多芯片器件及其封裝方法
【技術領域】
[0001]本發明一般涉及一種功率半導體器件及制備方法，更確切的說，本發明涉及一種至少包含雙MOSFET的功率半導體器件及其制備方法。
【背景技術】
[0002]隨著芯片封裝尺寸縮小的趨勢，器件具良好的熱傳導在半導體工藝和器件性能改善方面所起的作用越來越明顯，如何使最終所獲得的封裝體具有最小尺寸，或者說使內部封裝的晶片尺寸最大，這是對半導體行業的一個挑戰。尤其是在一些功耗較大的封裝類型上，如DC-DC轉換器，通常將高端和低端MOSFET封裝在同一封裝體內，例如美國專利申請US12/188160的第二幅圖片展示的集成兩個MOSFET的半導體器件。
[0003]圖1A?IB是包含高端、低端MOSFET的封裝流程，先將高端M0SFET21粘貼至基座11上，和將低端M0SFET22粘貼至基座12上，然后在將M0SFET21正面的一些焊墊利用引線16連接到基座12的頂面上，其中很重要的一點就是要求低端M0SFET22遠離基座11布置，以便在基座12留出一個較寬的區域來供引線16的鍵合。圖1C展示了圖1B中引線16兩端的鍵合點形狀，放大了的虛線框16A描述的是引線16鍵合在M0SFET21的焊墊上的球形焊點又稱第一鍵合點，放大了的虛線框16B描述的是引線16鍵合在基座12頂面上的楔形焊點又稱第二鍵合點，這個楔形焊點一般都帶有針腳式鍵合段(stitchbond)和拉尾線段(tailbond),其拉尾線為下一個鍵合循環利用電弧形成金屬球做準備。如果低端M0SFET22過于向高端M0SFET21或基座11的方向偏移，導致基座12頂面靠近基座12或者M0SFET21的區域12a比較窄，則引線16想要預期在基座12頂面上形成楔形焊點比較困難。可以參見圖1C的劈刀30在基座12頂面形成楔形焊點的動作示意圖，如果用于鍵合楔形焊點的區域12a過窄，劈刀30壓焊引線16形成第二鍵合點的動作中極易碰擊到低端M0SFET22的朝向高端M0SFET21的邊緣，嚴重的會造成芯片局部區域崩裂。傳統技術一般就是增大基座12的面積，使低端M0SFET22盡量向背離高端M0SFET21或基座11的方向偏移，并且至少保障楔形焊墊的拖尾段到低端M0SFET22的距離大于30mil或更大，來保障劈刀和芯片最小間距從而提高良率，這樣帶來的負面效應就是最終的器件尺寸過大，所以我們仍然面臨著如何縮小器件尺寸的問題。當一些技術人員期翼將引線16替換成尺寸較大的金屬片時，這一問題變得更棘手。
[0004]圖1D的功率控制器件除了集成高、低端M0SFET21’、22’，還整合了一個控制IC23，高端M0SFET21’粘貼在基座11’上，低端M0SFET22’粘貼在基座12’上，控制IC粘貼在基座13上，控制IC23輸出例如脈沖寬度調制信號或脈沖頻率調制信號來控制高、低端M0SFET22’、22的開啟或關閉，其中基座11’、12’、13是彼此分割斷開的，高端M0SFET21’正面的一部分焊墊通過金屬片25連接到基座12’上，低端M0SFET22’正面的一部分焊墊通過金屬片26連接到基座12’附近的引腳14上，控制IC23與高、低端M0SFET21’、22’或其他引腳間通過鍵合引線連接。高、低端M0SFET21’、22’和控制IC23各自分別被單獨承載在基座11’、12’、13上，它們大致位于同一平面，基座11’、12’、13占有一個較大的面積總和，無法達到縮小器件尺寸的目的。
【發明內容】
[0005]在一種實施方式中，本名提供一種多芯片器件的封裝方法，包括以下步驟:提供一芯片安裝單元，具有彼此分割開的第一、第二基座及多個引腳；將一第一芯片粘附至第一基座的頂面；利用導電結構將第一芯片正面的一部分焊墊電性連接至第二基座頂面的靠近第一基座的區域上，其中連接至第二基座的導電結構具有被鍵合在第二基座頂面上的端部；在第二基座的頂面涂覆粘合材料以將一第二芯片粘附至第二基座的頂面。
