本公开涉及半导体封装。
背景技术：
半桥电路可包括两个模拟装置或开关。半桥电路可使用于用于电机的电源中，和用于功率转换的整流器中。每个半桥电路封装体具有多个接触部，并且可包括将接触部彼此连接并连接到外部部件的几个导电路径。
技术实现要素：
本公开描述了用于包括至少两个半导体裸片的装置的技术，其中，至少两个半导体裸片中的每个相应的半导体裸片包括至少两个功率晶体管，在相应半导体裸片的第一侧上的输入节点，在相应的半导体裸片的第一侧上的参考节点，和在相应的半导体裸片的第二侧上的开关节点。该装置还包括电连接到至少两个半导体裸片的相应的输入节点的第一导电元件。该装置还包括电连接到至少两个半导体裸片中的相应的参考节点的第二导电元件。
在一些示例中，一种方法包括将第一导电元件电连接到至少两个半导体裸片的相应的第一侧上的至少两个输入节点，并将第二导电元件电连接到至少两个半导体裸片的相应的第一侧上的至少两个参考节点。至少两个半导体裸片中的每个半导体裸片包括至少两个功率晶体管，在相应的半导体裸片的第一侧上的输入节点，在相应的半导体裸片的第一侧上的参考节点，和在相应的半导体裸片的第二侧上的开关节点。
在一些示例中，功率转换器包括至少两个半导体裸片，其中，所述至少两个半导体裸片中的每个半导体裸片包括功率晶体管，在相应的半导体裸片的第一侧上的输入节点或参考节点，在相应的半导体裸片的第一侧上的控制节点，和在相应的半导体裸片的第二侧上的开关节点。所述功率转换器还包括电连接到至少两个半导体裸片的相应的输入节点的第一导电元件。所述功率转换器还包括电连接到至少两个半导体裸片的相应的参考节点的第二导电元件。所述功率转换器还包括至少两个裸片焊盘，其中，将至少两个半导体裸片中的每个相应的半导体裸片的每个开关节点电连接到至少两个裸片焊盘中的相应的裸片焊盘，并且至少两个裸片焊盘中的每个裸片焊盘与至少两个裸片焊盘中的其它裸片焊盘电隔离。
一个或一个以上示例的细节在附图和下文的描述中进行阐述。其他特征、目的和优点将从描述和附图、以及从权利要求中变得显而易见。
附图说明
图1是根据本公开的一些示例的多相功率转换器的电路图。
图2是根据本公开的一些示例的包括两个功率晶体管的半导体裸片的俯视图。
图3是根据本公开的一些示例的包括两个功率晶体管的半导体裸片的第一侧的透视图。
图4是根据本公开的一些示例的包括两个功率晶体管的半导体裸片的第二侧的透视图。
图5是根据本公开的一些示例的包括两个功率晶体管的半导体裸片的侧视图。
图6是根据本公开的一些示例的包括三个半导体裸片的多相功率转换器的俯视图。
图7是根据本公开的一些示例的多相功率转换器的侧视图。
图8是根据本公开的一些示例的包括三个半导体裸片的多相功率转换器的俯视图。
图9是根据本公开的一些示例的多相功率转换器的侧视图。
图10是根据本公开的一些示例的包括连续的裸片焊盘的装置的俯视图。
图11是根据本公开的一些示例的包括分离的裸片焊盘的装置的俯视图。
图12是根据本公开的一些示例的实现倒装芯片技术的装置的俯视图。
图13是根据本公开的一些示例的实现倒装芯片技术的装置的俯视图。
图14是根据本公开的一些示例的实现倒装芯片技术和引线结合技术的装置的俯视图。
图15是根据本公开的一些示例的实现倒装芯片技术和引线结合技术的装置的俯视图。
图16是根据本公开的一些示例的实现倒装芯片技术和引线结合技术的装置的侧视图。
图17是示出根据本公开的一些示例的用于构造多相功率转换器的示例技术的流程图。
具体实施方式
图1是根据本公开的一些示例的多相功率转换器的电路图。在一些示例中，装置2可包括多相功率转换器，例如半桥直流到直流(直流/直流)降压转换器，用于将输入dc信号转换为具有较低电压的输出dc信号。对于每相，多相功率转换器可包括半桥电路。作为dc到dc降压转换器，装置2可作为各种应用中的电压调节器来工作。在一些示例中，装置2可被设计用于大功率应用大电流和高电压。然而，本公开的技术可应用于其它电路和配置，例如包括多相功率转换器和交流到dc(ac/dc)功率转换器的其它功率转换器。
