本发明专利技术涉及一种封装的功率晶体管器件（100），其具有引线框，所述引线框包括扁平板片（110）和被所述板片隔开的共面扁平条带（120），所述板片具有第一厚度（110a），并且所述条带具有比所述第一厚度更小的第二厚度（120a），所述板片和条带具有端子（212；121a）。一种场效应功率晶体管芯片（210），其具有第三厚度（210a），在所述芯片一侧的第一和第二接触焊盘，以及在所述芯片相反侧的第三接触焊盘（211），所述第一焊盘被连接到所述板片，所述第二焊盘被连接到所述条带，并且所述第三焊盘与所述端子共面。板片与条带之间厚度差异以及芯片与端子之间的间隔由封装化合物（130）填充，其中所述化合物具有与所述板片表面（111）共面的表面（101），以及与所述第三焊盘（211）和端子（212；212a）共面的相反表面（102），所述表面之间的距离（104）等于所述第一（110a）和第三（210a）厚度的总和。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】超薄功率晶体管和具有定制占位面积的同步降压变换器
本专利技术主要涉及半导体器件及其工艺领域，更具体的，涉及非常薄但是具有良好热效率的电源模块的系统结构和制造方法。
技术介绍
在受欢迎的功率开关器件的族系之中，其中一种是DC-DC电源电路，尤其是开关模式电源电路一类。特别适合用于涌现出的功率输送需求的是同步降压变换器，其具有串联连接并通过共同的交换节点耦合在一起的两个功率MOS场效应晶体管（FET）。在降压变换器中，控制FET芯片连接在电源电压VIN与LC输出滤波器之间，并且同步FET芯片连接在LC输出滤波器与接地电位之间。控制FET芯片与同步FET芯片的栅极连接到包括集成电路（IC）的半导体芯片，其中集成电路作为变换器的驱动器，驱动器反过来连接到控制器IC。优选地，驱动器和控制器IC两者集成在单一芯片上，该单一芯片也连接到地电位。对于当今的许多功率开关器件来说，功率MOSFET芯片与驱动器芯片和控制器IC被组装为单独的组件。通常每个芯片连接到金属引线框的矩形或方形焊盘；作为输出端子的焊盘被引线包围。所述引线往往形成为不具有悬臂延伸，并且设置在四方扁平无引线（QFN）或小外形无引线（SON）器件中。从芯片到引线的电气连接由键合线提供，由于键合线的长度和电阻，键合线引入明显的寄生电感到功率电路。每个组装件通常封装在塑料封装中，并且封装后的组件用作用于电源系统的板组装的分立构筑块。在其他功率开关器件中，功率MOSFET芯片和驱动器-控制器IC水平并排组装在引线框焊盘上，其反过来又被充当器件输出端子的引线四面包围。引线以QFN或SON的方式形成。芯片与引线之间的电气连接由键合线提供。器件封装在塑料封装中。在一些最近引进的先进组装件中，夹子替代许多连接线。这些夹子是宽的，并引入最小的寄生电感。不过，在具有垂直电流流动的功率MOSFET芯片中，夹子需要将控制FET芯片的前金属连接到同步FET芯片的引线框。这种方法占用面积，并增加模块的占位面积。在另一个最近引入的功率MOSFET组装件中，通过为功率芯片提供组装件焊盘分为两部分的引线框而避免使用连接夹子和键合线，该功率芯片具有第一和第二端子在一个管芯侧，并且第三端子在相反管芯侧。芯片被翻转组装在引线框焊盘上（利用注射器分配的金属凸点或焊膏），以便使第一端子接触一个焊盘部分，并且第二端子接触其他焊盘部分。这两个引线框部分具有弯曲的边缘，以便在翻转组装后，该边缘变成与第三端子共面；因此，所有三个MOSFET端子可以连接到印刷电路板（PCB）。