半导体封装体的制作方法_2

文档序号:9889886阅读:来源:国知局
120WL、120VH、120VL、120UH、120UL及多个二极管元件130WH、130WL、130VH、130VL、130UH、130UL中的每一个可以是分离元件。多个晶体管元件120WH、120WL、120VH、120VL、120UH、120UL 可包括 W 相上臂(arm)晶体管元件 120WH、W 相下臂晶体管元件120WL、V相上臂晶体管元件120VH、V相下臂晶体管元件120VL、U相上臂晶体管元件120UH及U相下臂晶体管元件120UL。多个二极管元件130WH、130WL、130VH、130VL、130UH、130UL可包括W相上臂二极管130WH、W相下臂二极管130WL、V相上臂二极管130VH、V相下臂二极管130VL、U相上臂二极管130UH及U相下臂二极管130UL。
[0063]多个晶体管元件120WH、120WL、120VH、120VL、120UH、120UL例如可以是功率晶体管元件。多个晶体管元件120WH、120WL、120VH、120VL、120UH、120UL中的每一个例如可以是绝缘栅极双极型晶体管(IGBT)元件。
[0064]在本发明的说明书中,IGBT-二极管元件可以是指一个IGBT晶体管元件和一个二极管元件并联的元件。例如,IGBT-二极管元件可以在IGBT的射极和集电极之间并联二极管。
[0065]例如,W相上臂晶体管元件120WH和W相上臂二极管130WH可以是W-相上臂IGBT-二极管元件,W相下臂晶体管元件120WL和W相下臂二极管130WL可以是W相下臂IGBT-二极管元件,V相上臂晶体管元件120VH和V相上臂二极管130VH可以是V相上臂IGBT-二极管元件,V相下臂晶体管元件120VL和V相下臂二极管130VL可以是V相下臂IGBT-二极管元件,U相上臂晶体管元件120UH和U相上臂二极管130UH可以是U相上臂IGBT-二极管元件,而U相下臂晶体管元件120UL和U相下臂二极管130UL可以是U相下臂IGBT-二极管元件。
[0066]半导体封装体1000可以是用于实现驱动三相电机的逆变器电路的封装,但无限制,例如可以是用于实现驱动二相电机的逆变器电路的封装。
[0067]当半导体封装体1000为用于实现驱动三相电机的逆变器电路的封装时,半导体封装体1000可包括三个上臂IGBT-二极管元件和三个下臂IGBT-二极管元件在内的六个IGBT-二极管元件。
[0068]半导体封装体1000可具备分别用于获得W相上臂和下臂的输入信号的第一输入端IN(WH)、IN(WL)、分别用于获得V相上臂和下臂的输入信号的第二输入端IN(VH)、IN(VL)及分别用于获得U相上臂和下臂的输入信号的第三输入端IN(UH)、IN(UL)。另外,半导体封装体1000可具备W相、V相及U相的相应的IGBT-二极管的偏置电压输入端VB(W)、VB(V)、VB(U)。
[0069]另外,半导体封装体1000还可具备驱动器半导体芯片110、多个晶体管元件120WH、120乳、120¥!1、120¥1^、120皿、120讥及多个二极管元件130¥!1、130¥1^、130¥!1、130¥1^、130而、130UL的共同偏置电压输入端VCC、共同接地输入端COM及缺陷信号端VF和用于检测短路电流的电容器输入端CSC。
[0070]半导体封装体1000可具备提供W相输出信号的第一输出端W、提供V相输出信号的第二输出端V、提供U相输出信号的第三输出端U。另外,半导体封装体1000还可具备W相、V相、U相的相应电流检测端子NW、NV、NU及驱动电源端子P。胃相、V相、U相的相应电流检测端子NW、NV、NU及驱动电源端子P可称为W相、V相、U相的相应负DC连接端NW、NV、NU及正DC-连接端。
