具有减小的外形规格和增加的载流能力的功率半导体封装的制作方法_2

文档序号:9922863阅读:来源:国知局
210被配置用于例如通过一个或多个键合接线254、部分刻蚀区段250e以及基板270上的导电迹线(图2A中未显式示出)向功率开关220和功率开关230的栅极提供驱动信号。
[0021]对比于具有并排形成在单独半导体裸片上的驱动器IC和功率开关的常规功率半导体封装,功率开关220与驱动器IC 210在半导体裸片204上的单片集成可以有利地减小功率半导体封装200的外形规格。如图2A中可见的,功率开关220具有比功率开关230的覆盖区更小的覆盖区。因而,比起将驱动器IC 210和功率开关230集成在同一半导体裸片上,将驱动器IC 210和功率开关220集成在同一半导体裸片上可以更有效地减小功率半导体封装200的外形规格,这是因为驱动器IC 210和功率开关220在半导体裸片204上的集成可以使得半导体裸片204具有比两个单独半导体裸片(如果驱动器IC 210和功率开关220单独形成在那些半导体裸片上)的组合覆盖区更小的覆盖区。
[0022]如图2A所示,半导体裸片206包括功率开关230。半导体裸片206和功率开关230可以对应地对应于图1的功率转换器电路100中的半导体裸片106和功率开关130。功率开关230包括sync晶体管,该sync晶体管具有位于半导体裸片206的顶表面上的功率电极232(例如漏电极)、以及(图2A中未显式示出的)位于半导体裸片206的底表面上的功率电极(例如源电极)和控制电极(例如栅电极)ο在本实施方式中,功率开关220的功率电极224(例如源电极)通过其可以对应于图1中的交换节点140的无腿导电接线柱252电耦合到功率开关230的功率电极232(例如漏电极)。无腿导电接线柱252转而通过引线框架250的非刻蚀区段250a电耦合到基板270。
[0023]除了图2A所示的非刻蚀区段250a以及部分刻蚀区段250e和250f之外,引线框架250还包括在半导体裸片206之下的部分刻蚀区段250b和250c以及在半导体裸片204之下的部分刻蚀区段250d,其中部分刻蚀区段250b、250c和250d示于图2B和2C中。非刻蚀区段250a以及部分刻蚀区段250b、250c、250d、250e和250f是引线框架250的不同部分,其中非刻蚀区段250a保有引线框架250的全厚度,而部分刻蚀区段250b、250c、250d、250e和250f被刻蚀,从而具有引线框架250的全厚度的一部分(例如,非刻蚀区段250a的厚度的一半或四分之一)。引线框架250的非刻蚀区段250a以及部分刻蚀区段250b、250c、250d、250e和250f物理上彼此分开。在本实施方式中,非刻蚀区段250a以及部分刻蚀区段250b、250c、250d、250e和250f由相同材料制成,并且具有基本上均一(uniform)的成分。在另一实施方式中,非刻蚀区段250a以及部分刻蚀区段250b、250c、250d、250e和250f可以由不同材料制成,并且具有不同成分。在本实施方式中,部分刻蚀区段250b、250c、250d、250e和250f具有其为非刻蚀区段250a的全厚度的一部分的基本上均匀的厚度。在另一实施方式中,部分刻蚀区段250b、250c、250d、250e和250f可以具有不同厚度。在一个实施方式中,引线框架250的区段250e和250f可以是非刻蚀区段。
[0024]由于半导体裸片204和206位于引线框架250的部分刻蚀区段而不是非刻蚀区段上,可以减小功率半导体封装200中的半导体裸片204和206的总高度,使得可以消除常规导电接线柱中采用的腿部分。在本实施方式中,无腿导电接线柱252具有基本上平坦的本体,而没有腿部分。对比于具有附接到非刻蚀引线区段的半导体裸片和具有腿部分的导电接线柱的常规功率半导体封装,本申请的实施方式利用引线框架的至少一个非刻蚀区段(例如非刻蚀区段250a)和部分刻蚀区段(例如图2B和2C中的部分刻蚀区段250b、250c和250d)以使得半导体裸片(例如半导体裸片204和206)能够使用无腿导电接线柱(例如无腿导电接线柱252)彼此耦合并且耦合到基板(例如基板270)。结果,可以减小功率半导体封装200的总高度,这转而减小功率半导体封装200的外形规格。而且,通过采用无腿导电接线柱252以及被配置用于附接到部分刻蚀区段(例如图2B和2C中的部分刻蚀区段250b、250c和250d)的半导体裸片204和206,可以调整无腿导电接线柱252的厚度以改善载流能力,从而适应特定实施方式的需要,而不会大幅影响功率半导体封装200的总高度。
