專利名稱：電子器件的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種電子器件。
背景技術：
電子器件通常包括容納于同一個半導體芯片封裝內的兩個或更多個半導體芯片。 具體地，如果采用功率半導體芯片，則由于在半導體芯片內產生的過多熱量以及難以耗散該過多熱量而造成一般問題。因此，通常，如果電子電路包括兩個或更多個功率半導體芯片，則每一個半導體芯片容納于分離的半導體芯片封裝內，以便于耗散其中產生的過多熱量。
附圖被包括進來以提供對實施例的進一步理解，并且結合到本說明書中并構成本說明書的一部分。附圖示意了實施例并與該描述一起用于解釋實施例的原理。通過參照以下詳細描述進行更好地理解，將容易認識到其他實施例以及實施例的許多預期優點。附圖的元件不必相對于彼此按比例繪制。相似的附圖標記指示對應的相似部分。在結合附圖閱讀時在實施例的以下詳細描述中本發明的各方面變得更加清楚，在附圖中
圖1示出了根據實施例的電子器件的示意俯視圖表示； 圖2示出了根據實施例的電子器件的示意橫截面側視圖表示； 圖3示出了根據實施例的電子器件的示意橫截面側視圖表示； 圖4示出了根據實施例的電子器件的示意橫截面側視圖表示； 圖5示出了根據實施例的電子器件的示意橫截面側視圖表示； 圖6示出了根據實施例的電子器件的示意俯視圖表示； 圖7A和7B示出了根據實施例的電子器件的透視圖表示； 圖8示出了根據實施例的電子器件的示意橫截面側視圖表示；以及圖9示出了功率因數控制(PFC)電路的示意圖。
具體實施例方式在以下詳細描述中，參照了附圖，這些附圖形成以下詳細描述的一部分，并且其中以示意的方式示出了可實施本發明的具體實施例。在這一點上，參照所描述的附圖的定向， 使用了方向性術語，如“頂”、“底”、“前”、“后”、“首”、“尾”等等。由于實施例的組件可以以多個不同定向而定位，因此這些方向性術語用于示意的目的而決不進行限制。應當理解， 在不脫離本發明的范圍的前提下，可以利用其他實施例并且可以進行結構上或邏輯上的改變。因此，以下詳細描述不應視為具有限制意義，并且本發明的范圍由所附權利要求限定。現在參照附圖來描述這些方面和實施例，其中在整個附圖中，相似的附圖標記一般用于指代相似的元件。在以下描述中，為了解釋的目的，闡述了許多具體細節，以便提供對實施例的一個或多個方面的透徹理解。然而，對于本領域技術人員來說可能顯而易見的是，可以較低程度地利用具體細節實施這些實施例的一個或多個方面。在其他實例中，以示意的形式示出了已知結構和元件，以便于描述實施例的一個或多個方面。應當理解，在不脫離本發明的范圍的前提下，可以利用其他實施例并且可以進行結構上或邏輯上的改變。還應當注意，附圖不是按比例繪制的或不必按比例繪制。此外，盡管可以針對多個實施方式中的僅一個實施方式公開實施例的特定特征或方面，但是對于任何給定的或特定的應用來說可能期望且有利的是，可以將這種特征或方面與其他實施方式的一個或多其他特征或方面進行組合。此外，在該詳細描述或權利要求中使用了術語“包含”、“具有”、“含有”或其其他變形，在此意義上，這些術語意在以與術語 “包括”類似的方式表示的是包含性的。可以使用術語“耦合”和“連接”及其派生詞。應當理解，這些術語可以用于指示不論兩個元件直接物理或電接觸還是不直接彼此接觸，這兩個元件都彼此協作或交互。此外，術語“示例性”僅表示作為實例，而不表示最佳或最優。因此，以下詳細描述不應視為具有限制意義，并且本發明的范圍由所附權利要求限定。這里使用的器件(S卩，半導體芯片或半導體管芯)可以包括其一個或多個外表面上的接觸元件或接觸墊(contact pad)，其中，例如，接觸元件用于將相應的器件與接線板電接觸。