在这种连接后，引线框焊盘远离PCB，但由于它被分为服务于两个管芯端子的两个部分，散热片不能连接到焊盘。在另一个最近引入的功率MOSFET封装中，向引线框提供分为两个部分的扁平焊盘，其可以被连接到PCB。功率芯片的第一和第二端子连接到这些焊盘部分。远离引线框焊盘的第三芯片端子接触金属夹子，该金属夹子具有朝引线框的引线弯曲的边缘，从而允许所有三个管芯端子组装在PCB上。夹子由金属制成，该金属厚到足以允许用于冷却第三芯片端子的散热片连接到夹子。因此，该MOSFET封装具有引线框-芯片-芯片的三个地层结构。
技术实现思路
申请人意识到非常薄，但仍提供接近理论最大值的热性能和电气效率的功率变换器在市场中的广泛应用，例如掌上电脑、笔记本电脑、汽车以及需要MOS场效应晶体管（FET）封装和变换器的医疗产品，。申请人看到包括引线框、芯片和芯片的厚度的现有MOSFET的三个地层结构，这对许多新兴的应用来说太厚了。此外，这些器件往往担负寄生的电和热电阻，因此，距离达到最大热性能和电气效率还有一定距离。作为客户友好使用的额外新兴需求，申请人意识到功率FET封装应当优选允许在印刷电路板（PCB）中直接实施，而没有首先更改占位面积的麻烦。当申请人发现连接到引线框的FET芯片的两地层组装件导致具有第一、第二或第三端子在封装的一侧，和第一、第二或第三端子在封装的相反侧的封装，其中在相反侧面上的端子能够用于强冷却，申请人解决了降低高功率MOSFET封装的总体厚度的问题。在所述相反侧面上的专用端子通过在具有截然不同厚度的两部分的引线框焊盘上组装FET芯片实现；在封装后，较薄部分在绝缘材料涂层下被屏蔽，保留未屏蔽的较厚部分裸露并用于冷却。在示例性优选实施例中，第一端子是FET的源极，第二端子是漏极，并且第三端子是栅极；所有三个端子在一个封装侧面上示出，并可用于连接到PCB；在所述封装的相反侧面上的专用端子是FET的源极，其连接到较厚的引线框部分。因此，在总体厚度小于0.5mm的示例性实施例中，封装具有两个地层结构，和由芯片厚度和厚引线框部分的厚度总和组成的厚度。当冷却时，例如通过连接到厚引线框部分的散热片，该FET封装可以处理高达35A的电流。示例性两地层EFT管芯封装的构造开始于具有两个扁平部分的引线框焊盘；第一部分具有第一厚度，以及第二部分具有小于第一厚度的第二厚度。两个部分的一个表面是共面的，从而提供用于连接FET芯片的平面；相反表面呈现出由厚度差异产生的台阶。下一步，FET管芯穿过焊盘部分连接；作为例子，源极连接到第一部分，且栅极连结到第二部分；优选连接方法是焊接丝网印刷。接着，金属部件添加到焊盘部分的共平面表面，作为两个部分的端子（优选使用焊接丝网印刷）。选择连接端子的高度，以便该端子和未连接管芯表面共面；在该例子中，未连接管芯表面是FET漏极。在下列封装工艺中，前述厚度台阶用封装化合物填充，较薄焊盘部分的表面掩藏在绝缘材料下面，且较厚焊盘部分的表面保持裸露。因此，这种裸露引线框表面可用于散热片的连接，该散热片用于直接冷却由FET的可操作电流导致的热量。附图说明图1示出本专利技术实施例的具有透明封装化合物的功率场效应晶体管（FET）封装组件的顶面透视图。图2示出与图1实施例相同的实施例的具有透明封装化合物的功率FET封装组件的底面透视图。图3示出另一个实施例的具有透明封装化合物的功率FET封装组件的顶面透视图。图4示出与图3实施例相同实施例的具有透明封装化合物的功率FET封装组件的底面透视图。图5示出从底面观看的功率FET封装组件的另一个实施例，其示出明显比可用板片和条带面积小的芯片。图6示出图5的实施例，其具有模式化的沉积金属层以适合在PCB上的组件的常规占位面积。