包括两个设置在公用夹具中的半导体管芯的半导体封装制造技术

一种包含金属容器形式的外夹持装置（１２）的共封装半导体管芯（１０）还包括两个半导体管芯（３０），其中至少一个半导体管芯将所述外夹持装置作为电连接器使用。内夹持装置（２８）用来将管芯之一安放在外夹持装置之内。内夹持装置可通过绝缘层与外夹持装置绝缘。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
本专利技术涉及半导体器件，特别涉及一种包含至少两个共封装(co-packaged)半导体管芯(die)的半导体器件。一般称为copak的共封装器件是公知的。通常，这类器件包含封装在一公用外壳内的两个或更多个相同或不同的半导体器件。这种结构所实现的好处在于其具有更加紧凑的电子封装，这种紧凑的电子封装在电路板上占用的空间比在电路内实现相同功能的单独封装的半导体管芯所占用的空间小。空间的节省自然地使得建构更紧凑的和/或在相同空间中包含更多电子部件的更加复杂仪器成为可能。许多共封装器件包含模制的外壳(housing)和引线框(lead frame)。外壳为半导体管芯提供了对诸如湿气等环境因素的保护，而引线框则被用来连接半导体管芯与电路内的外部元件。因此，由于这种结构需要多个部件，所以它不仅增加了copak的成本而且其制造也变得复杂。所以，需要有这样一种copak器件，其含有两个或更多的器件，同时减少了其组装所需的部件的数目。
技术实现思路
根据本专利技术的半导体器件包含至少两个相同或不同的半导体管芯(die)。这两个半导体管芯被共同封装在公用的外金属夹具(clip)中，所述金属夹具可作为至少一个所述半导体管芯的外连接器使用。根据本专利技术的第一个方面所述，两个相同或不同的半导体管芯被包容在一个外夹具中，所述外夹具既用作所述管芯的外壳，又用作电连接器以连接所述管芯之一与电子电路中的外部元件。明确地讲，根据本专利技术所述的共封装半导体器件包括金属容器(metalcan)，其具有基本平直的连接板(web)部分以及多个壁，所述壁限定出一个空间。可以是金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的第一半导体管芯的漏极通过导电层与所述连接板部分电连接，所述导电层可以是焊料层或导电环氧树脂层。从所述外夹具的两个相对壁的边缘伸展的两个凸起部分与诸如电路板的衬底上的相应电焊盘(pad)连接，从而将MOSFET的漏极连接至其在电子电路中的合适位置。第二半导体管芯被设置于一内夹具中，该内夹具通过绝缘层与所述外夹具的连接板部分连接，但是与其绝缘。第二半导体管芯可以是和第一半导体管芯相同的MOSFET，或者可以是在半导体芯片上形成的用于控制第一半导体管芯操作的集成电路。根据本专利技术的第一个方面所述，第一半导体管芯的厚度与内夹具和第二半导体管芯的总高度相同，从而他们各自的上表面相互共面，并且优选地与凸起部分的接触面互相共面。为了实现这一结果，可对第二半导体管芯进行打磨以减小其厚度。根据本专利技术的内夹具包括底板和多个从所述底板的边缘充分垂直伸展的壁。所述内夹具的至少一个壁包括一个伸展部分，该伸展部分被弯曲以限定出一个接触面，所述接触面优选地与所述外夹具的凸起部分共面。所述内夹具的所述接触面和衬底上的合适的焊盘(pad)接触，以将所述第二半导体管芯连接至其在电子电路内的相应位置。优选地，所述内夹具的外表面经过化学处理以形成绝缘表面，或通过电绝缘聚合物(如聚酰亚胺)层被隔离。所述内夹具的内表面上优选地涂有诸如银的良导电金属。通过使铜箔的边缘凸起以形成至少部分容纳了所述第二半导体管芯的基本垂直的壁，就可形成所述内夹具。根据本专利技术第二个实施方案所述的共封装半导体器件包含一个外夹具，该外夹具可以是与第一实施方案中所使用的金属容器基本类似的金属容器。根据第二实施方案所述的半导体器件包括至少两个相同或不同的半导体管芯，每一个管芯至少有一个主要电极通过焊料或导电环氧树脂形成的导电层与外夹具的连接板部分电导通。在这个实施方案中，外夹具既用作半导体管芯的外壳，又用作电连接器以连接器件与电子电路中的外部元件。通过以下结合附图对本专利技术的描述，本专利技术的其它特征和优点将变得更加清楚。附图的简要说明附图说明图1是根据本专利技术第一实施方案所述的半导体器件的俯视平面图。