半导体装置制造方法及图纸

根据本公开的各实施例涉及半导体装置。封装半导体装置包括基板，基板具有第一表面和第二表面，第二表面与第一表面相对。至少一个半导体裸片被安装在基板的第一表面处。导电引线被布置在基板周围，并且导电结构将至少一个半导体裸片耦合到导电引线的被选择的引线。封装模制材料被模制到至少一个半导体裸片上、导电引线上和导电结构上。封装模制材料使基板的第二表面未被封装模制材料覆盖。基板由电绝缘材料层形成。根据本公开的实施例可以带来更小和/或更便宜的封装。和/或更便宜的封装。和/或更便宜的封装。

Semiconductor device

【技术实现步骤摘要】
半导体装置


[0001]本说明书涉及用于高压(HV)应用的封装半导体装置。
[0002]特别地，本文中描述的实施例可以涉及包括扁平无引线封装的封装半导体装置，扁平无引线封装诸如是方形扁平无引线(QFN)封装或双扁平无引线(DFN)封装。

技术介绍

[0003]用于半导体装置的常规扁平无引线封装包括金属引线框。名称“引线框”(或“引线框架”)目前用于(例如，参见美国专利商标局的USPC综合术语表)为以下项提供支撑的金属框架：一个或多个集成电路芯片或裸片(例如，提供所谓的“裸片焊盘”)以及(例如，经由印刷电路板PCB)将芯片或裸片中的(多个)集成电路互连到其他电气组件或接触部的电引线。
[0004]在扁平无引线封装中，这样的金属引线框因此可以包括一个或多个裸片焊盘、以及并入模制塑料(例如，树脂材料，诸如环氧树脂)中的多个扁平引线。(多个)裸片焊盘和扁平引线暴露在封装的背面侧(例如，底部侧)，以提供朝向印刷电路板的导电性和/或导热性。
[0005]功率转换器(例如，AC
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DC或DC
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DC功率转换器)可以使用半桥拓扑，其中MOS场效应晶体管用于低压应用，并且绝缘栅双极晶体管(IGBT)或碳化硅(SiC)晶体管或氮化镓(GaN)晶体管用于高压应用(例如，涉及高于200V的电压)。功率转换可以以使用相位波调制(PWM)模式的开关模式实现。
[0006]在现代功率转换器中，可能需要高开关频率以提高转换器的效率，但(栅极)驱动器集成电路与IGBT/MOSFET的控制(栅极)端子之间的寄生阻抗可能会为开关频率设置上限。因此，转换器的整体性能可能受益于将栅极驱动器电路物理地放置为靠近(例如，尽可能靠近)IGBT/MOSFET裸片以减少对应的寄生电感。因此，扁平无引线封装可以用于在多芯片(或多裸片)配置中封装包括栅极驱动器电路(或裸片)和MOS/IGBT/SiC/GaN晶体管电路(或裸片)的功率转换器(例如，AC
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DC或DC
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DC转换器)。
[0007]如本领域中常规的，MOS/SiC/GaN/IGBT晶体管的漏极端子或集电极端子可以被提供在硅背面上，使得其可以电连接至引线框的相应裸片焊盘。因此，在半桥的高侧晶体管和低侧晶体管之间提供电绝缘可能涉及当多芯片半导体装置安装在印刷电路板上时将多芯片封装中的对应裸片焊盘定位在一定距离(例如，安全距离)处，以匹配某些绝缘要求，例如，关于间隙距离和/或爬电距离。
[0008]如本领域中已知的，间隙距离可以定义为通过空气测量的两个导电部件之间的最短距离。间隙距离有助于防止由空气电离引起的电极之间的介电击穿。
[0009]如本领域中已知的，爬电距离可以定义为沿绝缘体的表面测量的、绝缘体上两个导电部分之间的最短路径。适当且足够的爬电距离可以防止跟踪(tracking)。跟踪是由于绝缘表面上或附近的放电而在绝缘材料的表面产生局部劣化的部分导电路径的过程。
[0010]应注意，由于裸片焊盘和引线在其处被暴露的、扁平无引线封装的背面侧(例如，底部侧)基本平坦，因此间隙距离和爬电距离在扁平无引线封装中可以基本相同。
[0011]例如，在48V电压处操作的功率QFN多芯片半桥转换器可能涉及裸片焊盘与(多个)接地焊盘或端子之间的0.65mm(1mm＝10
‑3m)的间隙距离、以及不同裸片焊盘之间的1.05mm的间隙距离。类似地，在650V电压处操作的功率QFN多芯片半桥转换器(例如，用于工业应用)可能涉及不同裸片焊盘之间的2.1mm的间隙距离。在1200V电压处操作的功率QFN多芯片半桥转换器(例如，用于工业应用)可能涉及不同芯片焊盘之间的4mm的间隙距离。
[0012]因此，用于高压应用(例如，高压AC
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DC或DC
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DC转换器)的方形扁平无引线(例如，QFN)封装的尺寸可能会变大，导致了相关联的增加的成本、降低的电路板级的可靠性、以及导线上的增加的寄生电感。
[0013]因此，可能需要改进的用于高压半导体装置的扁平无引线封装。本领域需要有助于提供这样的改进的解决方案。