[0071]驱动器半导体芯片110可具备对应于各半导体封装体1000的第一到第三输入端IN(WH)、IN(WL)、IN(VH)、IN(VL)、IN(UH)、IN(UL)、偏置电压输入端VB(W)、VB(V)、VB(U)、共同偏置电压输入端VCC、共同接地输入端⑶M、缺陷信号端VF及电容器输入端CSC的输入端IN(WH)^IN(WL)、IN(VH)、IN(VL)、IN(UH)、IN(UL)、VB(W)、VB(V)、VB(U)、VF、CSC、VCC、COM。驱动器半导体芯片110的输入端IN(WH)、IN(WL)、IN(VH)、IN(VL)、IN(UH)、IN(UL)、VB(W)、VB(V)、VB(U)、VF、CSC、VCC、COM和半导体封装体 1000的输入端IN(WH)、IN(WL)、IN(VH)、IN(VL)、IN(UH)、IN(UL) ,VB(W)、VB(V) ,VB(U)、VF、CSC、VCC、COM各自相互对应地电连接,而在本说明书中,输入端IN(WH)、IN(WL)、IN(VH)、IN(VL)、IN(UH)、IN(UL)、VB(W)、VB(V)、VB(U)、VF、CSC、VCC、C0M无需针对各驱动器半导体芯片110和半导体封装体1000进行区分。
[0072]驱动器半导体芯片110可具备三个上臂输出端HO、下臂输出端LO及三个感测输出端VS中的每一个。三个上臂输出端HO可各输出上臂驱动信号,而三个下臂输出端LO可各输出下臂驱动信号。三个上臂输出端HO可各连接于W相上臂晶体管元件120WH、V相上臂晶体管元件120VH及U相上臂晶体管元件120UH的栅极并提供W相上臂驱动信号、V相上臂驱动信号及U相上臂驱动信号。三个下臂输出端LO可各连接于W相下臂晶体管元件120WL、V相下臂晶体管元件120VL及U相下臂晶体管元件120UL的栅极并提供W相下臂驱动信号、V相下臂驱动信号及U相下臂驱动信号。三个感测输出端VS可各连接于W相上臂晶体管元件120WH、V相上臂晶体管元件120VH及U相上臂晶体管元件120UH的射极或感测端子。
[0073 ] W相上臂晶体管元件120WH、V相上臂晶体管元件120VH及U相上臂晶体管元件120UH的集电极可一同连接于半导体封装体1000的驱动电源端子P13W相上臂晶体管元件120WH的射极和W相下臂晶体管元件120WL的集电极可一同连接于半导体封装体1000的第一输出端IV相上臂晶体管元件120VH的射极和V相下臂晶体管元件120VL的集电极可一同连接于半导体封装体1000的第二输出端V13U相上臂晶体管元件120UH的射极和U相下臂晶体管元件120UL的集电极可一同连接于半导体封装体1000的第三输出端U J相下臂晶体管元件120WL、V相下臂晶体管元件120VL及U相下臂晶体管元件120UL的射极可各连接于半导体封装体1000的W相、V相及U相的电流检测端子NW、NV、NU。
[0074]因半导体封装体1000具备一个驱动器半导体芯片110,因此,共同偏置电压输入端VCC、共同接地输入端C0M、缺陷信号端VF及电容器输入端CSC可各具备一个。
[0075]驱动器半导体芯片110可执行互锁功能(inter-lock funct1n)。互锁功能是指当电气上不满足设定条件时,控制相应设备使其不进行操作。即,因驱动器半导体芯片110执行互锁功能,因此,在正在进行的操作(operat1n in progress)结束之前,不开始其它操作。
[0076]例如,当获得W相上臂的输入信号的第一上臂输入端IN(WH)为高时,若获得W相下臂的输入信号的第一下部输入端IN(WL)成为高,则W相的上臂输出端HO维持在高,而下臂输出端LO维持在低。当第一下部输入端IN(WL)为高时,若获得W相下臂的输入信号的第一上部输入端IN(WH)成为高,则W相的下臂输出端LO维持在高,而上臂输出端HO维持在低。另外,当第一上臂输入端IN(WH)和第一下部输入端IN(WL)同时成为高时,则W相的上臂输出端HO维持在高,而下臂输出端LO维持在低。另外,也可对第二输入端IN(VH)、IN(VL)及第三输入端IN(UH)、IN(VH)同样执行互锁功能,但在此不再赘述。
[0077]图2为本发明的一实施例的半导体封装体的主要部分平面图。
[0078]如图2所示,半导体封装体1000包括引线框架200和附着于引线框架200的驱动器半导体芯片110、多个晶体管元件120WH、120WL、120VH、120VL、120UH、120UL及多个二极管元件130WH、130WL、130VH、130VL、130UH、130UL。
