各种实施例的各方面涉及与集成电路(IC)一起使用的紧凑型电源封装件，更具体地，涉及一种包括易受浪涌电流影响的电路的这种IC的制造相关和/或作为制造的一部分所使用的夹。
背景技术：
许多电路被制造为IC封装件的一部分，其中操作电路位于裸片(die)中并且通过引线框架在IC封装件内支撑裸片。由于裸片有时被称为芯片，因此IC封装件也可以被称为芯片封装件。
引线框架通常是在IC封装件或芯片封装件内使用的薄金属结构，引线框架在裸片的操作电路和裸片外的电路/区域之间传送信号。例如，在包括具有裸片和电源两者的这种IC封装件的半导体器件中，电源可以通过薄导电层形式的这种引线框连接到裸片中的操作电路。在该IC封装件和相关的IC封装件中，引线框架和裸片之间的电连接的质量对于所得半导体器件的整体性能和可靠性可以是重要的。取决于在IC封装件的组装处理期间引线框架组件被物理附接和电附接得有多好，该重要性可以与性能和可靠性密切相关。
用于制造包括这种半导体器件的产品的IC封装件组装处理对于整个生产线的可靠性和实际可制造性特别重要，其中用这种使用芯片的IC器件来制造每个产品，所述芯片在电子级硅(EGS)或其他半导体材料(例如，GaAs)的单晶圆上大批量生产。例如，使用光刻技术，在晶圆上限定切割线。沿着这些切割线通过将晶圆切割成很多块，每个芯片可从单晶圆上分离开，其中每个块在成为各IC封装件的一部分之前都是一个这种芯片(或“原始芯片”)。制备芯片(或裸片)的顶表面/上表面以与导电(例如，Cu)夹形成电接触，从而形成到引线框架和外部电路的连接。
创造这种与裸片的电接触的常用方法是回流软焊，其是使用含有焊料金属和助焊剂的焊膏的工艺。无论是使用回流软焊还是其他工艺，在这种IC封装件中实现引线框架与裸片之间的品质级电连接一直是具有挑战性的。
技术实现要素：
各种示例实施例涉及诸如上面讨论问题和涉及的半导体材料以及/或者其他方面，所述其它方面可从以下与这种集成电路(IC)封装件中的引线框架和相应的裸片之间的电连接的质量有关的本公开内容中变得显而易见。
更具体的示例实施例涉及这种IC封装件，其中引线框架和裸片中的电路易受到无论在制造处理期间或是在制造后操作期间出现的诸如相对高电平电流脉冲的电源浪涌的影响。在诸如上面讨论的许多电路的情况下以及这样的示例的情况下，可能会出现这种情况，在所述示例中：电源是IC器件的一部分，并且来自电源的电源线连接到IC封装件(或者来自电源的电源线是IC封装件的一部分),并且引线框架或类似结构将电源线连接到裸片的顶表面。在这种半导体器件的制造或操作期间，从电源线传送的高电平电流脉冲可能会损坏裸片中的电路。
在更具体的示例实施例中，基于电路的装置包括IC封装件，所述IC封装件具有裸片、引线框架、导体、以及焊接成与裸片的表面连接的导电夹。包括电路的裸片被配置为经由裸片的表面区域而电连接到引线框架。裸片的表面区域具有沿着裸片表面的相邻边缘的非可焊接的钝化外部区域；并且裸片的表面区域具有从表面的中心部分直到内部区域边界布置的可焊接内部区域，其中可焊接内部区域结束于内部区域边界处，而外部区域则始于内部区域边界处。可焊接内部区域被成形或配置为具有外部区域的相对部分之间的宽度，以便经由焊料而电耦接并固定到导体。导电夹被配置为经由槽部而连接在导体与裸片的电路之间，其中所述槽部是导电夹的指状部的一部分。所述夹的指状部具有跨裸片的可焊接内部区域并向裸片的可焊接内部区域延伸的长度，导电夹的指状部被配置为用于连接到可焊接内部区域，并且导电夹的指状部延伸超出内部区域边界中的一个边界，从而沿着平行于表面区域的平面在一个方向上与外部区域的至少一部分重叠。导电夹的指状部沿着平面的另一个不同方向的宽度小于可焊接内部区域的宽度。
