半导体封装和方法与流程

文档序号:36830238发布日期:2024-01-26 16:44阅读:14来源:国知局

背景技术
::1、半导体封装可在壳体中包括一个或多个半导体装置。封装可包括:基底或引线框架,一个或多个半导体装置被安装在所述基底或引线框架上;和外接触器,被用于将半导体封装安装在重分布板(诸如,印刷电路板)上。封装还包括从半导体装置到基底或引线框架的内部电气连接。壳体可由塑料模制成型化合物形成,所述塑料模制成型化合物覆盖半导体装置和内部电气连接。2、公布的us专利申请us 2004/0212057 a1公开了一种半导体部件,所述半导体部件包括壳体和布置在壳体中的至少两个半导体芯片。3、期望这样的半导体封装:所述半导体封装包括增加的功能并且当被安装在更高级板(诸如,电路板)上时占用更小的面积。技术实现思路1、根据本发明,提供一种半导体封装,所述半导体封装包括下表面,所述下表面包括低压接触焊盘、高压接触焊盘、输出接触焊盘和至少一个控制接触焊盘。半导体封装还包括至少一个半桥电路,所述半桥电路包括具有第一主表面的第一晶体管装置和具有第一主表面的第二晶体管装置,第一晶体管装置和第二晶体管装置按照电气方式在输出节点串联耦合。半导体封装还包括至少一个控制装置,所述控制装置按照电气方式耦合到第一晶体管装置和第二晶体管装置。第一晶体管装置的第一主表面和第二晶体管装置的第一主表面被布置为基本上垂直于半导体封装的下表面。2、半导体封装包括功率级,所述功率级包括半桥电路和一个或多个控制装置。控制装置可包括用于驱动第一晶体管装置和第二晶体管装置的栅极的栅极驱动器电路。控制装置按照电气方式连接到第一晶体管装置和第二晶体管装置的栅极。控制焊盘中的一个或多个按照电气方式连接到栅极驱动器电路。3、在一些实施例中,控制装置还包括用于提供另外的辅助功能(例如,用于源极感测)的电路。在这些实施例中,控制焊盘中的一个或多个提供按照电气方式连接到辅助电路的辅助接触焊盘。4、在一些实施例中,提供第一控制装置,所述第一控制装置包括栅极驱动器电路并且能够被称为栅极驱动器,并且提供第二控制装置,所述第二控制装置包括控制电路。5、半导体封装适合于垂直安装,因为包括低压接触焊盘、高压接触焊盘、输出接触焊盘和至少一个控制接触焊盘的封装的下表面被布置为基本上垂直于第一晶体管装置和第二晶体管装置中的每个晶体管装置的第一主表面。低压接触焊盘、高压接触焊盘、输出接触焊盘和所述至少一个控制接触焊盘提供半导体封装的外接触器,所述外接触器使封装能够被安装在更高级电路板(例如,印刷电路板)上,以使得第一晶体管装置和第二晶体管装置的第一主表面被相对于更高级电路板的主表面垂直地(即,按照垂直方位)布置。这减小由半导体封装占用的板上的面积。换句话说,封装具有更小的覆盖区(footprint)。6、低压接触焊盘、高压接触焊盘、输出接触焊盘和所述至少一个控制接触焊盘基本上彼此共面,并且每个可包括可由软焊料润湿的可焊接最外表面。所述半导体封装可被称为垂直封装。垂直安装布置是有用的,因为与晶体管装置的第一主表面被布置为平行于包括接触区域的封装的下表面和电路板的第一主表面的封装相比,该封装在电路板上需要更小的面积。因此,提供半导体封装,所述半导体封装包括功率级和增加的功能并且由于垂直安装方位而在更高级电路板上占用更小的面积。7、在一些实施例中,控制装置包括第一主表面,所述第一主表面被布置为基本上垂直于半导体封装的下表面。