装置2可包括晶体管4a、4b、6a、6b、8a、8b和驱动器电路10。在一些示例中，装置2可包含比图1所示更多或更少的部件。装置2可包括输入节点12、参考节点14、和输出节点16a-16c以及图1中未示出的其他节点。节点12、14和16a-16c可被配置为连接到外部部件。例如，输入节点12可连接到诸如电源的输入电压，参考节点14可连接到诸如参考地的参考电压，输出节点16a-16c可连接到诸如电子装置的负载。每个输出节点16a-16c均可向另一装置或电路提供输出电压中的一相。在一些示例中，驱动器电路10可通过节点连接到外部电路(图1中未示出)。
晶体管4a、4b、6a、6b、8a、8b可包括金属氧化物半导体(mos：metal-oxidesemiconductor)场效应晶体管(fet：field-effecttransistor)、双极结型晶体管(bjt：bipolarjunctiontransistor)和/或绝缘栅双极晶体管(igbt：insulated-gatebipolartransistor)。晶体管4a、4b、6a、6b、8a、8b可包括n型晶体管或p型晶体管。在一些示例中，晶体管4a、4b、6a、6b、8a、8b可包括诸如二极管的其它模拟装置。晶体管4a、4b、6a、6b、8a、8b还可包括与晶体管并联连接的续流二极管，以防止晶体管4a、4b、6a、6b、8a、8b的反向击穿。在一些示例中，晶体管4a、4b、6a、6b、8a、8b可作为开关、作为模拟装置和/或功率晶体管工作。
虽然图1中示出晶体管4a、4b、6a、6b、8a、8b作为mosfet符号，但可设想，可使用由电压控制的任何电气装置来代替所示的mosfet。例如，晶体管4a、4b、6a、6b、8a、8b可包括但不限于任何类型的场效应晶体管(fet)、双极结型晶体管(bjt)、绝缘栅双极晶体管(igbt)、高电子迁移率晶体管(hemt：high-electron-mobilitytransistor)、氮化镓(gan)基晶体管，或使用电压用于其控制的另一元件。
晶体管4a、4b、6a、6b、8a、8b可包括各种材料化合物，例如硅(si)、碳化硅(sic)、氮化镓(gan)或一种或一种以上半导体材料的任何其它组合。为利用一些电路中的更高的功率密度要求，功率转换器可在较高频率下工作。磁学和更快速开关中的进步，例如氮化镓(gan)开关，可支持较高频率转换器。这些较高频率电路可需要以比较低频率电路更精确的定时发送的控制信号。
驱动器电路10可将信号和/或电压传送到晶体管4a、4b、6a、6b、8a、8b的控制端子。驱动器电路10可执行其他功能。晶体管4a、4b、6a、6b、8a、8b和驱动器电路10一起可包括一个或一个以上半导体封装体，诸如半导体裸片、芯片嵌入式衬底、集成电路(ic)或任何其它合适的封装体。在一些示例中，驱动器电路10可集成到具有晶体管4a、4b、6a、6b、8a、8b中的一个或一个以上的封装体中，或者驱动器电路10可以是单独的ic。
半桥电路18可包括晶体管4a、4b。晶体管4a、4b可耦接到彼此并且耦接到输出节点16a。半桥电路18可产生输出电压的一相用于装置2。晶体管6a、6b和晶体管8a、8b可均产生输出电压的其它相用于装置2。
图2是根据本公开的一些示例的包括两个功率晶体管的半导体裸片20的俯视图。高压侧晶体管可包括电连接到输入节点22的漏极端子、控制端子26a和源极端子(图2中未示出)。低压侧晶体管可包括电连接到参考节点24的源极端子、控制端子26b和漏极端子(图2中未示出)。
高压侧晶体管可包括鳍式fet，低压侧晶体管可包括智能fet(sfet)。在晶体管为bjt或igbt的一些示例中，晶体管的漏极端子可包括集电极端子，源极端子可包括发射极端子，栅极端子(或控制端子)可包括基极端子。