[0079]引线框架200例如可由银、铜或银和铜构成。引线框架200可包括至少一个晶体管芯片焊盘210和单个驱动器芯片焊盘220。晶体管芯片焊盘210可由多个第一芯片焊盘212及/或单个第二芯片焊盘214构成。构成晶体管芯片焊盘210的多个第一芯片焊盘212和单个第二芯片焊盘214可对齐为一列。例如,多个第一芯片焊盘221和多个第二芯片焊盘214中的每一个可沿第一方向(图2的水平方向)依次排列。
[0080]驱动器芯片焊盘220邻近晶体管芯片焊盘210,但与晶体管芯片焊盘210分离设置。驱动器芯片焊盘220沿第二方向与晶体管芯片焊盘210分离设置,上述第二方向不同于构成晶体管芯片焊盘210的多个第一芯片焊盘212中的每一者和单个第二芯片焊盘214对齐为一列所沿的上述第一方向(图2的水平方向)。
[0081]驱动器芯片焊盘220的中心可较多个第一芯片焊盘212更接近单个第二芯片焊盘214而设。具体而言,驱动器芯片焊盘220的中心可较多个第一芯片焊盘212的整体中心更接近单个第二芯片焊盘214而设。与此相反,驱动器芯片焊盘220的中心可较单个第二芯片焊盘214更接近多个第一芯片焊盘212而设。具体而言,驱动器芯片焊盘220的中心可较单个第二芯片焊盘214的中心更接近多个第一芯片焊盘212的整体中心而设。
[0082]S卩,驱动器芯片焊盘220的中心不邻近半导体封装体1000的中心,而是向一侧偏重而设。具体而言,驱动器芯片焊盘220沿上述第一方向的中心不邻近半导体封装体1000沿上述第一方向的中心,而是向从半导体封装体1000在上述第一方向上的中心沿上述第一方向移动的一侧偏重而设。
[0083]在本说明书中,为便于说明,可将驱动器芯片焊盘220、第二芯片焊盘214及第一芯片焊盘212称为第一芯片焊盘、第二芯片焊盘及其余芯片焊盘。
[0084]在驱动器芯片焊盘210上,多个晶体管元件120胃!1、120¥1^120¥!1、120¥1^120.、120UL可沿上述第一方向设置。在多个第一芯片焊盘212中的每一个上可附着接合单个晶体管元件120¥1^、120¥1^、1201^,而在单个第二芯片焊盘214上可一同附着接合多个晶体管元件120WH、120VH、120UH。在驱动器芯片焊盘220上可附着接合驱动器半导体芯片110。在多个第一芯片焊盘212中的每一个上还可附着接合单个二极管元件130胃1^、130¥1^、1301^,而在单个第二芯片焊盘214上还可一同附着接合多个二极管元件130胃!1、130¥!1、1301]!1。
[0085]在本说明书中,驱动器半导体芯片110、多个晶体管元件120WH、120WL、120VH、120VL、120UH、120UL 及多个二极管元件 130WH、130WL、130VH、130VL、130UH、130UL 都可以形成为半导体晶片切割(dicing)分离之后的半导体芯片。但是,多个晶体管元件120WH、120乳、120¥!1、120¥1^、120皿、120讥及多个二极管元件130¥!1、130¥1^、130¥!1、130¥1^、130而、130UL可以各自形成为半导体芯片的分离元件,而驱动器半导体芯片可以是集成电路(1C),分别称为晶体管“元件”、二极管“元件”及“半导体芯片”。
[0086]多个晶体管元件120WH、120WL、120VH、120VL、120UH、120UL中的每一个例如可以是绝缘栅极双极型晶体管(IGBT)。多个晶体管元件120WH、120WL、120VH、120VL、120UH、120UL可具备用于至少一个上面电极的焊盘和用于下面电极的焊盘。例如,多个晶体管元件120WH、120WL、120VH、120VL、120UH、120UL中的每一个的至少一个上面电极可以是栅极电极、射极电极,而下面电极可以是集电极电极。例如,多个晶体管元件120胃!1、120¥1^12(^!1、120VL、120UH、120UL中的每一个的下面可整体作为下面电极的集电极电极,而在上面形成用于至少一个上面电极的至少一个焊盘。驱动器半导体芯片110及/或多个二极管元件130WH、130WL、130VH、130VL、130UH、130UL可在上面具备用于多个电极的焊盘。例如,在如图1所示的驱动器半导体芯片110的上面,可形成用于如图1所示的驱动器半导体芯片110的输入端及输出端的焊盘。例如,在二极管元件130WH、130WL、130VH、130VL、130UH、130UL的上面可形成用于两端的焊盘。