8、在一些实施例中,半导体封装还包括第一引线、第二引线和第三引线。引线每个可具有基本上平面片的形式。引线也可被称为夹子(clip)。第一引线具有内表面,所述内表面基本上垂直于下表面和形成低压接触焊盘的下侧面延伸。第二引线具有内表面,所述内表面基本上垂直于下表面和提供高压接触焊盘的下侧面延伸。第三引线具有第一内表面和与第一内表面相对的第二内表面,并且下侧面在第一内表面和第二内表面之间延伸。第三引线的下侧面提供半导体封装的输出焊盘,并且沿侧向在低压接触焊盘和高压接触焊盘之间被布置在半导体封装的下表面中。9、第一晶体管装置被安装在第一内表面上并且第二晶体管装置被安装在第三引线的第二内表面上,从而第三引线提供输出节点。相应第一晶体管装置和第二晶体管装置的第一主表面被布置为基本上彼此平行,并且被布置在叠层中。第一引线被布置在第一封装侧面,并且第二引线被布置在与第一封装侧面相对的第二封装侧面。10、第一引线具有与内表面相对的外表面,并且下侧面在内表面和外表面之间延伸。类似地,第二引线具有与内表面相对的外表面,并且下侧面在内表面和外表面之间延伸。第一引线和第二引线的外表面可至少部分地从提供半导体壳体的模制成型化合物暴露,并且可被用于从半导体封装的垂直地布置的两侧提供冷却。另外的散热器或翅片可被附着到外表面中的一个或多个。11、除了第一晶体管装置和第二晶体管装置和控制装置之外,第一引线和第二引线的内表面以及第三引线的第一内表面和第二内表面被模制成型化合物覆盖,并且因此被表明为内表面。12、第一引线和第二引线的内表面和外表面以及第三引线的第一内表面和第二内表面是主表面,并且相应引线的下侧面是次表面,因为它的面积小于相应引线的主表面的面积。13、在这种布置中,第一晶体管装置和第二晶体管装置被布置在第三引线的相对表面上。第一引线和第二引线被布置在封装的相对侧面,并且第三引线朝着封装的中心被布置在第一引线和第二引线之间。第一引线被布置在第一晶体管装置上,并且第二引线被布置在第二晶体管装置上。第一引线、第二引线和第三引线以及第一晶体管装置和第二晶体管装置能够被视为被布置在叠层中,所述叠层具有平行于半导体封装的下表面延伸的堆叠方向。14、在一些实施例中,所述至少一个控制接触焊盘被与低压接触焊盘布置在共同平面中,所述平面基本上垂直于封装的下表面并且平行于第一晶体管装置的第一主表面延伸。所述至少一个接触焊盘和低压接触焊盘被布置在输出接触焊盘的同一侧,即沿侧向与第三引线的第一内表面相邻。15、在一些实施例中,所述至少一个控制接触焊盘被与高压接触焊盘布置在共同平面中,所述平面基本上垂直于封装的下表面并且平行于第一晶体管装置的第一主表面延伸。所述至少一个接触焊盘和高压接触焊盘被布置在输出接触焊盘的同一侧,即沿侧向与第三引线的第二内表面相邻。16、在一些实施例中,所述至少一个控制接触焊盘被与输出接触焊盘布置在共同平面中。所述至少一个接触焊盘可形成行,所述行具有输出接触焊盘。17、在一些实施例中,提供两个或更多个控制接触焊盘,并且控制接触焊盘中的至少一个被与高压接触焊盘布置在共同平面中,例如形成第一行,所述平面基本上垂直于封装的下表面并且平行于第一晶体管装置的第一主表面延伸,并且控制接触焊盘中的另外的至少一个被与输出接触焊盘布置在共同平面中,例如形成第二行,所述平面基本上垂直于封装的下表面并且平行于第一晶体管装置的第一主表面延伸。