图3是根据本公开的一些示例的包括两个功率晶体管的半导体裸片20的第一侧的透视图。半导体裸片20中的高压侧晶体管和低压侧晶体管可包括与关于图2所描述的相同或相似的端子和节点。
图4是根据本公开的一些示例的包括两个功率晶体管的半导体裸片20的第二侧的透视图。开关节点28可电连接到高压侧晶体管的源极端子和低压侧晶体管的漏极端子。交换节点28可包括输出节点，诸如图1中的输出节点16a。
图5是根据本公开的一些示例的包括两个功率晶体管的半导体裸片20的侧视图。半导体裸片20中的高压侧晶体管和低压侧晶体管可包括与关于图2-图4描述的相同或相似的端子和节点。图5可相应于图2中的虚线a-a'。
图6是根据本公开的一些示例的包括三个半导体裸片32a-32c的多相功率转换器30的俯视图。半导体裸片32a-32c中的每个的相应的开关节点可电连接到裸片焊盘34a-34c中的相应的裸片焊盘。裸片焊盘34a-34c中的每个可与裸片焊盘34a-34c中的其它裸片焊盘电隔离。此外，裸片焊盘34a-34c中的每个可包括装置30的输出节点。裸片焊盘34a-34c中的每个被描绘为具有与半导体裸片32a-32c中的每个相比更大的覆盖面积，但是半导体裸片32a-32c和裸片焊盘34a-34c可以是任何合适的尺寸和形状。
半导体裸片32a-32c可包括用于半导体裸片32a-32c中的每个晶体管的控制端子40a-40c和42a-42c。控制端子40a-40c和42a-42c中的每个可通过引线结合44a-44c和46a-46c电连接到一个或一个以上驱动器电路48a-48c和50a-50c。多相功率转换器30可部分地或全部地包封以将引线结合44a-44c和46a-46c与外部部件电隔离。在一些示例中，例如图8-图15中示出的装置，控制端子40a-40c和42a-42c可通过引线框架和/或金属层电连接到驱动器电路48a-48c和50a-50c。
根据本公开的技术，第一导电元件36可电连接到半导体裸片32a-32c中的每个相应的输入节点。第二导电元件38可电连接到半导体裸片32a-32c中的每个相应的参考节点。使用单个导电元件用于半导体裸片32a-32c的输入节点和参考节点可提供显着的益处，包括减少多相功率转换器30中的寄生电容。单个导电元件可减少多相功率转换器30中的部件的数量，从而简化设计/制造工艺并降低成本。单个导电元件还可缩短半导体裸片32a-32c之间的导电路径。
图7是根据本公开的一些示例的多相功率转换器30的侧视图。图7示出位于裸片焊盘34a的顶部之上的半导体裸片32a。控制端子40a、42a可通过引线结合44a、46a电连接到可包括单个驱动器电路的驱动器电路48a、50a。多相功率转换器30可被完全或部分地包封以将引线结合44a、46a与外部部件电隔离。
半导体裸片32a中的高压侧晶体管可包括源极在下的纵向功率fet，半导体裸片32a中的低压侧晶体管可包括漏极在下的纵向功率fet。对于纵向功率fet，源极端子和漏极端子可在fet的相反侧上或相反的表面之上。纵向功率fet中的电流可从顶部到底部或从底部到顶部流过fet。因此，高压侧晶体管的源极端子和低压侧晶体管的漏极端子可电连接到可包括开关节点的裸片焊盘34a。
第一导电元件36和第二导电元件38可位于半导体裸片32a的顶部之上。第一导电元件36可将半导体裸片32a中的高压侧晶体管的漏极端子电连接到诸如电源的输入电压。第二导电元件38可将半导体裸片32a中的低压侧晶体管的源极端子电连接到诸如参考地的参考电压。
图8是根据本公开的一些示例的包括三个半导体裸片62a-62c的多相功率转换器60的俯视图。半导体裸片62a-62c中的每个可包括与图6-图7所示的引线结合相反的倒装芯片。对于倒装芯片，半导体裸片62a-62c中的每个通过焊料凸块或铜柱而不是导线电连接到夹64a-64c和导电元件66、68。控制端子70a-70c、72a-72c中的每个可电连接到可包括单个驱动器电路的驱动器电路74a-74c、76a-76c。
