的广泛使用.电源管理IC几乎进入了每一种电子产晶，所以其需求量是巨大的。这促使电源管理IC的地位变得越来越重要，并成为半导体厂商争相竞逐的主战场。开关电源是在电子、无线通讯设备、光电LED、办公自动化设备、仪器仪表、笔记本电脑、数码相机、摄像机、电视机、录音设备、Dc-DC电源适配器、电气、能源、航空航天、军事以及家电等领域应用非常广泛的一种电力电子设备。在小功率范围内基本上取代了线性调整电源.并迅速向中大功率范围推进，在很大程度上已取代了晶闸管电源。Buck开关DC—DC变换器现已实现模块化并且具有更高的转换效率，设计技术及生产工艺在国内外均已成熟和标准化.并已得到用户的认可。此外.便携产品一直都是电源管理IC的主要应用领域之一，随着半导体终端产品的应用日益广泛，消费者对功能、性能、体积和成本等方面的要求不断升级，使得电源管理市场充满活力，同时也对电源管理技术提出了更高、难度更大的要求，从而办加快了电源管理IC构升级进程。另外.随着汽车“电子化一趋势的日益明显，汽车电子产品得到了越来越多的关注.这无疑为电源管理IC市场未来的发腱提供了契机。单片式电源管理芯片具有高性价比、高集成度、外围电路简单、最佳性能指标等优点，能构成高效变器的隔离式开关电源以及行业特种开关电源。单片式电源芯片目前已成为国际上开发中、小功率电源、精密电源及开关电源模块的优选集成电路。众所周知，功能最大化、尺寸最小化与其成本紧密相关。在性能相同的前提下，功能更多、体积更小的电源管理IC技术意味者更高的利润空间、更强的竞争力。因此以最小的体积，实现最多的功能是电源管理芯片发展的趋势。这涉及电路拓扑、版图设计、制造工艺、封装工艺、以及芯片的功耗终方面的问题。本发明简述了便携式电子产品对电源管理芯片的要求，研究出了的背景、意义和发展趋势的IC电源芯片。本发明涉及一种新型的IC电源芯片，应用优选极高的热导率晶圆，经过外延、氧化、掺杂(扩散)、光刻和沉积等手段改变晶圆材料类型完成电源集成电路覆盖封装的高集成度的IC电源芯片，本发明技术方案及其产品新颖创新设计其具有电源品质因数高、体积小、重量轻、控制精度高、快速性好.结构简单紧凑及输出可与无功电容匹配提供优质电源等优点。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种应用优选极高的热导率晶圆，经过外延、氧化、掺杂(扩散)、光刻和沉积等手段改变晶圆材料类型完成电源集成电路覆盖封装的高集成度的IC电源芯片，本发明技术方案及其产品新颖创新设计其具有高性价比、高集成度、外围电路简单、电源品质因数高、体积小、重量轻、控制精度高、快速性好.结构简单紧凑及电源输出可与无功电容匹配提供最佳性能指标的IC电源芯片。
[0004]其解决方案是:一种IC电源芯片，包括:陶瓷载体、电源AC — DC转换器芯片、恒压恒流电路芯片、连接件等上下覆盖封装构成；其特征在于:
在氧化铝或铁素体等的陶瓷载体上实现功能布线结构，并在布线结构的周缘形成电极焊盘来完成，电极焊盘设置具有银浆或锡焊膜；
电源AC — DC转换器芯片设置有具有至少一熔断器和至少一整流器的冗余电路；恒压恒流电路芯片包括设置有具有至少一电荷泵、电压电流检测、PWM微控制器的冗余电路；
电源AC — DC转换器芯片设置有具有量子阱的叠层和阻挡层形成至少一熔断器和至少一整流器的冗余电路的一第一有源面与一相对于该第一有源面的第一背面，其中第一有源面的冗余电路周缘设置具有电极焊盘并于陶瓷载体相对应的连接件电极焊盘电性连接，其中第一背面设置有具有量子阱的叠层和阻挡层的冗余电路的电极焊盘；
恒压恒流电路芯片设置有具有量子阱的叠层和阻挡层形成至少一一电荷泵、电压电流检测、PWM微控制器的冗余电路一第二有源面与一相对于该第二有源面的第二背面，其中第二有源面冗余电路周缘设置具有电极焊盘并于电源AC — DC转换器芯片的第一背面设置有具有量子阱的叠层和阻挡层的冗余电路的电极焊盘相对应的电性连接连接；
连接件提供至少一于芯片连接的引线；