第一行和第二行沿侧向彼此分隔开,并且基本上平行于彼此延伸。18、在一些实施例中,低压接触焊盘、高压接触焊盘和输出接触焊盘每个是细长的,并且基本上平行于彼此延伸。低压接触焊盘、高压接触焊盘和输出接触焊盘每个可具有条状形式,例如矩形形状。19、在一些实施例中,低压接触焊盘、高压接触焊盘和输出接触焊盘每个是细长的、条状形式(诸如,矩形形状),并且在半导体封装的下表面的整个横宽(breadth)上基本上平行于彼此延伸。20、在一些实施例中,低压接触焊盘、高压接触焊盘和输出接触焊盘每个是细长的(例如,条状形式,诸如矩形形状),并且基本上平行于彼此延伸,并且低压接触焊盘、高压接触焊盘和输出接触焊盘中的一个或多个仅在半导体封装的下表面的一部分上(例如,仅在下表面的横宽的一部分上)延伸。21、在一些实施例中,低压接触焊盘、高压接触焊盘和输出接触焊盘每个具有分别小于或等于第一引线、第二引线和第三引线的厚度的宽度。22、在一些实施例中,第一晶体管装置包括第一主表面上的第一电源焊盘和与第一主表面相对的第二主表面上的第二电源焊盘,并且第二晶体管装置包括第一主表面上的第一电源焊盘和与第一主表面相对的第二主表面上的第二电源焊盘。23、在一些实施例中,第一晶体管装置的第二电源焊盘被安装在第三引线的第一内表面上,并且第二晶体管装置的第一电源焊盘被布置在第三引线的第二内表面上。第一引线包括附着到第一晶体管装置的第一电源焊盘的内表面,并且第二引线包括附着到第二晶体管装置的第二电源焊盘的内表面。24、第一晶体管装置的第一电源焊盘可以是源极焊盘,并且第一晶体管装置的第二电源焊盘可以是漏极焊盘。第二晶体管装置的第一电源焊盘可以是源极焊盘,并且第二晶体管装置的第二电源焊盘可以是漏极焊盘。第一晶体管装置的漏极焊盘被安装在第三引线的第一内表面上,并且第二晶体管装置的源极焊盘被安装在第三引线的第二内表面上。因此,第三引线按照电气方式将第一晶体管装置的源极焊盘连接到第二晶体管装置的漏极焊盘,并且形成半桥电路的节点。25、在一些实施例中,第三引线包括凹部,第二晶体管装置被布置在所述凹部中。这种布置可被用于减小半导体封装的宽度。26、每个控制焊盘可由金属块或引线的下侧面提供,由此金属块或引线的下侧面基本上垂直于块或引线的内表面延伸,所述块或引线的内表面基本上平行于第一引线的内表面和/或第三引线的第一内表面和第二内表面延伸。27、在一些实施例中,第一晶体管装置还包括第二主表面上的第一栅极焊盘,并且第二晶体管装置还包括第二主表面上的第二栅极焊盘。在这个实施例中,第一栅极焊盘被布置为沿侧向与第一晶体管装置的漏极焊盘相邻,并且第二栅极焊盘被布置为沿侧向与第二晶体管装置的漏极焊盘相邻。如在本文中所使用,栅极焊盘指代布置在晶体管装置的第一主表面和/或第二主表面上的金属化结构的部分,并且也可被称为端子。28、第一栅极焊盘被布置在第一晶体管装置的与形成在第一主表面上或形成在第一主表面中的晶体管结构的栅电极相对的一侧。第二栅极焊盘被布置在第二晶体管装置的与形成在第一主表面上或形成在第一主表面中的晶体管结构的栅电极相对的一侧。29、在一些实施例中,控制装置被安装在第一引线上,并且沿侧向与第一晶体管装置相邻并且与第一晶体管装置分隔开。例如,如果第一引线处于地电势,则可使用这种布置。30、在一些实施例中,通过另外的连接器(诸如,接合线),控制装置按照电气方式连接到第一栅极焊盘、第二栅极焊盘和控制焊盘。