电子器件的制作方法_2

文档序号:8382472阅读:来源:国知局
,所有电极可以布置在半导体元件101的一个主表面上。当如下面进一步描述的那样,将半导体元件101、102集成到一个电子器件中时,以此方式布置电极可以是有利的。
[0022]根据一个实施例,半导体元件102可以包括两个电极104。两个电极104可以布置在半导体兀件102的彼此相对的两个主表面上。
[0023]根据一个实施例,半导体元件101可以包括基于II1-V的半导体材料,例如GaN。在其它实施例中,半导体元件101可以包括其它合适材料或材料组成。
[0024]在一些实施例中,半导体元件101可以包括高电子迁移率晶体管(HEMT)。
[0025]在一些实施例中,半导体元件102可以包括特别是续流二极管的二极管、MOSFET或IGBT。在其它实施例中,半导体元件102可以包括本领域公知的功能性。
[0026]图1B示出了布置在半导体元件101上的衬底105。衬底105例如可以包括引线框架、印刷电路板(PCB)或直接键合铜(DBC)。在一个实施例中,衬底105可以包括多个接触105A、105B、105C,该多个接触被设计成电接触电极103A、103B、103C。衬底105可以经由焊接、导电膏剂或胶、导电胶类型、扩散焊接或本领域公知的任何其它合适工艺连接到半导体元件101。
[0027]衬底105可以具有任何合适形状,例如,接触105A、105B、105C不必一定呈现如图1B示意性绘出的规则形状。在一些实施例中,衬底105可以包括如铝、镍、银、金或铜的金属,或者在其它实施例中,衬底105可以包括金属合金或其它合适导电材料。接触105A、105B、105C例如可以被设计成覆盖电极103A、103B、103C的表面的大部分或甚至全部。这可以提高电子器件100的电性能和热性能。
[0028]衬底105可以包括延伸到半导体元件101的区域之外的多个引线。这些引线可以被设计成将电子器件100连接到PCB。根据一个实施例,可以经由通孔技术来实现该连接。引线可以是弯曲的,并且不必一定布置在一个平面中,而是可以布置在不同的平面中。例如,一些引线可以弯曲,使得它们与其它引线并行地但在其它引线之上或之下的平面中延伸到半导体元件101的区域之外。
[0029]图1C示出了在衬底105之上和之下的半导体元件101、102的布置,使得衬底105被夹在两个半导体元件之间。半导体元件102可以使用与连接上述半导体元件101时的相同技术来连接到衬底105。图1C进一步示出键合夹片(bonding clip) 106,该键合夹片被设计成使半导体元件102上的电极电连接到衬底105,该半导体元件102上的电极并不直接接触衬底。该夹可以经由焊接、导电膏剂或胶、导电胶类型、扩散焊接或本领域公知的任何其它合适工艺接触到半导体元件102上的电极。
[0030]在一些实施例中,键合夹片106可以包括如铝、镍、银、金或铜的金属,或者在其它实施例中,键合夹片106可以包括金属合金或其它合适导电材料。特别地,键合夹片106可以包括与衬底105相同的材料。
[0031]根据一个实施例,键合夹片106可以包括单个结构元件。根据另一实施例,键合夹片106由多于一个的连接的结构元件组成。此外,键合夹片106可以具有任何合适的形状和定向。
[0032]键合夹片106可以被设计成覆盖电极104的大部分或全部。这可以提高电子器件100的电性能和热性能。
[0033]根据一个实施例,半导体元件102可以连接到衬底105B,使得半导体元件102的正极与源极电极103B电接触。键合夹片106用于将半导体元件102的负极连接到衬底105A并且因此连接到漏极电极103A。
[0034]使用具有大接触面积的键合夹片而不是键合线可以提高导电性和导热性,并因而提高电子器件100的性能。使用键合夹片而不是键合线因此可以是必需的,以便高效地使用包括如GaN的基于II1-V的半导体材料的半导体元件101。
[0035]图1D示出沿图1C所示的箭头Al的视图。如所见,键合夹片106可以用于将半导体元件102的相对侧上的电极连接到衬底105。
[0036]图1E示出沿图1C所示的箭头A2的视图。图1E进一步示出根据电子器件100的一个实施例的密封剂107,该密封剂密封半导体芯片101、102、键合夹片106和衬底105的一部分。这样的电子器件100可以称为系统级封装(SIP)。图1E所示的电子器件包括具有水平晶体管结构的半导体元件101和具有垂直晶体管结构的半导体元件102。在一个实施例中,衬底105和夹片106从密封材料107部分地露出。
[0037]根据一些实施例,电子器件100可以遵循如T0-220或T0-247或T0-264的晶体管外形或另一晶体管外形。
[0038]在一些实施例中,电子器件100可以包括图1E中未示出的其它元件。
[0039]根据一个实施例,电子器件100为信号转换器或反相器。
[0040]电子器件100的实施例可以提供若干优势,诸如允许在一个壳体中的更高度集成、由于引线框架或DBC构造而提供更好的导热性和导电性、以及由于电极和引线之间的直接连接而减小电感。
[0041]在图2A-图2D中,示出电子器件的实施例200A、200B。如图2A所示,电子器件200A可以包括第一半导体元件201、第二半导体元件202和衬底205。衬底205可以包括两个电断开的部分,其中在一个实施例中,第一部分可以包括弓I线205A、205B、205C,第二部分可以包括支架20?,在支架20?上布置半导体元件201、202。
[0042]半导体元件201可以以源极朝下的配置布置在支架20?上,也就是,源极电极面向支架20?并电连接到支架20?。漏极电极203A和栅极电极203B背向支架20?地布置在半导体元件201的顶表面上。相反,半导体元件202可以以漏极朝下的配置布置在支架20?上,也就是,漏极电极面向支架20?并电连接到支架20?。源极电极208A和栅极电极208B背向支架20?地布置在半导体元件202的顶表面上。
[0043]根据该实施例200A,可以使用键合线来创建顶部电极203A、203B、208A、208B与引线205A、205B、205C之间的电连接。
[0044]根据一个实施例,半导体元件201可以包括基于II1-V的半导体材料,特别是GaN,并且可以配置为支持大于200V的高电压的HEMT。半导体元件202可以包括Si或SiC,并且可以配置为低于200V的低电压的功率MOSFET。根据其它实施例,半导体元件201和202可以与上面相反地布置,也就是,半导体元件202可以配置为上述的HEMT,半导体元件201可以配置为上述的功率MOSFET。
[0045]根据一些实施例,可以通过键合夹片替代键合线209的一些或全部。在图2B所示的实施例200B中,使用键合夹片206A、206B来实现至功率电极203A(源极电极)和208A(漏极电极)的电连接。注意,键合夹片206A也连接到栅极电极208B。如上述,使用键合夹片代替键合线可以是有利的。
[0046]衬底205和键合夹片206A、206B可以包括如铝、镍、银、金或铜的金属,或金属合金,或任何其它合适导电材料。键合夹片可以包括单个结构元件或可以由多于一个的连接的结构元件组成。
[0047]如图2C所示,密封剂207可以用于电子器件的实施例200A、200B中以提供保护。根据一些实施例,密封剂207可以仅部分地密封支架205D。特别地,支架205的包括通孔的部分可以伸出密封剂207之外。
[0048]图2D示出电子器件200B的侧视图。注意,衬底205的第一部分和第二部
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