[0087]在单个第二芯片焊盘214上可接合第一分离元件组。上述第一分离元件组可包括多个上臂晶体管元件120WH、120VH、120UH。在多个第一芯片焊盘212上可接合第二分离元件组。上述第二分离元件组可包括多个下臂晶体管元件120胃1^、12(^1^1201]匕
[0088]多个第一芯片焊盘212的数量可与附着于单个第二芯片焊盘214的晶体管元件,SP多个上臂晶体管元件120WH、120VH、120UH的数量相同。例如,多个第一芯片焊盘212的数量和附着于单个第二芯片焊盘214的多个上臂晶体管元件120WH、120VH、120UH的数量可各为
_- O
[0089]上述第一分离元件组还可包括各与多个上臂晶体管元件120WH、120VH、120UH连接的多个二极管元件130胃!1、130¥!1、1301]!1。上述第二分离元件组还可包括各与多个下臂晶体管元件120WL、120VL、120UL连接的多个二极管元件130WL、130VL、130UL。即,包括接合于第二芯片焊盘214的上述第一分离元件组和个别接合于多个第一芯片焊盘212的上述第二分离元件组的多个分离元件可构成IGBT-二极管元件。即,上述第一分离元件组是上臂的分离元件,而上述第二分离元件是下臂的分离元件。
[0090]引线框架200还可包括驱动器引线230、第一晶体管引线240及第二晶体管引线250。驱动器引线230可以是在晶体管芯片焊盘220的周围向外侧延长、但与晶体管芯片焊盘210分离的多条引线。第一晶体管引线240可以是从多个第一芯片焊盘212和单个第二芯片焊盘214中的每一个延长的多条引线。第二晶体管引线250可以是与晶体管芯片焊盘220分离的多条引线。第一及第二晶体管引线240、250可以多个第一芯片焊盘212及单个第二芯片焊盘214为准设置在与设置有驱动器芯片焊盘220的方向相反的方向上。驱动器引线230可作为半导体封装体1000的输入端或可为虚拟引线。第一晶体管引线240及第二晶体管引线250可作为半导体封装体1000的输出端。
[0091]多个驱动器引线230可包括:第一延长引线236,其由沿作为多个第一芯片焊盘212对齐的方向的第一方向延长的第一延长部232及沿不同于上述第一方向的方向延长的第二延长部构成;第二延长引线238,在驱动器芯片焊盘220的周围沿不同于上述第一方向的方向延长。第一延长引线236可以是多个驱动器引线230中邻近多个第一芯片焊盘212的一个或多个。当驱动器芯片焊盘220的中心较单个第二芯片焊盘214更接近第一芯片焊盘212而设时,第一延长引线236可以是多个驱动器引线230中邻近第二芯片焊盘214的一个或多个。第一延长部232可与上述第一方向平行延长,但也可与上述第一方向呈一定角度延长,或在首先与上述第一方向平行延长之后,继续与上述第一方向呈一定角度延长,而整体上是沿上述第一方向延长。
[0092]多条驱动器引线230可由与驱动器芯片焊盘220电连接的连接引线230a和与驱动器芯片焊盘220分离的分离引线230b构成。即,多条驱动器引线230可由连接引线230a和其余的分离引线230b构成。第一延长引线236可以是连接引线230a和分离引线230b。当第一延长引线236为条个时,第一延长引线236中的至少一条可以为连接引线230a,而其余为分离引线230b。
[0093]图2所示为连接引线230a与驱动器芯片焊盘220—体形成的情况,但无限制,例如,连接引线230a与驱动器芯片焊盘220分离,但通过导电性连接部件与驱动器芯片焊盘220电连接。
[0094]S卩,多条驱动器引线230根据与驱动器芯片焊盘220电连接或分离与否分为连接引线230a和分离引线230b,而且,与此无关地,为便于说明,在多条驱动器引线230中,将包含作为沿上述第
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