更具体的实施例包括可选的特征，诸如下面所讨论的那些作为上述装置的一部分可以单独使用或组合使用的特征。一个这种特征涉及所述导电夹的指状部的宽度。该宽度被配置和布置为：对由传送到所述夹的脉冲电流电平所产生的热量进行充分散热以防止脉冲电流电平导致焊料部分熔化，或者防止硅前接触区域部分过热并损坏。另一个可选特征是指状部的宽度被配置和布置为：从与平面正交的方向以自上而下的视角，对导电夹的指状部的至少一侧的可焊接内部区域的至少一部分提供检查。又一个可选特征是指状部的宽度被配置和布置为：暴露导电夹的指状部的至少一侧的可焊接内部区域的至少一部分以用于液体清洁处理，其中指状部的至少一侧的可焊接内部区域的所述至少一部分超过可焊接内部区域的宽度的约百分之十。
根据其他特定实施例，这种装置可实现为包括电源，所述电源被配置为经由导体将电力提供到裸片中的电路；并且可选地，其中裸片中的电路包括整流电路，而电源被配置为经由导体将电力提供到整流电路。
在其他特定示例实施例中，所述导体是连接到(裸片外部的)其他电路的另一个引线框架。
上面的讨论/概述并非旨在描述本公开的每个实施例或每种实施方式。下面的附图和具体实施方式也例示了各种实施例。
附图说明
结合附图考虑到以下详细描述，可以更全面地理解各种示例实施例，图中：
图1是示出根据本公开的包括IC封装件的产品的示例实施例的示意图；
图2是示出根据本公开的包括以与图1和/或本文提到的其他实施例一致的方式实现的IC封装件的基于电路的产品的一组示例性的组装阶段或制造阶段的流程图；以及
图3是针对特定IC封装示例和给定的一组制造条件而示出与本公开一致的所实现的实施例的显著性能优点的曲线图。
本文讨论的各种实施例可修改为变型形式和替代形式，而这些实施例的各个方面已经通过示例的方式在附图中示出并且将对这些实施例进行详细描述。然而，应该理解，目的不是将本公开限制于所描述的特定实施例。正相反，目的是涵盖落入包括权利要求中限定的各个方面的本公开的范围内的所有修改、等同物和替换。此外，贯穿本申请所使用的术语“示例”仅用于说明而非限制。
具体实施方式
本公开的方面被认为适用于涉及集成电路(IC)封装件的各种不同类型的装置、系统和方法。在某些实施方式中，在引线框架用于将IC封装件的裸片和裸片之外的外部电路(例如，电线、端口和其他电路)电连接且物理连接的这种环境中时，本公开的方面已经显示出是有益的。在相关的制造应用中，下面讨论的某些实施例涉及IC封装件，其中使用夹布置来连接到裸片的表面，以便：提供能够应对显著浪涌电流的高可靠连接；提供对裸片表面的暴露以用于在回流焊过程中进行清洁(例如，因为经常需要这种清洁)，其中助焊剂残留物在焊接后被去除；和/或还允许进行目视检查，这对于确保完全去除这种残留物可以是重要的。通过对使用了示例性环境的非限制性示例的以下讨论可以理解各个方面，但是各方面不限于此。
如上面一般性表征的，这种示例性环境涉及IC封装件，其中引线框架和裸片中的电路被焊接在引线框架的表面区域，并且其中该表面区域容易受到由电源浪涌(诸如，相对高电平电流脉冲)产生的过多热量的影响。例如，当电源是IC封装件/器件的一部分、并且来自该电源的电源线连接到IC封装件(或者来自电源的电源线是IC封装件的一部分)、并且引线框架或类似结构将该电源线连接到裸片时，可能出现这种情况。在制造这种半导体器件的期间，从电源线传送的高电平电流脉冲加热到破坏裸片表面处电连接质量的地步，因此可破坏裸片中的电路的能力和操作。