31、在半导体封装包括两个控制装置的实施例中,所述两个控制装置可被沿侧向彼此相邻地安装在第一引线上。32、在一些实施例中,第一晶体管装置还包括第一主表面上的第一栅极焊盘,并且第二晶体管装置还包括第二主表面上的第二栅极焊盘。在这个实施例中,第一栅极焊盘被布置为沿侧向与第一晶体管装置的源极焊盘相邻,并且第二栅极焊盘被布置为沿侧向与第二晶体管装置的漏极焊盘相邻。33、在一些实施例中,通过连接器(诸如,接合线),控制装置按照电气方式连接到第一栅极焊盘并且连接到第二栅极焊盘。在一些实施例中,第一晶体管装置和/或第二晶体管装置还包括一个或多个辅助功能,例如源极感测。在这些实施例中,晶体管装置还包括一个或多个辅助焊盘。辅助焊盘(一个或多个)可被布置为沿侧向与栅极焊盘相邻。通过连接器(诸如,接合线),辅助焊盘(一个或多个)可按照电气方式连接到控制装置。34、在一些实施例中,第一引线由引线框架提供,所述引线框架包括:第一部分,包括电绝缘材料,导电轨迹和控制焊盘中的一个或多个被形成在所述电绝缘材料上;和第二导电部分,由金属或合金形成。第二部分可具有与电绝缘材料的厚度对应的厚度,并且因此在引线框架的两个相对侧之间提供导电连接。第二金属部分提供引线之一,例如第三引线。引线框架还可被描述为可布线的(routable)引线框架或重分布基底。控制装置被安装在包括电绝缘材料的第一部分上。这可被用于这样的实施例:在该实施例中,第一晶体管装置还包括第一主表面上的第一栅极焊盘并且第二晶体管装置包括第二主表面上的第二栅极焊盘。第一晶体管装置和第二晶体管装置被安装在导电部分的相对侧,并且按照电气方式连接到导电部分的相对侧。35、在一些实施例中,通过另外的连接器(诸如,接合线),第一栅极焊盘和第二栅极焊盘按照电气方式连接到引线框架的导电轨迹,并且通过另外的连接器(诸如,接合线),控制装置被连接到控制焊盘和/或导电轨迹。36、在其中半导体封装包括两个控制装置并且第一引线由引线框架提供的实施例中,所述两个控制装置可被沿侧向彼此相邻地安装在包括电绝缘材料的引线框架的第一部分上。37、在一些实施例中,半导体封装还包括模制成型化合物。在一些实施例中,控制装置、接合线、第一晶体管装置和第二晶体管装置、第一引线和第二引线的内表面以及第三引线的第一内表面和第二内表面被模制成型化合物覆盖。第一引线的外表面可保持至少部分地被模制成型化合物露出,并且第二引线的外表面完全地被模制成型化合物覆盖。在一些实施例中,第一引线和第二引线的外表面都保持至少部分地被模制成型化合物露出。低压接触焊盘、高压接触焊盘和输出接触焊盘被模制成型化合物露出。38、在一些实施例中,半导体封装包括两个半桥电路;按照电气方式耦合以形成全桥或h电路的第一半桥电路和第二半桥电路。39、在一些实施例中,第一半桥电路和第二半桥电路中的每个半桥电路包括根据在本文中描述的任何一个实施例的第一晶体管装置和第二晶体管装置。例如,所述两个半桥电路中的每个半桥电路的第一晶体管装置被布置为沿侧向彼此相邻,并且被安装在提供低压引线的同一引线或基底上,并且按照电气方式耦合到所述同一引线或基底。类似地,所述两个半桥电路中的每个半桥电路的第二晶体管装置被布置为沿侧向彼此相邻,并且被安装在提供高压引线的同一引线或基底上,并且按照电气方式耦合到所述同一引线或基底。第一半桥电路和第二半桥电路中的每个半桥电路具有单独的输出引线,从而第一半桥电路的第一晶体管装置和第二晶体管装置被布置在第一输出引线(例如,上述第三引线)的相对侧,并且第二半桥电路的第一晶体管装置和第二晶体管装置被布置在第二输出引线的相对侧。