覆盖设置上覆盖和下覆盖，其由硅酸盐粉25%?28%、石英粉30%?32%、微量稀土16%?18%、蛋白酶12%?13%、稀释液17%?19%按一定比例配方混合搅拌装入模具在高压条件于180°C?230°C烘烤20分钟成型脱模。
[0005]本技术方案所述的电源AC — DC转换器芯片、恒压恒流电路芯片优选极高的热导率晶圆，经过外延、氧化、掺杂(扩散)、光刻和沉积等手段改变晶圆材料类型完成冗余电路。
[0006]本技术方案所述的熔断器设置具有至少一掺杂注入的源端、离子注入的漏端的多晶硅熔丝表面具有金属硅化物，多晶硅熔丝与至少一整流器串联。
[0007]本技术方案所述的恒压恒流电路芯片冗余电路设置具有至少一掺杂注入的源端、离子注入的漏端的电荷泵及电压电流检测电路、PWM微控制器。
[0008]本技术方案所述的电压电流检测电路设置有具有电阻上产生瞬态尖峰，此尖峰的脉宽和幅值常足以使放大器锁定。
[0009]本技术方案所述的恒压恒流电路芯片的第二背面腐蚀出一个凹槽，在衬底掺杂硼或填充电阻浆。
[0010]本技术方案所述的PWM微控制器是一种模拟控制方式，其根据相应载荷的变化来调制晶体管棚极或基极的偏置，来实现开关稳压电源输出晶体管或晶体管导适时问的改变，这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定。[0011]本技术方案所述的恒压恒流电路芯片设置有具有至少一电荷泵，该电荷泵实现直流电压变换(升压、降压、反相)的器件，电荷泵一般可以作为电路系统中的开关驱动的电压生成部件，电荷泵采用nMOS管作为电荷泵单元级，nMOS电荷泵占用面积小，在现在的集成电路工艺中容易实现，nMOS栅极的驱动开关速度，开关的导通速度与通过开关的电流大小成正比，电流越大，开关的速度越快提高了开关管的速度，增强了电路的稳定性及转换效率。
[0012]以上所述的恒压恒流电路和电源AC — DC转换器可通过公知的半导体造成工艺在功率衬底上，集成电路的冗余电路可可通过公知的半导体材料体系在公知材料造成衬底上形成。
[0013]所述的覆盖设置上覆盖和下覆盖，其由硅酸盐粉25%?28%、石英粉30%?32%、微量稀土 16%?18%、蛋白酶12%?13%、稀释液17%?19%按一定比例配方混合搅拌装入模具在高压条件于180°C?230°C烘烤18分钟成型脱模，覆盖在高温下产生爆裂摧毁内部芯片，稀土和蛋白酶遇强酸碱性反应后腐蚀芯片，以防人为破解芯片。
[0014]本发明的优点在于:本发明技术方案及其产品新颖创新设计应用优选极高的热导率晶圆，经过外延、氧化、掺杂(扩散)、光刻和沉积等手段改变晶圆材料类型完成电源集成电路覆盖封装的高集成度的IC电源芯片，本发明技术方案及其产品新颖创新设计其具有高性价比、高集成度、外围电路简单、电源品质因数高、体积小、重量轻、控制精度高、快速性好.结构简单紧凑及电源输出可与无功电容匹配提供最佳性能指标的IC电源芯片，经过特殊覆盖封装，确保芯片安全使用，其生产工艺简单，成本低，应用前景广泛，具有较大的推广应用价值和市场前景好。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本发明实施例剖视图。
[0016]图2为图1本发明实施例俯视透视图。
[0017]图3为本发明实施例陶瓷载体俯视图。
[0018]图4为本发明实施例电源AC — DC转换器芯片的一第一有源面的冗余电路。
[0019]图5为本发明实施例恒压恒流电路芯片的一第一有源面的冗余电路。
[0020]其中:
I —上覆盖;
2一恒压恒流电路芯片；
2a —第二有源面；
2b —第二背面；
201—电压电流检测；
202—电荷泵；
203- PWM微控制器；
3一掺杂硼或填充电阻衆；
4一电极焊盘；
5 —连接件；
6一下覆盖； 7一陶瓷载体；
8—电源AC — DC转换器芯片；
8a —第一有源面；
8b —第一背面；
801—熔断器；
802一整流器；
9—电极焊盘。
[0021]【具体实施方式】:
参考图1、图2、图3、图4、图5—种IC电源芯片，包括:陶瓷载体7、电源AC — DC转换器芯片8、恒压恒流电路芯片2、连接件等上下覆盖(6)封装构成；其特征在于:在氧化铝或铁素体等的陶瓷载体7上实现功能布线结构，并在布线结构的周缘形成电极焊盘4来完成，电极焊盘4设置具有银浆或锡焊膜；电源AC — DC转换器芯片8设置有具有至少一熔断器801和至少一整流器802的冗余电路；恒压恒流电路芯片2包括设置有具有至少一电荷泵202、电压电流检测201、PWM微控制器203的冗余电路；电源AC — DC转换器芯片8设置有具有量子阱的叠层和阻挡层形成至少一熔断器801和至少一整流器802的冗余电路的一第一有源面8a与一相对于该第一有源面8a的第一背面Sb，其中第一有源面8a的冗余电路周缘设置具有电极焊盘9并于陶瓷载体7相对应的连接件电极焊盘9电性连接，其中第一背面8b设置有具有量子阱的叠层和阻挡层的冗余电路的电极焊盘9 ;恒压恒流电路芯片2设置有具有量子阱的叠层和阻挡层形成至少一电荷泵202、电压电流检测201、PWM微控制器203的冗余电路一第二有源面2a与一相对于该第二有源面2a的第二背面2b，其中第二有源面2a冗余电路周缘设置具有电极焊盘9并于电源AC — DC转换器芯片8的第一背面2b设置有具有量子阱的叠层和阻挡层的冗余电路的电极焊盘9相对应的电性连接连接；连接件5提供至少一于芯片连接的引线；覆盖设置上覆盖I和下覆盖6，其由硅酸盐粉25%?28%、石英粉30%?32%、微量稀土 16%?18%、蛋白酶12%?13%、稀释液17%?19%按一定比例配方混合搅拌装入模具在高压条件于180°C?230°C烘烤20分钟成型脱模。所述的电源AC—DC转换器芯片8、恒压恒流电路芯片2优选极高的热导率晶圆，经过外延、氧化、掺杂(扩散)、光刻和沉积等手段改变晶圆材料类型完成冗余电路，所述的熔断器801设置具有至少一掺杂注入的源端S、离子注入的漏端D的多晶硅熔丝表面具有金属硅化物，多晶硅熔丝与至少一整流器802串联，所述的恒压恒流电路芯片2的冗余电路设置具有至少一掺杂注入的源端S、离子注入的漏端D的电荷泵202及电压电流检测电路201、PWM微控制器203，所述的电压电流检测电路201设置有具有电阻上产生瞬态尖峰，此尖峰的脉宽和幅值常足以使放大器锁定，所述的恒压恒流电路芯片2的第二背面腐蚀出一个凹槽，在衬底掺杂硼G或填充电阻浆3，所述的PWM微控制器203是一种模拟控制方式，其根据相应载荷的变化来调制晶体管棚极G或基极b的偏置，来实现开关稳压电源输出晶体管或晶体管导适时问的改变，这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定，所述的PWM微控制器203是一种模拟控制方式，其根据相应载荷的变化来调制晶体管棚极G或基极b的偏置，来实现开关稳压电源输出晶体管或晶体管导适时问的改变，这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定，所述的恒压恒流电路芯片2设置有具有至少一电荷泵202，该电荷泵202实现直流电压变换(升压、降压、反相)的器件，电荷泵202 —般可以作为电路系统中的开关驱动的电压生成部件，电荷泵202采用nMOS管作为电荷泵202单元级，nMOS电荷泵202占用面积小，在现在的集成电路工艺中容易实现，nMOS栅极G的驱动开关速度，开关的导通速度与通过开关的电流大小成正比，电流越大，开关的速度越快提高了开关管的速度，增强了电路的稳定性及转换效率，所述的恒压恒流电路2和电源AC — DC转换器8可通过公知的半导体造成工艺在功率衬底上，集成电路的冗余电路可可通过公知的半导体材料体系在公知材料造成衬底上形成，所述的覆盖I (6)设置上覆盖I和下覆盖6，其由硅酸盐粉25%?28%、石英粉30%?32%、微量稀土 16%?18%、蛋白酶12%?13%、稀释液17%?19%按一定比例配方混合搅拌装入模具在高压条件于180°C?230°C烘烤18分钟成型脱模，覆盖I (6)在高温下产生爆裂摧毁内部芯片，稀土和蛋白酶遇强酸碱性反应后腐蚀芯片，以防人为破解芯片。