无论是在这些环境中和/或在其他环境中，特定示例实施例都可以提供与IC封装件的制造处理和裸片内部的电路(以及与之一起工作的相关电路)制造完成后的操作两者有关的优点。通过使用IC封装件具有裸片、引线框架、导体、以及焊接成与上所述裸片的表面连接的导电夹的上述环境，一个这种示例性的基于电路的产品包括所述裸片的表面区域，所述裸片的表面区域具有沿着裸片表面的相邻边缘的外部区域并且具有从所述表面的中心部分直到内部区域边界布置的可焊接内部区域，其中可焊接内部区域结束于所述内部区域边界处，而所述外部区域则始于所述内部区域边界处。可焊接内部区域被成形或配置为具有外部区域的相对部分之间的宽度，以便经由焊料电耦接并固定到所述导体。导电夹被配置为经由槽部连接在所述导体与所述裸片的电路之间，所述槽部是导电夹的指状部的一部分。所述导电夹的指状部具有跨裸片的可焊接内部区域并向裸片的可焊接内部区域延伸的长度，被配置为用于连接到可焊接内部区域，并且导电夹的指状部延伸超出所述内部区域边界中的一个边界，从而沿着平行于表面区域的平面在一个方向上与外部区域的至少一部分重叠。此外所述夹的指状部(沿着所述平面的另一个不同方向)的宽度小于可焊接内部区域的宽度。
使用具有凹入式构件(或槽)的夹的这种延伸部(或指状部)的实施例的优点众多，所述凹入式构件在可焊接内部区域之上和之外延伸，这些优点包括：允许从所述夹的指状部进行充分散热以便耗散特定水平的热量，这在焊接过程期间可以是重要的；和/或在焊接处理之后，对可焊接内部区域进行清洁/检查。尽管不是对所有实施方式都是必需的，但对于要求最苛刻的应用而言，所述指状部实现为：具有充足的导热物质(例如，铜或铜合金)来散热；具有充足的接触区域经由所述槽来与裸片中的电路进行品质级电连接；并且具有使得所述指状部足够狭窄的伸长，使得可焊接内部区域的至少一侧(优选为所述指状部的每一侧以及裸片与槽接触区域的所有侧)被暴露以在焊接处理之后进行清洁/检查。尽管可以使用其它形状(例如，椭圆形、圆形、多边形)，但是因为所述裸片与槽接触区域的所有侧被暴露以用于在焊接处理之后进行清洁/检查，所以当所述裸片与槽接触区域的形状符合可焊接内部区域的形状时，所述裸片与槽接触区域的形状为矩形或类似正方形的形状是有益的；同时如上所述，这允许与所述裸片表面有充足的接触区域、并且允许用充足的导热物质进行散热。在各种应用中，所述夹的指状部的狭窄宽度(从沿着所述裸片的表面的平面正交的方向以自上而下的视角)被配置和布置为在所述指状部的每个相对侧，使可焊接内部区域暴露至少10％到15％(例如，在沿着所述表面的中心轴对齐的所述槽的宽度尺寸处，所述指状部与可焊接内部区域重叠约25％到62％)。在某些实施例中，所述指状部被伸长为延伸至少3％到5％而超过可焊接内部区域的远边界(该远边界位于界面处，其中可焊接内部区域结束于该界面处、而裸片表面的外部(周边)区域始于该界面处)。
在一个实验性/特定应用的示例中，非限制性尺寸说明如下。可焊接内部区域的表面被设置为在0.85mm2到0.95mm2的范围内(例如，各x/y尺寸在该范围内的正方形)。所述指状部(在所述槽的宽度尺寸处)的重叠宽度在0.40mm到0.50mm的范围内，所述指状部被伸长为延伸超过可焊接内部区域的远边界(例如，0.005mm到0.010mm、0.008mm到0.013mm、或0.010mm到0.020mm)。对于不关心IC封装件内的实际状态的一些应用而言，所述指状部的伸长量可比上述示例更进一步延伸。在任何情况下，该实验性/特定应用的示例实施例都提供足够的散热，其中所述槽与可焊接内部区域接触了所述可焊接内部区域的宽度的45％到55％、并且可焊接内部区域暴露了22％到25％(考虑到指状部相对侧的暴露)。