[0025]在本实施方式中,无腿导电接线柱252包括铜。在另一实施方式中,无腿导电接线柱252可以包括诸如铝或钨之类的任何适合导电材料。在本实施方式中,引线框架250的非刻蚀区段250a以及部分刻蚀区段250b、250c、250d、250e和250f可以包括诸如铜、铝或钨之类的金属、金属合金、三金属、或者其它导电材料。在本实施方式中,基板270可以是诸如印刷电路板(PCB)之类的电路板或者任何其它适合基板。
[0026]转到图2B,图2B图示根据本申请的一个实施方式的示例性功率半导体封装的截面图。在实施方式中,图2B图示沿着图2A中的线B-B的功率半导体封装200的截面图。如图2B所示,功率半导体封装200包括:半导体裸片204,具有单片形成在其上的功率开关220和驱动器IC 210;半导体裸片206,具有功率开关230;引线框架250,具有非刻蚀区段250a以及部分刻蚀区段250b、250c、250d和250e;无腿导电接线柱252,将半导体裸片204电耦合到半导体裸片206;以及基板270。
[0027]如图2B所示,半导体裸片204包括驱动器IC 210和功率开关220。功率开关220包括控制晶体管,该控制晶体管具有位于半导体裸片204的顶表面上的功率电极224(例如源电极)以及位于半导体裸片204的底表面上的功率电极222(例如漏电极)。功率开关220还包括其可以位于半导体裸片204的顶表面或底表面上并且电耦合到驱动器IC 210的控制电极(例如栅电极)(图2B中未显式示出)。驱动器IC 210通过键合接线254耦合到引线框架250的部分刻蚀区段250e。例如,驱动器IC 210被配置为通过键合接线(例如键合接线254)、部分刻蚀区段(例如部分刻蚀区段250e)、以及基板270上的导电迹线(图2B中未显式示出)向功率开关220和功率开关230的栅极提供驱动信号。
[0028]如图2B所示,驱动器IC 210和功率开关220单片集成在半导体裸片204上。对比于具有并排形成在单独半导体裸片上的驱动器IC和功率开关的常规功率半导体封装,功率开关220与驱动器IC 210在半导体裸片204上的单片集成可以有利地减小功率半导体封装200的外形规格。如图2B中可见的,功率开关220具有比功率开关230的覆盖区更小的覆盖区。因而,比起将驱动器IC 210和功率开关230集成在同一半导体裸片上,将驱动器IC 210和功率开关220集成在同一半导体裸片上可以更有效地减小功率半导体封装200的外形规格,这是因为驱动器IC 210和功率开关220在半导体裸片204上的集成可以使得半导体裸片204具有比两个单独半导体裸片(如果驱动器IC 210和功率开关220单独形成在那些半导体裸片上)的组合覆盖区更小的覆盖区。
[0029]如图2B所示,半导体裸片206包括功率开关230。功率开关230包括sync晶体管,该sync晶体管具有位于半导体裸片206的顶表面上的功率电极232(例如漏电极)、以及位于半导体裸片206的底表面上的功率电极234(例如源电极)和控制电极236 (例如栅电极)。在本实施方式中,功率开关220的功率电极224(例如源电极)通过其可以对应于图1中的交换节点140的无腿导电接线柱252电耦合到功率开关230的功率电极232(例如漏电极)。无腿导电接线柱252转而通过引线框架250的非刻蚀区段250a电耦合到基板270。
[0030]应该理解的是,功率开关220的功率电极224和功率开关230的功率电极232中的每个均可以通过导电粘合剂(图2B中未显式示出)电耦合和机械耦合到无腿导电接线柱252。相似地,功率开关220的功率电极222、功率开关230的功率电极234和控制电极236可以通过导电粘合剂(图2B中未显式示出)电耦合和机械耦合到引线框架250的相应部分刻蚀区段250d、250b和250c。而且,引线框架250的非刻蚀区段250a以及部分刻蚀区段250b、250c、250
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