接觸元件可由任何導電材料(例如，諸如鋁、金或銅之類的金屬、或者例如金屬合金 (如焊料合金)、或者導電有機材料、或者導電半導體材料)制成。半導體芯片將變為封裝有或覆蓋有密封(encapsulant)或絕緣材料。密封材料可以是任何電絕緣材料，例如，任何種類的模具材料、任何種類的環氧材料或者任何種類的樹脂材料，具有或不具有任何種類的填充材料均可。參照圖1，示出了根據實施例的電子器件的示意俯視圖表示。電子器件10包括載體(carrier) 1、多個管腳2以及電子電路，該電子電路包括第一半導體芯片3和第二半導體芯片4。第一半導體芯片3附著至載體1，而第二半導體芯片4附著至多個管腳2之一。根據圖1的實施例的實質優點在于，第一和第二半導體芯片3和4被布置為使得沿著不同熱耗散路徑對其中產生的熱量進行耗散成為可能。具體地，根據一個實施例，載體 1和管腳2由金屬材料制成，從而可以通過金屬載體1來耗散第一半導體芯片3中產生的熱量，并且可以通過金屬管腳2來耗散第二半導體芯片4中產生的熱量。根據另一實施例，第一和第二半導體芯片3和4中的一個或兩個在其底表面處具有電極接觸部，使得芯片還分別與載體1或管腳2電接觸。第一半導體芯片3和第二半導體芯片4是同一個電子電路(以下將進一步詳述該電子電路的示例)的一部分。這意味著提供了以下電連接(如接合線)，該電連接將第二半導體芯片4或其支撐管腳2中的任一個與第一半導體芯片3或其支撐載體1之一相連接。其示例將在以下實施例中進一步呈現。根據圖1的電子器件的實施例，通過本領域中已知的任何制造方法，由引線框 (Ieadframe)來制造金屬載體1和多個金屬管腳2。根據圖1的電子器件的實施例，支撐第二半導體芯片4的管腳2在其一端包括擴大或展寬的部分，使得第二半導體芯片4可以牢固地附著至擴大或展寬的部分上。根據其另一實施例，展寬的部分和第二半導體芯片4均具有矩形形狀，并且例如，第二半導體芯片 4的側邊緣的長度可以在0.5 mm至1 mm的范圍內，而展寬部分的側邊緣的長度可以在1 mmCN 102412211 A
說明書
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至4 mm的范圍內。根據圖1的電子器件的實施例，載體1和多個管腳2位于不同平面中，這意味著 載體1被形成為位于第一平面內的平坦平面載體1，而多個管腳2位于第二平面中，且第一平面和第二平面彼此分離。還可能的是，由于以下進一步解釋的原因，至少一個管腳2可以彎曲到第二平面之外。根據圖1的電子器件的實施例，第一和第二半導體芯片3和4嵌入同一個絕緣材料中。在圖1中利用虛線指示這種絕緣材料塊5的外邊緣。例如，絕緣材料可以是在將第一和第二半導體芯片3和4附著至載體1和管腳2并提供如以下進一步概述的接合線之后應用于該器件的任何類型的密封或模具材料。根據圖1的電子器件的實施例，第一和第二半導體芯片3和4由不同半導體基底材料制造。具體地，可以采用諸如Si、SiC、GaN或GaAs之類的半導體基底材料，作為第一和第二半導體芯片3和4的基底材料。根據圖1的電子器件的實施例，第一和第二半導體芯片3和4由功率半導體芯片構成，例如，功率半導體芯片可以是功率二極管或功率晶體管。根據圖1的電子器件的實施例，電子電路是功率轉換器電路的一部分，且第一半導體芯片3包括諸如功率MOSFET之類的功率晶體管，而第二半導體芯片4包括功率二極管。具體地，電子器件可以是功率因數校正(PFC)器件的一部分。參照圖2，示出了根據實施例的電子器件的示意橫截面側視圖表示。電子器件20 包括第一金屬載體21和第二金屬載體22，且電子電路包括第一半導體芯片23和第二半導體芯片對。第一和第二金屬載體21和22位于不同平面中，且第一半導體芯片23附著至第一金屬載體21，而第二半導體芯片M附著至第二金屬載體22。