夹64a-64c中的每个可包括用于多相功率转换器60的相的开关节点。每个开关节点可电耦接到多相功率转换器60的输出相。夹64a-64c中的每个可包括铝带、铜夹、铜层或任何其它合适的导电材料。
图9是根据本公开的一些示例的多相功率转换器60的侧视图。图9示出通过导电焊盘82a、84a电连接到导电元件66、68的半导体裸片62a。夹64a可将半导体裸片62a中的高压侧晶体管的源极端子电连接到半导体裸片62a中的低压侧晶体管的漏极端子。夹64a可通过导电焊盘80a和导电元件78a电连接到输出节点。
半导体裸片62a中的高压侧晶体管可包括漏极在下的纵向功率fet，半导体裸片62a中的低压侧晶体管可包括源极在下的纵向功率fet。因此，高压侧晶体管的源极端子和低压侧晶体管的漏极端子可电连接到可包括开关节点的夹64a。
图10是根据本公开的一些示例的包括连续的裸片焊盘92、94的装置90的俯视图。裸片焊盘92、94中的每个可包括装置90的开关节点。导电元件100、102可电连接到晶体管96a、96b、98a、98b中的每个之上的输入节点和参考节点。如图6-图7中所示那样，晶体管96a、96b、98a、98b可以是实现引线结合技术的分立晶体管。图10和图11中的每个半导体裸片可包括晶体管96a、96b、98a、98b中的单个晶体管。
在一些示例中，装置90可通过模制化合物或任何其它合适的绝缘材料来包封，以支撑并使装置90的部件电绝缘。模制化合物可完全包封并覆盖晶体管96a、96b、98a、98b。模制化合物可完全或部分地包封并覆盖导电元件100、102。部分地包封导电元件100、102可允许装置90内的热的更好的热消散。装置90可全部或部分地包封，或包覆成型在模制化合物中以形成功率方形扁平无引线(pqfn：powerquadflatno-lead)封装体。pqfn封装体可包括晶体管96a、96b、98a、98b和导电元件100、102。
图11是根据本公开的一些示例的包括分离的裸片焊盘112a、112b、114a、114b的装置的俯视图。如图10所示那样，裸片焊盘112a、112b可通过连接通过印刷电路板(pcb：printedcircuitboard)，而不是直接连接而形成第一开关节点。裸片焊盘114a、114b可通过连接通过pcb，而不是直接连接而形成第二开关节点。导电元件120、122可电连接到晶体管116a、116b、118a、118b中的每个之上的输入节点和参考节点。晶体管116a、116b、118a、118b可以是实现如图6-图7所示那样的引线结合技术的分立晶体管。
图12是根据本公开的一些示例的实现倒装芯片技术的装置130的俯视图。例如，晶体管136a的第一端子可电连接到导电元件148，晶体管136a的第二端子可电连接到连续的裸片焊盘132。晶体管136a的控制端子可电连接到裸片焊盘144a，所述裸片焊盘144a可连接到驱动器电路(图12中未示出)。晶体管136a、136b、138a、138b可实现如图8-图9所示的倒装芯片技术。
图13是根据本公开的一些示例的实现倒装芯片技术的装置160的俯视图。装置160是包括连续的裸片焊盘162、164、166的三相装置。
图14是根据本公开的一些示例的实现倒装芯片技术和引线结合技术的装置170的俯视图。晶体管176a、178a可实现引线结合技术。如通过晶体管176b、178b周围的虚线所示那样，晶体管176b、178b可实现倒装芯片技术。
晶体管176a、176b、178a、178b中的每个可以是源极在上的，漏极在下的晶体管。晶体管176a、178a可位于裸片焊盘172、174的顶部之上并且位于导电元件184之下。晶体管176b、178b可位于导电元件186的顶部之上，并且位于裸片焊盘172、174之下。控制端子168、170可电连接到分开的裸片焊盘或夹以用于到一个或一个以上驱动器电路的连接。
