用于在半导体封装之间建立垂直连接的插入器的制造方法
【技术领域】
[0001]本申请涉及半导体封装，特别地在半导体封装之间建立垂直连接。
【背景技术】
[0002]通常需要多个半导体封装(即被金属、塑料、玻璃、陶瓷等包封以形成单个单元的一个或多个半导体管芯)以形成电路，例如共源共栅放大器、半桥功率级、全桥功率级等。例如，在共源共栅放大器的情况下，能使用JFET (结型场效应晶体管)封装和MOSFET (金属氧化物半导体场效应晶体管)封装，其中JFET封装的栅极被连接到MOSFET封装的源极而JEFT封装的源极被连接到MOSFET封装的漏极。在半桥功率级的情况下，第一(高侧)MOSFET封装的源极被连接到第二(低侧)M0SFET的漏极。在全桥功率级的情况下，两个半桥电路通过电感器连接。半桥电路的每个能形成为分离的封装，以便使用两个封装或能使用四个分离的封装(2个高侧MOSFET和2个低侧M0SFET)。在每种情况下，多个封装被用来形成期望的电路，其也能包括额外的封装，例如控制器封装、无源封装(电容器、电感器等)、驱动器封装等。期望的是以划算的方式将电路的多个封装附连到PCB(印刷电路板)同时消耗尽可能少的面积。用于将电路的多个封装附连到PCB的常规方法采用固定占用空间和拓扑结构。
【发明内容】
[0003]根据用于在半导体封装之间建立垂直连接的插入器的实施例，插入器包括具有第一主侧和相对于第一主侧的第二主侧的电绝缘衬底、在衬底的第一主侧处的多个第一电导体、在衬底的第二主侧处的多个第二电导体、以及在衬底的一个或两个主侧处的可编程连接矩阵。可编程连接矩阵包括配置成在结的编程时打开或闭合在第一电导体中的不同的第一电导体和第二电导体中的不同的第二电导体之间的电连接的可编程结。
[0004]根据半导体封装的混合堆叠布置，混合堆叠布置包括插入器、第一半导体封装和第二半导体封装。插入器包括具有第一主侧和相对于第一主侧的第二主侧的电绝缘衬底、在衬底的第一主侧处的多个第一电导体、在衬底的第二主侧处的多个第二电导体、以及在衬底的一个或两个主侧处的可编程连接矩阵。半导体封装具有附连到在衬底的第一主侧处的第一电导体中的至少一些的端子。第二半导体封装具有附连到在衬底的第二主侧处的第二电导体中的至少一些的端子。可编程连接矩阵包括一个或多个结，该一个或多个结被编程以打开或闭合在第一电导体中的不同的第一电导体和第二电导体中的不同的第二电导体之间的电连接从而电连接第一和第二半导体封装的端子中的一个或多个。
[0005]一种在半导体封装之间建立垂直连接的方法包括提供插入器，该插入器包括具有第一主侧和相对于第一主侧的第二主侧的电绝缘衬底、在衬底的第一主侧处的多个第一电导体、在衬底的第二主侧处的多个第二电导体以及在衬底的一个或两个主侧处的可编程连接矩阵，可编程连接矩阵包括配置成在结的编程时打开或闭合在第一电导体中的不同的第一电导体和第二电导体中的不同的第二电导体之间的电连接的可编程结。该方法进一步包括将第一半导体封装的端子附连到在衬底的第一主侧处的第一电导体中的至少一些并且将第二半导体封装的端子附连到在衬底的第二主侧处的第二电导体中的至少一些。该方法也包括对可编程连接矩阵的结中的一个或多个编程以打开或闭合在第一电导体中的不同的第一电导体和第二电导体中的不同的第二电导体之间的电连接，从而电连接第一和第二半导体封装的端子中的一个或多个。
[0006]本领域技术人员在阅读下面详细的描述时并且在查看附图时将认识到额外的特征和优点。
【附图说明】
[0007]附图的元件相对于彼此不必要按比例。相同的参考标记指代对应相似的部件。各种图解的实施例的特征能结合，除非它们彼此排斥。实施例在附图中描绘并在下面的描述中详述。
[0008]图1图解具有用于在半导体封装之间建立垂直连接的可编程结矩阵的插入器的实施例的分解视图。
[0009]包括图2A-2C的图2图解使用图1的插入器能实现的不同的示例性电路。
[0010]图3和4图解在编程以实现示例性电路配置之前、期间和之后插入器的可编程结矩阵的实施例。
[0011]图5图解在编程以实现示例性电路配置之前和之后插入器的可编程结矩阵的另一个实施例。
[0012]图6图解在编程以实现示例性电路配置之前和之后插入器的可编程结矩阵的又一个实施例。