[0022]以上对本发明所提供的一种设计方法、装置及一种IC电源芯片，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了详细实施闸述，然其并非用以限制本发明本领域的一般技术人员，在不脱离本发明的方法及其核心思想范围内，用于帮助理解本发明的实施例的说明，依据本发明的方法及其核心思想，在【具体实施方式】及应用范围上可作各种更动与附加，因此综上所述，本发明的保护范围仅由后附的申请专利范围所界定。
【权利要求】
1.一种IC电源芯片，包括:陶瓷载体、电源AC — DC转换器芯片、恒压恒流电路芯片、连接件等上下覆盖封装构成；其特征在于: 在氧化铝或铁素体等的陶瓷载体实现功能布线结构，并在布线结构的周缘形成电极焊盘来完成，电极焊盘设置具有银浆或锡焊膜； 电源AC — DC转换器芯片设置有具有至少一熔断器和至少一整流器的冗余电路； 恒压恒流电路芯片包括设置有具有至少一电荷泵、电压电流检测、PWM微控制器的冗余电路； 电源AC — DC转换器芯片设置有具有量子阱的叠层和阻挡层形成至少一熔断器和至少一整流器的冗余电路的一第一有源面与一相对于该第一有源面的第一背面，其中第一有源面的冗余电路周缘设置具有电极焊盘并于陶瓷载体相对应的连接件电极焊盘电性连接，其中第一背面设置有具有量子阱的叠层和阻挡层的冗余电路的电极焊盘； 恒压恒流电路芯片设置有具有量子阱的叠层和阻挡层形成至少一一电荷泵、电压电流检测、PWM微控制器的冗余电路一第二有源面与一相对于该第二有源面的第二背面，其中第二有源面冗余电路周缘设置具有电极焊盘并于电源AC — DC转换器芯片的第一背面设置有具有量子阱的叠层和阻挡层的冗余电路的 电极焊盘相对应的电性连接连接； 连接件提供至少一于芯片连接的引线； 覆盖设置上覆盖和下覆盖，其由硅酸盐粉25%?28%、石英粉30%?32%、微量稀土16%?18%、蛋白酶12%?13%、稀释液17%?19%按一定比例混合搅拌装入模具在高压条件于180°C?230°C烘烤20分钟成型脱模。
2.如权利要求1所述的IC电源芯片，其特征在于，所述的电源AC— DC转换器芯片、恒压恒流电路芯片优选极高的热导率晶圆，经过外延、氧化、掺杂(扩散)、光刻和沉积等手段改变晶圆材料类型完成冗余电路。
3.如权利要求1所述的IC电源芯片，其特征在于，所述的熔断器设置具有至少一掺杂注入的源端、离子注入的漏端的多晶硅熔丝表面具有金属硅化物，多晶硅熔丝与至少一整流器串联。
4.如权利要求1所述的IC电源芯片，其特征在于，所述的恒压恒流电路芯片冗余电路设置具有至少一掺杂注入的源端、离子注入的漏端的电荷泵及电压电流检测电路、PWM微控制器。
5.如权利要求1所述的IC电源芯片，其特征在于，所述的电压电流检测电路设置具有电阻上产生瞬态尖峰，此尖峰的脉宽和幅值常足以使放大器锁定。
6.如权利要求1所述的IC电源芯片，其特征在于，所述的恒压恒流电路芯片的第二背面腐蚀出一个凹槽，在衬底掺杂硼或填充电阻浆。
7.如权利要求1所述的IC电源芯片，其特征在于，所述的PWM微控制器是一种模拟控制方式，其根据相应载荷的变化来调制晶体管棚极或基极的偏置，来实现开关稳压电源输出晶体管或晶体管导适时问的改变，这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定。
8.如权利要求1或2所述的IC电源芯片，其特征在于，所述的恒压恒流电路芯片设置具有电至少一电荷泵，该电荷泵实现直流电压变换(升压、降压、反相)的器件。
【文档编号】H01L25/18GK103730439SQ201410032342
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2014年1月24日 优先权日:2014年1月24日
【发明者】陈胤辉 申请人:福州市台江区振斌高效电磁聚能科技研究所, 陈胤辉