[0006]上述的方法，在第二基座頂面涂覆粘合材料的步驟中，使粘合材料向所述端部偏移至其鄰近所述端部的邊界靠近或剛好接觸所述端部。
[0007]上述的方法，在第二基座頂面涂覆粘合材料的步驟中，使粘合材料向所述端部偏移至其位于所述端部一側的周邊部分直接將所述端部覆蓋住并包覆在內。
[0008]上述的方法，將第一芯片的一部分焊墊連接至第二基座頂面的步驟中，同時還利用導電結構將第一芯片正面的另一部分焊墊電性連接至第一基座附近的引腳上；以及完成第二芯片的粘貼步驟之后，利用導電結構將第二芯片正面的各焊墊相對應的電性連接至第二基座附近的多個引腳上。
[0009]上述的方法，完成第二芯片的粘貼步驟之后，利用導電結構將第二芯片正面的各焊墊相對應的電性連接至第二基座附近的多個引腳上，以及同時利用導電結構將第一芯片正面的另一部分焊墊電性連接至第一基座附近的引腳上。
[0010]上述的方法，還包括形成一塑封體的步驟，將所述芯片安裝單元和第一、第二芯片以及各導電結構予以塑封包覆，其包覆方式為至少使第一、第二基座及各引腳的底面從塑封體中外露。
[0011]上述的方法，還包括將背面帶有非導電粘合膠的一第三芯片粘附至第一、第二芯片上的步驟；其中，用于將第一芯片的一部分焊墊連接至第二基座頂面的所述導電結構位于第一芯片正面所在平面上方的部分被嵌入在所述粘合膠之中；并且第一、第二芯片各自正面的每個焊墊至少有一部分區域未被第三芯片覆蓋住。
[0012]上述的方法，進行第三芯片的粘貼之前，先利用導電結構將第二芯片正面的一部分焊墊相對應的電性連接至第二基座附近的部分引腳上；及在第三芯片的粘貼步驟中，使第三芯片遠離鍵合在第二芯片的焊墊與第二基座附近的引腳之間導電結構。
[0013]上述的方法，完成第三芯片的粘貼之后，再利用導電結構將第二芯片正面的一部分焊墊相對應的電性連接至第二基座附近的部分引腳上。
[0014]上述的方法，在第三芯片的粘合步驟中，同時對金屬材質的所述芯片安裝單元進行加熱以傳遞熱量至粘合膠，以固化所述粘合膠。
[0015]上述的方法，用于將第一芯片的一部分焊墊連接至第二基座頂面的所述導電結構位于第一芯片正面所在平面上方的部分，其相對于第一芯片的正面處于最高點的部位至第一芯片正面的距離，比所述粘合膠的厚度值小。
[0016]上述的方法，完成第三芯片的粘貼之后，利用導電結構將第三芯片正面的一部分焊墊電性連接至第一、第二芯片各自正面的相對應的焊墊上；并且同時還利用導電結構將第三芯片正面的另一部分焊墊電性連接至第二基座附近的另一部分引腳上。
[0017]上述的方法，其特征在于，還包括形成一塑封體的步驟，將所述芯片安裝單元與第一、第二和第三芯片以及各導電結構予以塑封包覆，其包覆方式為至少使第一、第二基座及各引腳的底面從塑封體中外露。
[0018]上述的方法，將第一芯片粘貼至第一基座的粘合材料以及將第二芯片粘貼至第二基座的粘合材料皆為導電的粘合材料。
[0019]在一種實施方式中，本發明提供的一種多芯片器件的封裝方法，包括以下步驟:提供一芯片安裝單元，具有彼此分割開的第一、第二基座及多個引腳；將第一、第二芯片分別粘附至第一、第二基座各自的頂面；利用導電結構，將第一芯片正面的一部分焊墊電性連接至第二基座頂面的靠近第一基座的區域上；將背面帶有非導電粘合膠的一第三芯片粘附在第一、第二芯片上，用于將第一芯片一部分焊墊連接至第二基座頂面的所述導電結構位于第一芯片正面所在平面上方的部分被嵌入在所述粘合膠之中；其中，第一、第二芯片各自正面的每個焊墊至少有一部分區域未被第三芯片覆蓋住；利用導電結構，將第三芯片正面的一部分焊墊電性連接至第一、第二芯片各自正面的相對應的焊墊上，和將第三芯片正面的另一部分焊墊電性連接至第二基座附近的一部分引腳上。