技术实现思路

[0014]本公开的目的是提供一种半导体装置，以至少部分地解决现有技术中存在的受制于与封装半导体装置的暴露的焊盘的爬电和/或间隙相关的设计要求的问题。
[0015]在一个方面，本公开提供了一种半导体装置，包括：电绝缘基板，电绝缘基板具有第一表面和第二表面，第二表面与第一表面相对；至少一个半导体裸片，至少一个半导体裸片在至少一个相应的半导体裸片安装位置处被安装在电绝缘基板的第一表面；引线框的多个导电引线，多个导电引线围绕电绝缘基板被布置；多个导电结构，多个导电结构将至少一个半导体裸片耦合到多个导电引线中的被选择的引线；以及封装模制材料，封装模制材料被模制到被安装在电绝缘基板的第一表面处的至少一个半导体裸片上、引线框的多个导电引线上、以及多个导电结构上，以形成扁平无引线封装，使电绝缘基板的第二表面未被封装模制材料覆盖，并且使多个导电引线的底表面未被封装模制材料覆盖。
[0016]在一个实施例中，多个导电结构包括在电绝缘基板的第一表面上的第一导电图案，并且其中第一导电图案包括在至少一个半导体裸片安装位置处的至少一个裸片焊盘。
[0017]在一个实施例中，第一导电图案包括导电线，导电线将至少一个半导体裸片耦合到多个导电引线中的被选择的引线。
[0018]在一个实施例中，半导体装置包括多个半导体裸片，多个半导体裸片在相应的多个半导体裸片安装位置处被安装在电绝缘基板的第一表面处，其中第一导电图案包括导电线，导电线将多个半导体裸片中的至少一个半导体裸片耦合到多个半导体裸片中的至少另一个半导体裸片。
[0019]在一个实施例中，多个半导体裸片包括第一晶体管裸片、第二晶体管裸片、第一二极管裸片、第二二极管裸片、第一晶体管驱动电路裸片和第二晶体管驱动电路裸片；围绕基板被布置的多个导电引线包括控制信号引线的第一集合、控制信号引线的第二集合、正电压供电引线、负电压供电引线或参考电压供电引线、以及输出电压引线；电绝缘基板的第一表面上的导电图案中的导电线包括：第一导电线，将第一晶体管裸片的漏极端子或集电极端子耦合到第一二极管裸片的阴极端子；第二导电线，将第二晶体管裸片的漏极端子或集电极端子耦合到第二二极管裸片的阴极端子；导电线的第一子集，被配置为从电绝缘基板的外围朝向第一晶体管驱动电路裸片路由信号；以及导电线的第二子集，被配置为从电绝缘基板的外围朝向第二晶体管驱动电路裸片路由信号；以及其中多个导电结构还包括键合
线，键合线将多个导电引线中的被选择的引线耦合到导电线。
[0020]在一个实施例中，电绝缘基板包括陶瓷基板。
[0021]在一个实施例中，电绝缘基板包括一层或多层氧化物材料和氮化物材料。
[0022]在一个实施例中，电绝缘基板包括一层或多层氧化铝材料和氮化硅材料。
[0023]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体装置，其特征在于，包括：电绝缘基板，所述电绝缘基板具有第一表面和第二表面，所述第二表面与所述第一表面相对；至少一个半导体裸片，所述至少一个半导体裸片在至少一个相应的半导体裸片安装位置处被安装在所述电绝缘基板的所述第一表面；引线框的多个导电引线，所述多个导电引线围绕所述电绝缘基板被布置；多个导电结构，所述多个导电结构将所述至少一个半导体裸片耦合到所述多个导电引线中的被选择的引线；以及封装模制材料，所述封装模制材料被模制到被安装在所述电绝缘基板的所述第一表面处的所述至少一个半导体裸片上、所述引线框的所述多个导电引线上、以及所述多个导电结构上，以形成扁平无引线封装，使所述电绝缘基板的所述第二表面未被所述封装模制材料覆盖，并且使所述多个导电引线的底表面未被所述封装模制材料覆盖。2.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述多个导电结构包括在所述电绝缘基板的所述第一表面上的第一导电图案，并且其中所述第一导电图案包括在所述至少一个半导体裸片安装位置处的至少一个裸片焊盘。3.根据权利要求2所述的半导体装置，其特征在于，所述第一导电图案包括导电线，所述导电线将所述至少一个半导体裸片耦合到所述多个导电引线中的被选择的引线。4.根据权利要求2所述的半导体装置，其特征在于，包括多个半导体裸片，所述多个半导体裸片在相应的多个半导体裸片安装位置处被安装在所述电绝缘基板的所述第一表面处，其中所述第一导电图案包括导电线，所述导电线将所述多个半导体裸片中的至少一个半导体裸片耦合到所述多个半导体裸片中的至少另一个半导体裸片。5.根据权利要求4所述的半导体装置，其特征在于：所述多个半导体裸片包括第一晶体管裸片、第二晶体管裸片、第一二极管裸片、第二二极管裸片、第一晶体管驱动电路裸片和第二晶体管驱动电路裸片；围绕所述基板被布置的所述多个导电引线包括控制信号引线的第一集合、控制信号引线的第二集合、正电压供电引线、负电压供电引线或参考电压供电...

【专利技术属性】
技术研发人员：R，
申请(专利权)人：意法半导体股份有限公司，
类型：新型
国别省市：