图2是从图1中的线1-1的方向看去所得到的本专利技术第一实施方案的剖视图。图3是根据本专利技术一个方面所述的内夹具的侧视平面图。图4是图3中所示内夹具的俯视平面图。图5是根据本专利技术第二实施方案所述的半导体器件的俯视平面图。图6是从图5中的线2-2的方向看去所得到的本专利技术第二实施方案的剖视图。图7示出了与衬底连接的根据本专利技术第一实施方案所述的半导体器件。图8示出了与衬底连接的根据本专利技术第二实施方案所述的半导体器件。附图的详细说明图1示出了根据本专利技术第一实施方案所述的半导体器件10。该半导体器件10包括外导电夹具12。外导电夹具12为金属容器(metal can)，其包含连接板部分(web portion)14和多个壁16，壁16从连接板部分14的边缘伸展以限定出一个空间。外夹具12可以是铜制的，优选地涂有银。第一半导体管芯18被放置在由外导电夹具12的壁16所限定出的空间之内。第一半导体管芯18可以是垂直导电的金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)，功率二极管(power diode)，绝缘栅双极型晶体管(IGBT)或类似器件。在本专利技术的第一实施方案中，第一半导体器件18是垂直导电的MOSFET，其具有源极20、栅极22以及漏极24(图2)。参照图2，第一半导体管芯18的漏极24通过导电材料层26与外导电夹具12的连接板部分14电连接。导电材料可以是焊料或导电环氧树脂。根据第一实施方案所述的半导体器件10还包括放置在由外夹具12的壁16所限定出的空间之内的内夹具28。参照图3和4，内夹具28优选地由导电金属薄片(如薄铜片)制成，并且优选地包括垂直伸展的壁30，壁30围绕其底板部分32限定出了一个空间。内夹具28还包括伸展部分34，它从夹具28的壁30之一的边缘伸展，并且被弯曲从而提供一个接触面33。内夹具28的内表面可以涂上良导电材料(如银)，并且其外表面可以经过化学处理以具有绝缘性或者被覆盖以绝缘胶膜(如聚酰亚胺)。内夹具28优选地是通过使薄铜箔的外边缘凸起以形成壁30而做成的。如此形成的壁中的一个应该具有伸展部分34，该伸展部分34随后被向外弯曲以暴露出伸展部分34的内表面，该内表面就作为接触面33。用于形成内夹具28的铜箔，其厚度应该薄于外夹具12的深度。例如，在一个优选实施方案中，所使用的铜箔的厚度约为0.100mm，而外夹具12的深度则约为0.396mm。现在参照图1和2，第二半导体管芯36位于内夹具28的壁30之内的空间中。在第一实施方案中，第二半导体管芯可以是MOSFET，其漏极(未示出)通过导电层38与内夹具28电连接，导电层38可以由焊料或导电环氧树脂(如含银环氧树脂)形成。内夹具28的壁30起到阻碍物(dam)的作用，用以防止焊料或导电环氧树脂溅到外夹具12的连接板部分14上并与其接触。第二半导体管芯36通过设置在内夹具28的底部和外夹具12的连接板部分14之间的绝缘层40而与外夹具12绝缘。在一个优选实施方案中，第一半导体管芯18的厚度约为0.350，该厚度通过导电材料26被升高到外夹具12的深度的顶部。在内夹具28的内部，第二半导体管芯36也被升高，从而使其上表面与第一半导体管芯18的上表面共面。为了获得这一结果，有可能需要使用比第一半导体管芯18薄的管芯。在一个优选实施方案中，第二半导体管芯36的厚度为0.200mm。为了获得这一厚度，在将管芯放入内容器28之前，可将管芯的背面打磨至所需的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种共封装半导体器件，包括：外导电夹持装置，其具有连接板部分和多个壁，所述壁从所述连接板部分的边缘伸展以限定出一个空间；第一半导体管芯，其至少含有两个主要电极，所述各主要电极被安放于所述第一半导体管芯的各主要表面上； 导电层，其将所述主要电极之一电连接至所述连接板部分；内夹持装置，其具有多个壁，并且被安放于所述空间之内和所述连接板部分上；第二半导体管芯，其至少部分地被安放在所述内导电夹持装置之内。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：马丁斯坦丁，
申请(专利权)人：国际整流器公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]