在以下关于这些上述环境的各种具体细节的进一步描述中，本领域技术人员将会理解，可以在不实现或依赖于以下给定的这种具体细节的情况下，实施一个或多个其他示例和/或这些公开的示例变型。在其它情况下，未详细描述众所周知的特征，以免混淆对本文的示例的描述。为了便于说明，可以在不同的图中使用相同的附图标记来指代相同的元素或者相同元素的附加实例。而且，虽然方面和特征在一些情况下可以在单独的附图中描述，但是应当理解，来自一个附图或实施方式的特征可以与另一个附图或实施方式的特征组合，即使该组合没有被明确示出或描述为组合。
还应当理解，在示例中使用的某些术语不应被解释为限制在最严格的可能环境中。一个示例涉及诸如上部/下部、左/右、顶/底、和以上/以下的定向术语，而这些术语在本文中可以用于指代图中所示的元件的相对位置。应该理解，术语仅为方便起见而使用，而在实际使用中，所公开的结构的取向可以不同于图中所示的取向。因此，术语不应该以限制的方式来解释。
现在转到为方便讨论而示出的具体实施例，图1是根据本公开的示意图，图1示出了包括IC封装件100的基于电路的产品的相关部分的示例实施例，其中IC封装件100具有位于保护性(例如，塑料)主体105内部的操作电路，在保护性主体105中固定有包含电路的裸片110。因此，基于电路的产品或器件包括：IC封装件100，其具有裸片110以及包括具有第一引线框架112和第二引线框架114(更通常地，两个引线框架中的任何一个也可以实现为另一种类型的导体)的引线框架结构的各种其他组件/方面；导电夹120，其焊接为与裸片110的顶表面连接。裸片110经由顶表面区域的可焊接内部区域120A而电连接到第二引线框架112，所述可焊接内部区域120A可认为是整个顶表面区域的子集。可以看到表面区域的外部区域沿着裸片表面的相邻边缘(例如，沿着四边上表面区域的两个边缘或四个边缘)延伸，其中可焊接内部区域120A被限定为从表面的中心部分直到内部区域边界，可焊接内部区域结束于所述内部区域边界处，而外部区域则始于所述内部区域边界处。可焊接内部区域被成形为或配置为具有外部区域的相对部分之间的宽度，以便经由焊料而电耦接并固定到导体。导电夹被配置为经由槽部而连接在导体和裸片的电路之间，所述槽部是导电夹120的指状部130的一部分。指状部130具有跨裸片的可焊接内部区域并向裸片的可焊接内部区域延伸的长度(如图1所示从左到右)。指状部130还被配置为用于连接到可焊接内部区域120A，使得指状部130延伸超出内部区域边界中的一个边界(例如，远端边界)，从而沿着平行于表面区域的平面在一个方向上与外部区域的至少一部分重叠。从沿着该平面的另一个不同(例如，垂直)方向的视角看，指状部130宽度小于可焊接内部区域的宽度。
图2是示出根据本公开的基于电路的产品的一组示例性的组装阶段或制造阶段的流程图，所述基于电路的产品用于使用与图1和/或本文提及的其他实施例一致的方式实现的IC封装件的单一结型整流器。在阶段202和204处，当处理具有与可焊接内部区域220A相对应的正方形表面的裸片210时，示出了引线框架212和214。在阶段206处，夹220(具有指状部230)连接在引线框架214和可焊接内部区域(或部分)220A之间。在阶段208处，示出了在阶段206中示出的组件被封装或容纳在塑料主体205中，并且示出了裸片210中的单一结型整流器(电路)，其中裸片210包括(和/或连接到)阴极侧的引线框架212和阳极侧的引线框架214。