根據圖2的電子器件的實施例，第二金屬載體22是例如沿著與薄片的平面垂直延伸的行布置的多個管腳之一。根據圖2的電子器件的實施例，第一和第二半導體芯片23和M與不同熱耗散路徑機械連接。如已經結合圖1的實施例所解釋的，可以通過第一載體21來耗散第一半導體芯片23中產生的熱量，并且可以通過第二金屬載體22來耗散第二半導體芯片M中產生的熱量。根據圖2的電子器件的實施例，第一和第二半導體芯片23和M嵌入同一個絕緣材料中。在圖2中利用虛線指示絕緣材料塊25的輪廓。根據其一個實施例，第二金屬載體 22延伸至絕緣材料塊25的輪廓之外。根據其另一實施例，第一金屬載體21的主表面之一未被絕緣材料25覆蓋，從而例如散熱器可以附著至第一金屬載體21的該主表面，以便進一步耗散第一半導體芯片23中產生的熱量。可以根據如上結合圖1的實施例描述的實施例或特征來形成或解釋圖2的電子器件的其他實施例。參照圖3，示出了根據實施例的電子器件的示意橫截面側視圖表示。電子器件30 包括電子電路，該電子電路包括第一半導體芯片33和第二半導體芯片34，其中，第一和第二半導體芯片33和34與圖3中利用粗線36和37指示的不同熱耗散路徑機械連接。根據圖3的電子器件的實施例，電子器件30還包括載體和多個管腳，其中，第一半導體芯片33附著至載體，而第二半導體芯片附著至多個管腳之一。載體形成第一熱耗散路
6徑36的至少一部分，且管腳形成第二熱耗散路徑37的至少一部分。根據圖3的電子器件的實施例，第一和第二半導體芯片33和34嵌入同一個絕緣材料中。在圖3中利用虛線指示絕緣材料塊35的輪廓。可以根據如上結合圖1和2的實施例描述的實施例或特征來形成或解釋圖3的電子器件30的其他實施例。參照圖4，示出了根據實施例的電子器件的示意橫截面側視圖表示。電子器件40 包括電子電路，該電子電路包括第一功率半導體芯片43和第二功率半導體芯片44，其中， 第一和第二功率半導體芯片43和44嵌入同一個絕緣材料中。在圖4中利用虛線指示絕緣材料塊45的輪廓。此外，第一和第二半導體芯片43和44由不同半導體基底材料制造。根據圖4的電子器件的實施例，半導體基底材料選自包括Si、SiC、GaN和GaAs的材料組。根據圖4的電子器件的實施例，電子電路是功率轉換器電路的一部分，且第一功率半導體芯片43包括功率晶體管，特別地，功率M0SFET，并且第二功率半導體芯片44包括功率二極管。根據其另一實施例，功率二極管基于SiC或GaN而制造。根據其另一實施例， 功率MOSFET基于Si而制造并被配置為垂直M0SFET。這意味著第一功率半導體芯片43包括兩個主表面，且源電極接觸墊和柵電極接觸墊被布置在第一功率半導體芯片43的第一主表面上，而漏電極接觸墊被布置在第一功率半導體芯片43的第二主表面上。可以根據如上結合圖1至3的實施例描述的實施例或特征來形成或解釋圖4的電子器件40的其他實施例。參照圖5，示出了根據實施例的電子器件的示意橫截面側視圖表示。電子器件50 包括第一半導體芯片53和第二半導體芯片M，第一半導體芯片53包括功率MOSFET 53. 1， 而第二半導體芯片M包括功率二極管M.1，其中，第一半導體芯片53和第二半導體芯片 M嵌入同一個絕緣材料中。中利用絕緣材料塊55 (在圖5其輪廓以虛線指示)指示絕緣材料。根據圖5的電子器件的實施例，第一和第二半導體芯片53和M與不同熱耗散路徑機械連接。根據其另一實施例，第一半導體芯片53可以附著至第一載體，而第二半導體芯片M可以附著至第二載體，其中，第二載體可以是多個管腳之一。根據圖5的電子器件的實施例，第一和第二半導體芯片53和M被布置在如圖5 所示的不同平面中。根據圖5的電子器件的實施例，功率MOSFET被配置為垂直M0SFET。