图15是根据本公开的一些示例的实现倒装芯片技术和引线结合技术的装置190的俯视图。如通过晶体管196b、198b周围的虚线所示那样，晶体管196a、198a可实现倒装芯片技术。晶体管196b、198b可实现引线结合技术。
晶体管196a、196b、198a、198b中的每个可以是源极在下的，漏极在上的晶体管。晶体管196a、198a可位于导电元件206的顶部之上并且在裸片焊盘192、194之下。晶体管196b、198b可位于裸片焊盘192、194的顶部之上并且在导电元件206之下。
图16是根据本公开的一些示例的实现倒装芯片技术和引线结合技术的装置170的侧视图。晶体管176a可实现用于控制端子173的引线结合技术。晶体管176a的控制端子173可通过引线结合171电连接到驱动器电路48a。晶体管176a可位于裸片焊盘172之上和导电元件184之下。
晶体管176b可实现倒装芯片技术。晶体管176b可位于裸片焊盘172和驱动器电路168之上，所述裸片焊盘172和驱动器电路168可以是电连接到外部驱动器电路的裸片焊盘和/或与驱动器电路169相同的驱动器电路。晶体管176b可位于导电元件186之下。图16可相应于图14中的虚线b-b'。
图17是示出根据本公开的一些示例的用于构造多相功率转换器的示例技术210的流程图。技术210是参考图6-图7中的多相功率转换器30来进行描述的，尽管其他部件，例如图8-图9中的多相功率转换器60可例示类似的技术。
图17的技术包括将第一导电元件36电连接到至少两个半导体裸片32a-32c(212)的相应的第一侧上的至少两个输入节点。第一导电元件36可电连接到装置30的输入电压。通过输入节点，第一导电元件36可电连接到半导体裸片32a-32c中的高压侧晶体管中的每个的漏极端子。
图17的技术包括将第二导电元件电连接到至少两个半导体裸片的相应的第一侧上的至少两个参考节点(214)。第二导电元件38可电连接到装置30的诸如参考地的参考电压。通过参考节点，第二导电元件38可电连接到半导体裸片32a-32c中的低压侧晶体管中的每个的源极端子。
以下编号的示例示出本公开的一个或一个以上方面。
示例1一种装置包括至少两个半导体裸片，其中，至少两个半导体裸片中的每个相应的半导体裸片包括：至少两个功率晶体管，在相应的半导体裸片的第一侧上的输入节点，在相应的半导体裸片的第一侧上的参考节点，和在相应的半导体裸片的第二侧上的开关节点。该装置还包括电连接到至少两个半导体裸片中的相应的输入节点的第一导电元件。该装置还包括电连接到至少两个半导体裸片中的相应的参考节点的第二导电元件。
示例2示例1的装置，其中，第一导电元件包括导线、铝带、铜夹或铜层；第二导电元件包括导线、铝带、铜夹或铜层。
示例3示例1或2的装置，其中，至少两个半导体裸片中的每个相应的半导体裸片的每个开关节点电连接到至少两个裸片焊盘中的相应的裸片焊盘。至少两个裸片焊盘中的每个裸片焊盘与至少两个裸片焊盘中的其它焊盘电隔离。至少两个裸片焊盘中的每个裸片焊盘包括引线框架或金属化层。
示例4示例1至3中任一个的装置，其中，每个裸片焊盘包括至少两个输出节点中的输出节点，至少两个输出节点中的每个输出节点包括功率转换器的输出相。
示例5示例1至4中任一个的装置，其中，至少两个功率晶体管包括高压侧功率晶体管和低压侧功率晶体管；每个相应的高压侧功率晶体管的第一负载端子电连接到相应的输入节点；每个相应的高压侧功率晶体管的第二负载端子电连接到相应的开关节点；每个相应的低压侧功率晶体管的第一负载端子电连接到相应的开关节点；每个相应的低压侧功率晶体管的第二负载端子电连接到相应的参考节点。