图3是针对特定的IC封装示例和给定的一组制造条件、并假设60A的浪涌电流的曲线图。该曲线图示出了与本公开的实施例的上述内容中的某些内容相关的显著和令人惊讶的性能优点。与上述实施例一致并且使用一个具有上述实验性/特定应用的示例中的尺寸(例如，0.90mm2的正方形可焊接内部区域、以及接触可焊接内部区域的槽跨可焊接内部区域的宽度45％到55％)的特定的非限制性实施例，与不采用这种有利特征(例如，如上文所表征的狭窄且延伸的指状部)的替代性实施方式相对应的其他绘制线304、306和308相比，对于上述实验性/特定应用的实施例，所述优点中的每一个均实现并且这些优点所包括的不止是充分的检查和清洁、以及如图3的绘制线302所示的充分散热。
具有这些绘制线的曲线图示出了焊接材料(PbSn5Ag2.5)的熔点，如果可能则不应超过该焊接材料的熔点；虚线表示这个极限是300℃。整流二极管的正向浪涌电流的要求(最大(峰值或浪涌)正向电流或IFSM)是具有对抗8.3ms到10ms的正弦波形状的正向电流脉冲的鲁棒性。这是使用(例如，在开关模式电源中使用)的必要条件。测试电流可以非常高(例如，大于约30A-45A的浪涌电流)，使得在裸片中的电路的结区中消耗大量功率。当引线接合器件由于金属导线熔化而失效时，在夹式接合器件中的硅则常常由于过热而失效。其原因是脉冲长度非常短，在这个时间段不允许热量传播很远。因此，硅接触或接触焊料将熔化并导致器件发生不可逆的损坏。与本公开一致的实施例通过增加结周围的材料(例如，正面上的硅接触或夹接触)的热容来提高IFSM等级，同时允许在回流焊之后进行充分的检查和/或清洁。
在考虑这种裸片与夹接触的构造时，如果检查/清洁不重要，则该构造可以通过使可焊接内部区域的全部或绝大部分与夹接触(例如，在内部区域的整个宽度上延伸)来最大化散热方面。如绘制线304(其对应于超大夹，该超大夹悬垂于所述夹的相对侧上并且具有非电活性的额外热物质)所示，这种替代性方法提供了更加充分的散热，并且添加该悬垂物能够降低峰值温度，如图所示。
替代性的小夹设计(例如，狭窄的指状部下伸以接触内部区域边界，其中槽的远端不达到超出内部区域边界的延伸)导致峰值温度在330℃到350℃之间，因此超过了300℃限制。即使夹的厚度在裸片接触区域周围局部增加，也会出现这种图示结果。因此与结合上述实施例所讨论的优点一致，绘制线302对应于上述实验性/特定应用的示例，因此示出了使用夹的狭窄指状部下伸以接触内部区域边界，其中槽的远端达到所述夹的超出内部区域边界的延伸。该绘制线302显示了温度上升被限制在300℃以下。
本领域技术人员将认识到，除非另有说明，否则本说明书(包括权利要求书)中使用的各种术语意味着本领域的普通含义。例如，通过可示出为(或使用如下术语)：块、模块、器件、系统、节点、元件、和组件的各种电路或电路系统，说明书描述和/或说明了对实现所要求保护的本公开有用的方面，其中应当理解这些术语指的是如本文所述的电路和/或电路系统的半导体区域。这样的电路或电路系统与其他元件一起使用，以例示可以如何通过结构、步骤、功能、操作、活动等形式来执行某些实施例。在某些实施例中，这些被说明项目代表如结合包括上述构造的产品的制造所描述的更复杂的过程/算法；并且通过这些更复杂的过程/算法，执行了相关步骤和制造操作(例如，与回流焊等相关的步骤和制造操作)。本说明书还可以引用不意味着结构的任何属性的形容词(“第一[结构类型]”和“第二[结构类型]”)，在这种情况下形容词仅仅用于英语语言在先以区分开一个这样的结构与另一个这样的同名结构。
基于上述讨论和说明，本领域技术人员将容易地认识到，可以在不严格地遵循本文所说明和描述的示例性实施例和应用的情况下，对各种实施例进行各种修改和改变。例如，附图中示例的方法可以涉及以各种顺序执行的步骤，其中保留了本文的实施例的一个或多个方面、或者可以涉及更少或更多的步骤。这样的修改不脱离本公开的各个方面(包括权利要求中提出的方面)的真实精神和范围。