图7示出从底部观看的另一个实施例。双芯片是用于同步降压变换器的构造块，其具有引线框的较厚板片作为裸露在顶侧的开关节点（未示出）。图8到12示出用于功率FET的两地层封装组件的制造工艺流程的特定步骤。图8示出引线框的共面表面的透视图，所述引线框共面表面具有第一厚度的扁平板片和具有比第一厚度更小的第二厚度的扁平条带。图9示出施加于图8的引线框板片和条带的连接材料补片的透视图，连接材料例如焊膏。图10示出连接到图9的引线框的功率FET芯片的透视图。图11示出包括与图10的引线框对齐的端子的多片部件，其被准备用于连接到引线框的步骤。图12示出在连接端子之后且在将组合件密封在封装材料之前，在引线框上的芯片组合件。具体实施方式图1和图2示出本专利技术的示例性实施例，旨在用于在基板例如母板上的组合件的半导体功率器件的封装。封装对于封装处理大电流（例如，20到35A）并因此生成明显热量的功率场效应晶体管（FET）本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种场效应晶体管封装组件，其包括：引线框；组装在所述引线框上的场效应晶体管；以及封装所述组装晶体管的封装材料，以便第一端子、第二端子和第三端子裸露在所述封装组件的一侧，并且所述第一、第二或第三端子也裸露在所述封装组件的相反侧。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.04.07 US 13/082,1471.一种功率晶体管封装组件，其包括：引线框，其包括扁平板片和与所述扁平板片隔开的共面扁平条带，所述扁平板片具有第一厚度，并且所述条带具有比所述第一厚度小的第二厚度，所述扁平板片和条带具有端子；具有第三厚度的场效应功率晶体管芯片，第一接触焊盘和第二接触焊盘在所述芯片的一侧，并且第三接触接触焊盘在相反芯片侧，所述第一接触焊盘连接到所述扁平板片，所述第二接触焊盘连接到所述条带，并且所述第三接触焊盘与所述端子共面；以及封装化合物，其填充扁平板片与条带之间厚度差异以及芯片与端子之间的间隔，其中所述封装化合物具有与所述扁平板片共面的表面，以及与所述第三接触焊盘和所述端子共面的相反表面，所述封装化合物的所述表面之间的距离等于所述第一厚度和第三厚度的总和。2.根据权利要求1所述的封装组件，其进一步包括连接到所述引线框的扁平板片的散热片。3.根据权利要求1所述的封装组件，其中所述第一接触焊盘与所述引线框的扁平板片的连接以及所述第二接触焊盘与所述引线框的条带的连接包括材料层，所述材料层的材料从包括焊料、导电粘合剂、z轴导体、碳管和石墨烯材料的组中选择。4.根据权利要求3所述的封装组件，其中通过从包括焊料、导电粘合剂、z轴导体、碳管和石墨烯材料的组中选择的材料层，所述端子连接到所述扁平板片和条带。5.根据权利要求1所述的封装组件，其中所述引线框和所述端子由相同的金属制成。6.根据权利要求1所述的封装组件，其中所述引线框和所述端子由不同的金属制成。7.根据权利要求1所述的封装组件，其进一步包括成型为覆盖所述第三接触焊盘和所述端子的沉积金属层。8.根据权利要求7所述的封装组件，其中所述沉积金属层的金属从包括锡，铜，铜、镍和锡的连续层，铜、镍和金的连续层以及难熔金属和铝的连续...
【专利技术属性】
技术研发人员：J·A·赫尔嵩末，O·J·洛佩斯，J·A·浓趣勒，
申请(专利权)人：德克萨斯仪器股份有限公司，
类型：
国别省市：
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