第二输出引线可具有与根据在本文中描述的任何一个实施例的第三引线相同的形式。40、本发明还提供加工包括功率级的半导体封装的方法。在一种方法中,所述方法包括:提供第一晶体管装置,所述第一晶体管装置包括第一主表面上的第一电源焊盘以及与第一主表面相对的第二主表面上的第二电源焊盘和第一栅极焊盘;并且提供第二晶体管装置,所述第二晶体管装置包括第一主表面上的第一电源焊盘以及与第一主表面相对的第二主表面上的第二电源焊盘和第二栅极焊盘。控制装置和第一晶体管装置的第一电源焊盘被附着到第一引线的内表面。第三引线的第一内表面被附着到第一晶体管装置的第二电源焊盘。第二晶体管装置的第一电源焊盘被附着到第三引线的第二内表面,第二内表面与第一内表面相对,并且第二引线被附着到第二晶体管装置的第二电源焊盘。第一栅极焊盘和第二栅极焊盘按照电气方式连接到控制装置,并且控制装置按照电气方式连接到整体地形成在第一引线中的至少一个控制接触焊盘。施加模制成型化合物,以使得它覆盖第一引线、第二引线和第三引线的内表面、第一和晶体管装置以及接合线。第一引线被图案化或结构化以分离控制焊盘。所述至少一个控制接触焊盘以及布置为基本上垂直于相应内表面的第一引线、第二引线和第三引线的侧面被布置在基本上垂直于第一晶体管装置的第一主表面的共同平面中。41、在这个实施例中,半导体封装被沿单个堆叠方向建立在叠层中。在一些实施例中,半导体封装被沿单个堆叠方向建立在叠层中,其中第一引线用作底座或基底。所述方法可被按照以上给出的次序执行。42、在一些实施例中,通过另一连接器(诸如,接合线),第一栅极焊盘和第二栅极焊盘按照电气方式连接到控制装置,并且通过另外的连接器(诸如,接合线),控制装置按照电气方式连接到整体地形成在第一引线中的至少一个控制接触焊盘。如果第一晶体管装置和第二晶体管装置之一或二者包括例如用于源极感测的辅助焊盘,则通过另外的连接器(诸如,接合线),辅助焊盘按照电气方式连接到控制装置或控制接触焊盘之一。43、使用焊接连接,第一晶体管装置的第一电源焊盘可被附着到第一引线的内表面,第三引线的第一内表面可被附着到第一晶体管装置的第二电源焊盘,第二晶体管装置的第一电源焊盘可被附着到第三引线的第二内表面,并且第二引线可被附着到第二晶体管装置的第二电源焊盘。可使用回流焊过程。替代地,焊接连接中的一个或多个可被粘胶(例如,导电环氧树脂)或烧结过程或扩散焊接替换。44、在加工包括功率级的半导体封装的替代方法中,所述方法包括:提供第一晶体管装置,所述第一晶体管装置包括第一主表面上的第一电源焊盘和第一栅极焊盘以及与第一主表面相对的第二主表面上的第二电源焊盘;并且提供第二晶体管装置,所述第二晶体管装置包括第一主表面上的第一电源焊盘以及与第一主表面相对的第二主表面上的第二电源焊盘和第二栅极焊盘。第一晶体管装置的第二电源焊盘被附着到第三引线,所述第三引线被形成在引线框架的第一内表面中,所述引线框架包括电绝缘材料,导电轨迹和至少一个控制焊盘被形成在所述电绝缘材料上。第一引线的内表面被附着到第一晶体管装置的第一电源焊盘。第一栅极焊盘按照电气方式连接到引线框架的第一内表面上的第一导电轨迹。第二晶体管装置的第一电源焊盘被附着到布置在引线框架的第二内表面中的第三引线,第二内表面与第一内表面相对,并且第二引线被附着到第二晶体管装置的第二电源焊盘。