示例6示例1-5中任一个的装置，所述装置还包括驱动器电路，所述驱动器电路被配置成用来将信号传送到相应的高压侧功率晶体管的至少两个控制端子和相应的低压侧功率晶体管的至少两个控制端子。
示例7示例1-6中任一个的装置，其中，每个相应的高压侧功率晶体管包括源极在下的纵向功率晶体管；每个相应的低压侧功率晶体管包括漏极在下的纵向功率晶体管。
示例8示例1-7中任一个的装置，其中，高压侧功率晶体管选自由场效应晶体管(fet)、高电子迁移率晶体管(hemt)和绝缘栅双极晶体管(igbt)组成的组；低压侧功率晶体管选自由fet、hemt和igbt组成的组。
示例9示例1-8中任一个的装置，所述装置还包括包覆成型的pqfn封装体，其中，包覆成型的pqfn封装体包括至少两个半导体裸片、第一导电元件和第二导电元件。
示例10一种方法包括将第一导电元件电连接到至少两个半导体裸片中的相应的第一侧上的至少两个输入节点；和将第二导电元件电连接到至少两个半导体裸片的相应的第一侧上的至少两个参考节点。至少两个半导体裸片中的每个半导体裸片包括至少两个功率晶体管，在相应的半导体裸片的第一侧上的输入节点，在相应的半导体裸片的第一侧上的参考节点，和在相应的半导体裸片的第二侧上的开关节点。
示例11示例10的方法，其中，第一导电元件包括导线、铝带、铜夹或铜层；第二导电元件包括导线、铝带、铜夹或铜层。
示例12示例10或11的方法，还包括将至少两个半导体裸片中的每个相应的半导体裸片的每个开关节点电连接到至少两个裸片焊盘中的相应的裸片焊盘；将每个裸片焊盘与至少两个裸片焊盘中的其它裸片焊盘电隔离。
示例13示例10至12中任一个的方法，其中，每个裸片焊盘包括至少两个输出节点中的输出节点；至少两个输出节点中的每个输出节点包括功率转换器的输出相。
示例14示例10至13中任一个的方法，其中，至少两个功率晶体管包括高压侧功率晶体管和低压侧功率晶体管，所述方法还包括将每个相应的高压侧功率晶体管的第一负载端子电连接到相应的输入节点；将每个相应的高压侧功率晶体管的第二负载端子电连接到相应的开关节点；将每个相应的低压侧功率晶体管的第一负载端子电连接到相应的开关节点；将每个相应的低压侧功率晶体管的第二负载端子电连接到相应的参考节点。
示例15示例10至14中任一个的方法，其中，将每个相应的高压侧功率晶体管的控制端子电连接到驱动器电路；将每个相应的低压侧功率晶体管的控制端子电连接到驱动器电路。
示例16示例10至15中任一个的方法，每个相应的高压侧功率晶体管包括源极在下的纵向功率晶体管；每个相应的低压侧功率晶体管包括漏极在下的纵向功率晶体管。
示例17示例10至16中任一个的方法，其中，高压侧电压晶体管包括鳍式场效应晶体管；低压侧功率晶体管包括智能场效应晶体管。
示例18示例10至17中任一个的方法，还包括用模制化合物覆盖至少两个半导体裸片；用模制化合物部分地覆盖第一导电元件和第二导电元件。
示例19一种功率转换器包括至少两个半导体裸片，其中，至少两个半导体裸片中的每个半导体裸片包括功率晶体管，在相应的半导体裸片的第一侧上的输入节点或参考节点，在相应的半导体裸片的第一侧上的控制节点，和在相应的半导体裸片的第二侧上的开关节点。功率转换器还包括电连接到至少两个半导体裸片的相应的输入节点的第一导电元件。功率转换器还包括电连接到至少两个半导体裸片的相应的参考节点的第二导电元件。功率转换器还包括至少两个裸片焊盘，其中，至少两个半导体裸片中的每个相应的半导体裸片的每个开关节点电连接到至少两个裸片焊盘中的相应的裸片焊盘，至少两个裸片焊盘中的每个裸片焊盘与至少两个裸片焊盘中的其它裸片焊盘电隔离。
示例20示例19的功率转换器，还包括驱动器电路，所述驱动器电路被配置成用来将信号传送到高压侧控制节点和低压侧控制节点，其中，第一导电元件包括导线、铝带、铜夹或铜层，第二导电元件包括导线、铝带、铜夹或铜层。
已经描述了本公开的各种示例。深入考虑了所描述的系统、操作或功能的任何组合。这些和其他示例在下文的权利要求的范围内。