[0013]图7图解具有用于在半导体封装之间建立垂直连接的可编程结矩阵的插入器的实施例的分解和组装视图。
[0014]包括图8A-8C的图8图解具有用于在半导体封装之间建立垂直连接的可编程结矩阵的插入器的不同配置。
[0015]图9图解具有用于在半导体封装之间建立垂直连接的可编程结矩阵的插入器的实施例的分解和组装视图。
[0016]图10图解具有用于在半导体封装之间建立垂直连接的可编程结矩阵的插入器的另一个实施例的分解和组装视图。
[0017]图11图解具有用于在半导体封装之间建立垂直连接的可编程结矩阵的插入器的又一个实施例的分解和组装视图。
[0018]图12图解具有用于在半导体封装之间建立垂直连接的可编程结矩阵的插入器的又一个实施例的分解和组装视图。
[0019]图13图解用于具有可编程结矩阵的插入器的穿孔封装附连配置的实施例。
[0020]图14图解用于具有可编程结矩阵的插入器的穿孔封装附连配置的另一个实施例。
[0021]包括15A-15C的图15图解用于到具有可编程结矩阵的插入器的附连的表面安装封装的实施例的不同视图。
[0022]包括图16A-16E的图16图解制造图15的表面安装封装的方法的实施例。
【具体实施方式】
[0023]在本文中描述的实施例提供用于将多个半导体封装附连到PCB的柔性占用空间和拓扑结构。为此，提供插入器用于在两个或更多个半导体封装之间建立垂直连接。该插入器包括电绝缘衬底，该电绝缘衬底具有用于在衬底的两侧处连接到半导体封装的在衬底的相对主侧处的电导体。例如，插入器在一些情况下可以是PCB。通常，插入器包括在衬底的一侧或两侧处的可编程连接矩阵。该可编程连接矩阵包括可编程结。结中的一个或多个能被编程以打开或闭合在衬底的两侧处的电导体中的不同的电导体之间的电连接，以便将附连到衬底的两侧的半导体封装的一个或多个端子电连接。这样，在附连到插入器的半导体封装之间的电连接能基于电路的类型通过对可编程连接矩阵的对应的(一个或多个)结编程来定制。取决于使用的可编程结的类型，每个结能在编程时打开或闭合在衬底两侧处的电导体中的不同的电导体之间的电连接。
[0024]图1图解用于在两个或更多个半导体封装之间建立垂直连接的插入器100的实施例的分解视图。插入器100包括具有第一主侧104和相对于第一主侧104的第二主侧106的电绝缘衬底102。在一个实施例中，插入器100是PCB并且电绝缘衬底102是层压制件，诸如像FR4的环氧基的层压制件或树脂基的双马来酰亚胺三嗪(BT)。在另一实施例中，电绝缘衬底102是陶瓷衬底。能使用又其它类型的电绝缘衬底。在每种情况下，多个第一电导体108被设置在衬底102的第一主侧104处并且多个第二电导体(在图1中不可见)被设置在衬底102的第二主侧106处。在基于层压制件的插入器的情况下，例如在PCB的情况下，电导体能由从层压在非导电衬底102的两侧上的铜片刻蚀的导电轨迹、垫和其它特征形成。这样的层压制件衬底能具有带有金属平面或迹线的一个或多个层，该一个或多个层以与传统的PCB差不多相同的方式通过穿孔电镀通孔彼此互连。在基于陶瓷的插入器的情况下，电导体能从键合或钎焊到陶瓷衬底102的两侧的图案化的金属片(诸如直接铜键合(DCB)衬底、直接铝键合(DAB)衬底、活性金属钎焊(AMB)衬底等)形成。在每种情况下，诸如电阻器、电容器、电感器和/或二极管的无源器件能被附连到插入器衬底102的一个或两个主侧面104、106。为了易于图解，在图1中插入器100未被示出具有无源器件。
[0025]插入器100进一步包括在衬底102的一个或两个主侧104、106处的可编程连接矩阵110。图1示出了可编程连接矩阵110的放大视图。可编程连接矩阵110包括配置成在结112的编程时打开或闭合在衬底102的第一主侧104处的电导体108中的不同的电导体和在衬底102的第二主侧106处的电导体中的不同的电导体之间的电连接的可编程结112。每个可编程结112打开还是闭合在衬底102的相对侧104、106处的电导体中的不同的电导体之间的电连接取决于如本文后面更详细描述的所使用的结的类型。对于使用的每个类型的可编程结，在附连到插入器衬底102的两侧104、106的半导体封装之间的电连接能基于电路的类型通过对可编程连接矩阵110的(一个或多个)结112中的对应的结