第二栅极焊盘按照电气方式连接到引线框架的第二内表面上的第二导电轨迹,并且控制装置按照电气方式连接到至少一个第三导电轨迹,所述至少一个第三导电轨迹按照电气方式连接到控制焊盘。施加模制成型化合物,所述模制成型化合物覆盖第一引线、第二引线和第三引线的内表面、第一和晶体管装置以及接合线。所述至少一个控制接触焊盘以及布置为基本上垂直于相应内表面的第一引线、第二引线和第三引线的侧面被布置在基本上垂直于第一晶体管装置的第一主表面的共同平面中。45、在这个实施例中,第三引线被提供作为可布线的引线框架,并且可布线的引线框架被倒置以使第一晶体管装置和第二晶体管装置能够被安装在引线框架的导电部分的相对的第一内表面和第二内表面上。所述方法可被按照以上给出的次序执行。46、在一些实施例中,通过另一连接器(诸如,接合线),第一栅极焊盘和第二栅极焊盘按照电气方式连接到控制装置,并且通过另外的连接器(诸如,接合线),控制装置按照电气方式连接到整体地形成在第一引线中的至少一个控制接触焊盘。如果第一晶体管装置和第二晶体管装置之一或二者包括例如用于源极感测的辅助焊盘,则通过另外的连接器(诸如,接合线),辅助焊盘按照电气方式连接到控制装置或控制接触焊盘之一。47、通过焊接连接,第一晶体管装置的第二电源焊盘可被附着到第三引线,第一引线的内表面被附着到第一晶体管装置的第一电源焊盘,第二晶体管装置的第一电源焊盘被附着到第三引线,并且第二引线被附着到第二晶体管装置的第二电源焊盘。可使用回流焊过程。替代地,焊接连接中的一个或多个可被粘胶(例如,导电环氧树脂)或烧结过程或扩散焊接替换。48、通过另外的连接器(诸如,接合线),第一栅极焊盘和第二栅极焊盘以及控制焊盘可按照电气方式连接到相应导电轨迹。49、可在基本上相同的时间对于多个封装执行两种方法以形成面板。面板然后被切片或单切以形成个体封装。面板可被单切,以使得外接触区域被形成在切割表面中。50、例如,多个第一引线可由包括多个部件位置的第一金属片提供,每个部件位置提供一个半导体封装的第一引线。类似地,多个第二引线可由包括多个部件位置的第二金属片提供,每个部件位置提供一个半导体封装的第二引线,并且多个第三引线可由包括多个部件位置的第三金属片提供,每个部件位置提供一个半导体封装的第三引线。多个第一晶体管装置被附着到第一金属片,每个第一晶体管装置在每个部件位置中,第三金属片被附着到所述多个第一晶体管装置,多个第二晶体管装置被附着到第三金属片,每个第二晶体管装置在每个部件位置中,并且第二金属片被附着到第二晶体管装置。模制成型化合物然后被施加以形成面板,并且面板通过在部件位置之间切割而被切片,因此暴露第一引线、第二引线和第三引线中的个体引线的侧面,所述侧面在封装的下表面中形成输出焊盘,使得能够将封装垂直安装在电路板上。51、在模制成型过程之后,例如通过蚀刻第一金属片以将伸出部与第一金属片分离,控制焊盘可由第一金属片的伸出部形成。替代地,控制焊盘可被形成在具有多个部件位置的另一引线框架带材中,在所述部件位置中,控制引线由引线框架带材中的系杆保持。引线框架带材然后被布置在第一金属片或第三金属片中,并且系杆在单切过程中被去除。52、本领域技术人员将会在阅读下面的详细描述时并且在观看附图时意识到另外的特征和优点。当前第1页12当前第1页12
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