[0020]上述的方法，進行第三芯片的粘貼之前，先利用導電結構將第二芯片正面的一部分焊墊電性連接至第二基座附近的另一部分引腳上；及進行第三芯片的粘貼步驟中，使第三芯片遠離連接在第二芯片正面的焊墊與第二基座附近的引腳之間導電結構。
[0021]上述的方法，完成第三芯片的粘貼后，再利用導電結構將第二芯片正面的一部分焊墊電性連接至第二基座附近的另一部分引腳上。
[0022]上述的方法，還包括形成一塑封體的步驟，將所述芯片安裝單元與第一、第二和第三芯片以及各導電結構予以塑封包覆，其包覆方式為至少使第一、第二基座及各引腳的底面從塑封體中外露。
[0023]在一種實施方式中，本發明提供的一種多芯片器件的封裝方法，包括以下步驟:提供一芯片安裝單元，具有彼此分割開的第一、第二基座及多個引腳；將第一、第二芯片分別粘附至第一、第二基座各自的頂面，并使第二芯片粘附在第二基座頂面的遠離第一基座的區域上；利用導電結構，將第一芯片正面的一部分焊墊電性連接至第二基座頂面的靠近第一基座的區域上，并且連接至第二基座的導電結構具有被鍵合在第二基座頂面上的端部；將背面帶有非導電的粘合膠的一第三芯片粘附至第二基座頂面的靠近第一基座的區域上；利用導電結構，將第三芯片正面的一部分焊墊相對應的電性連接至第一、第二芯片各自正面的焊墊上，將第三芯片正面的另一部分焊墊電性連接至第二基座附近的一部分引腳上。
[0024]上述的方法，在粘貼第三芯片的步驟中，使第三芯片向所述端部偏移至其背面的粘合膠鄰近所述端部的邊界靠近或剛好接觸所述端部。
[0025]上述的方法，在粘貼第三芯片的步驟中，使第三芯片向所述端部偏移至其背面的粘合膠位于所述端部一側的周邊部分直接將所述端部覆蓋住，并且所述端部被嵌入在所述周邊部分內。
[0026]上述的方法，粘貼第三芯片之前，先利用導電結構將第二芯片正面的一部分焊墊相對應的電性連接至第二基座附近的另一部分引腳上。
[0027]上述的方法，完成第三芯片的粘貼之后，利用導電結構將第二芯片正面的一部分焊墊相對應的電性連接至第二基座附近的另一部分引腳上。
[0028]上述的方法，在第三芯片的粘合步驟中，同時對金屬材質的所述芯片安裝單元進行加熱以傳遞熱量至粘合膠，以固化所述粘合膠。
[0029]上述的方法，用于將第一芯片的一部分焊墊連接至第二基座頂面的所述導電結構嵌入在粘合膠內的部分，其相對于第二基座的頂面處于最高點的部位至第二基座的頂面的距離，比所述粘合膠的厚度值小。
[0030]上述的方法，還包括形成一塑封體的步驟，將所述芯片安裝單元與第一、第二和第三芯片以及各導電結構予以塑封包覆，其包覆方式為至少使第一、第二基座及各引腳的底面從塑封體中外露。
[0031]在本發明提供的一種多芯片器件中，包括:一芯片安裝單元，具有彼此分割開的第一、第二基座及多個引腳；分別粘附至第一、第二基座各自頂面的第一、第二芯片；多個導電結構，將第一芯片正面的一部分焊墊電性連接至第二基座頂面的靠近第一基座的區域上，和將第二芯片正面的各焊墊相對應的電性連接至第二基座附近的一部分引腳上；其中，連接在第一芯片的一部分焊墊和第二基座頂面間的導電結構的被鍵合在第二基座頂面上的端部，靠近或剛好接觸第二芯片下方的粘合材料鄰近所述端部的邊界。
[0032]上述的多芯片器件，當所述端部靠近粘合材料鄰近所述端部的邊界時，所述端部至該邊界之間的距離介于O?20mil。
[0033]上述的多芯片器件，還包括將第一芯片正面的另一部分焊墊電性連接至第一基座附近的引腳上的導電結構；和一塑封體，將所述芯片安裝單元和第一、第二芯片以及各導電結構予以塑封包覆，其包覆方式為至少使第一、第二基座及各引腳的底面從塑封體中外露。
[0034]上述的