可與根據如上結合圖1至4的實施例描述的實施例或特征來形成或解釋圖5的電子器件的其他實施例。參照圖6，示出了根據實施例的電子器件的示意俯視圖表示。如圖6所示的電子器件60包括載體61和多個管腳62。通過本領域已知的任一方法，由金屬引線框制造載體61和管腳62。功率MOSFET半導體芯片63附著至金屬載體 61的上表面。功率MOSFET 63以這樣一種方式被配置為垂直功率M0SFET，即，使得在功率 MOSFET 63的上表面上提供柵電極接觸墊63A和源電極接觸墊63B，而在與金屬載體61的上表面電和熱接觸的下表面上提供漏電極接觸墊(未示出)。在功率MOSFET 63的上表面上， 將驅動器電路芯片68布置到源電極接觸墊6 的區域上。驅動器電路芯片68在其上主表面上包括多個接觸墊68A，其中一個接觸墊68A經由接合線連接至功率MOSFET 63的源電極接觸墊63B，另一個接觸墊68A經由接合線與功率MOSFET 63的柵電極接觸墊63A相連接， 而其他接觸墊68A分別經由接合線連接至管腳62。功率MOSFET 63的源電極接觸墊6 經由粗線69連接至用作電路的接地端的右邊最外側管腳62。金屬載體61以及管腳62的上部被嵌入絕緣材料塊(未示出)中，使得管腳62的下部延伸至絕緣材料塊之外并預期插入到接線板，如稍后所示。參照圖9，示出了根據示例的功率因數控制電路的示意電路圖。如圖9所示的電路實質上將左側輸入的AC電壓轉換為DC電壓，可以在電路的右邊最外側節點處取出該DC電壓。如圖9所示的功率因數控制電路諸如現有技術中所公知，因此這里不再贅述。如上結合圖1至5的實施例描述的電子器件形成圖6的功率因數控制電路的一部分。具體地，該電路包括電子器件90，例如，先前實施例中描述且在圖6中利用虛線指示的電子電路。該部分在下部示出了功率MOSFET 93，其柵電極由驅動器電路98驅動，并且該部分的上部示出了功率二極管94。這些電路元件同樣在圖5的電子電路的實施例中示出和描述。參照圖7A和7B，示出了根據實施例的電子電路的透視圖。圖7A示出了電子器件70，其實質上是圖6的電子器件60的透視圖，區別僅在于第一載體71包括上延伸部 71. 1，該上延伸部71. 1用于保持散熱器并將該散熱器與其附著。圖7B在以下配置中再次示出了電子器件70，在該配置中，客戶將電子器件70插入電路板100中。此外，與圖7A相比，在包含第一和第二半導體芯片的區域周圍形成了絕緣材料塊75。例如，可以通過模塑 (molding)來形成絕緣材料塊75。散熱器71. 2附著至載體71的后主表面并可以由例如銅塊構成。參照圖8，示出了根據實施例的電子器件的示意橫截面側視圖表示。電子器件80 在右側示出了載體81，在中部示出了絕緣材料塊85，在左側示出了多個管腳82，其中僅示出了兩個管腳82。盡管在先前實施例中管腳始終布置在同一個平面內，但是圖8的實施例示出了還可以根據客戶的需求和愿望使管腳82彎曲。如圖8所示，管腳82之一向下彎曲， 從而產生如圖8所示兩個管腳之間的垂直距離。特別地，在這兩個管腳承載要提供給包括第一和第二半導體芯片的電子器件的非常高電壓的情況下，這可以是有利的。
權利要求
1.一種電子器件，包括載體；多個管腳；以及電子電路，包括第一半導體芯片和第二半導體芯片，其中，所述第一半導體芯片附著至所述載體，并且所述第二半導體芯片附著至所述多個管腳之一。
2.根據權利要求1所述的電子器件，其中，所述載體和所述多個管腳位于不同平面中。
3.根據權利要求1所述的電子器件，其中，所述第一半導體芯片和所述第二半導體芯片嵌入同一個絕緣材料中。
4.根據權利要求1所述的電子器件，其中，所述第一半導體芯片和所述第二半導體芯片由不同半導體基底材料制造。
5.根據權利要求1所述的電子器件，其中，所述第一半導體芯片和所述第二半導體芯片包括功率半導體芯片。
6.根據權利要求1所述的電子器件，其中，所述電子電路包括功率轉換器電路，并且所述第一半導體芯片包括功率晶體管，且所述第二半導體芯片包括功率二極管。
7.一種電子器件，包括第一金屬載體和第二金屬載體；以及電子電路，包括第一半導體芯片和第二半導體芯片，其中，所述第一金屬載體和所述第二金屬載體位于不同平面中，并且其中，所述第一半導體芯片附著至所述第一金屬載體，并且所述第二半導體芯片附著至所述第二金屬載體。
8.根據權利要求7所述的電子器件，其中，所述第一半導體芯片和所述第二半導體芯片與不同熱耗散路徑機械連接。
9.根據權利要求7所述的電子器件，其中，所述第一半導體芯片和所述第二半導體芯片嵌入同一個絕緣材料中。
10.根據權利要求7所述的電子器件，其中，所述第一半導體芯片和所述第二半導體芯片由不同半導體基底材料制造。
11.根據權利要求7所述的電子器件，其中，所述第一半導體芯片和所述第二半導體芯片包括功率半導體芯片。
12.一種電子器件，包括電子電路，包括第一半導體芯片和第二半導體芯片，其中，所述第一半導體芯片和所述第二半導體芯片與不同熱耗散路徑機械連接。
13.根據權利要求12所述的電子器件，還包括載體和多個管腳，其中，所述第一半導體芯片附著至所述載體，并且所述第二半導體芯片附著至所述多個管腳之一。
14.根據權利要求12所述的電子器件，其中，所述第一半導體芯片和所述第二半導體芯片嵌入同一個絕緣材料中。
15.根據權利要求12所述的電子器件，其中，所述第一半導體芯片和所述第二半導體芯片由不同半導體基底材料制造。
16.根據權利要求12所述的電子器件，其中，所述第一半導體芯片和所述第二半導體芯片包括功率半導體芯片。
17.一種電子器件，包括電子電路，包括第一功率半導體芯片和第二功率半導體芯片，其中，所述第一功率半導體芯片和所述第二功率半導體芯片嵌入同一個絕緣材料中并由不同半導體基底材料制造。
18.根據權利要求17所述的電子器件，其中，所述第一功率半導體芯片的半導體基底材料包括來自包括Si、SiC、GaN和GaAs的組的材料；以及所述第二功率半導體芯片的半導體基底材料包括選自包括Si、SiC、GaN和GaAs的組的材料。
19.根據權利要求17所述的電子器件，其中，所述電子電路包括功率轉換器電路，且所述第一半導體芯片包括功率M0SFET，且所述第二半導體芯片包括功率二極管。
20.根據權利要求19所述的電子器件，其中，所述功率二極管基于SiC或GaN而制造。
21.根據權利要求19所述的電子器件，其中，所述功率MOSFET基于Si而制造并被配置為垂直MOSFET。
22.一種電子器件，包括第一半導體芯片和第二半導體芯片，所述第一半導體芯片包括功率M0SFET，并且所述第二半導體芯片包括功率二極管，其中，所述第一半導體芯片和所述第二半導體芯片嵌入同一個絕緣材料中。
23.根據權利要求22所述的電子器件，其中，所述第一半導體芯片和所述第二半導體芯片與不同熱耗散路徑機械連接。
24.根據權利要求22所述的電子器件，其中，所述第一半導體芯片和所述第二半導體芯片被布置在不同平面中。
25.根據權利要求22所述的電子器件，其中，所述功率MOSFET被配置為垂直M0SFET。
全文摘要
本發明涉及電子器件。一種電子器件包括載體、多個管腳以及電子電路，該電子電路包括第一半導體芯片和第二半導體芯片。第一半導體芯片附著至載體，并且第二半導體芯片附著至多個管腳之一。
文檔編號H01L23/34GK102412211SQ20111027521
公開日2012年4月11日 申請日期2011年9月16日 優先權日2010年9月17日
發明者奧特倫巴 R. 申請人:英飛凌科技股份有限公司