基于小型柵極金屬片的封裝方法及封裝結(jié)構(gòu)及金屬片框架的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體封裝技術(shù)，具體涉及一種基于小型柵極金屬片的封裝方法及封裝結(jié)構(gòu)及金屬片框架。
【背景技術(shù)】
[0002]在半導(dǎo)體器件制備工藝中，為了提高電流和降低阻抗，金屬片(clip)廣泛運(yùn)用于功率器件中，金屬片一般采用例如銅片等的金屬薄片。
[0003]如圖1所示，半導(dǎo)體器件上電路連接方式包含有兩種途徑，分別是金屬片粘合(clip bonding)和打線(wire bonding)，其中金屬片I’(clip)粘合常用于半導(dǎo)體器件中源極3’(source)的電路連接，而通過金屬線2’(wire)打線則常用于半導(dǎo)體器件中柵極4’(gate)的電路連接。但是在實(shí)際應(yīng)用中，在同一個(gè)半導(dǎo)體器件上同時(shí)采用金屬線2’和金屬片I’來進(jìn)行電路連接，其工藝會(huì)較復(fù)雜，且生產(chǎn)效率較低。并且采用打線方式進(jìn)行半導(dǎo)體器件的電路連接具有以下缺點(diǎn)，不可以傳導(dǎo)大電流，打線金屬線長度不均勻在高頻情況下會(huì)影響半導(dǎo)體器件的電感特性。
[0004]如圖2所示，目前已經(jīng)發(fā)展出了只需要采用金屬片I’粘合一種途徑來完成同一半導(dǎo)體器件中源極3’和柵極4’的電路連接。但是為了支持這種制備方法，金屬片I’與柵極4’連接的一端需要擴(kuò)大面積以便進(jìn)行焊接，從而為了便于焊接還需要擴(kuò)大柵極窗口(thegate opening)的面積；同時(shí)還容易發(fā)生助焊劑溢出，由于助焊劑難以清洗，在半導(dǎo)體器件制造過程中會(huì)影響半導(dǎo)體器件相互堆疊的層間的打線工藝。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供一種基于小型柵極金屬片的封裝方法及封裝結(jié)構(gòu)及金屬片框架，減小柵極金屬片和柵極窗口的面積。
[0006]
本發(fā)明提供一種基于小型柵極金屬片的封裝方法，其特點(diǎn)是，該方法包含:
第一芯片和第二芯片相互倒置地分別焊接在預(yù)制的一對(duì)相連的引線框架上；第一芯片的源極對(duì)應(yīng)第二芯片柵極設(shè)置，而第一芯片的柵極對(duì)應(yīng)第二芯片源極設(shè)置；
焊接第一金屬片框架和第二金屬片框架；第一金屬片框架電性連接所述第一芯片柵極、第二芯片的源極，以及引線框架上第一芯片柵極與第二芯片源極分別對(duì)應(yīng)的引腳；第二金屬片框架電性連接所述第二芯片的柵極、第一芯片的源極，以及引線框架上第二芯片柵極與第一芯片源極分別對(duì)應(yīng)的引腳。
[0007]制備引線框架包含:
每組引線框架中制備相互連接且相互倒置的第一框架單元和第二框架單元；
第一框架單元和第二框架單元中分別制備一載片臺(tái)及圍繞該載片臺(tái)的引腳；第一框架單元的載片臺(tái)及引腳與第二框架單元的載片臺(tái)及引腳相互倒置。
[0008]引線框架上焊接芯片包含: 第一芯片安裝在引線框架的一載片臺(tái)上；
與第一芯片結(jié)構(gòu)相同、方向相同的第二芯片相對(duì)于第一芯片旋轉(zhuǎn)180度后，安裝在引線框架的另一載片臺(tái)上。
[0009]焊接金屬片后鋪設(shè)塑封層，塑封層包覆第一芯片、第二芯片、引線框架、第一金屬片框架和第二金屬片框架。
[0010]塑封層包覆及封裝工藝完成后，將第一芯片和第二芯片之間連接的第一金屬片框架、第二金屬片框架和引線框架，由一對(duì)引線框架之間的連接處分離開。
[0011 ] 上述第一芯片和第二芯片為相同電路結(jié)構(gòu)的芯片。
[0012]—種金屬片框架，其特點(diǎn)是，該金屬片框架包含:
第一金屬片模塊，其包含分離的第一柵極金屬片和第一源極金屬片；
第二金屬片模塊，其包含分離的第二柵極金屬片和第二源極金屬片；
連接模塊，其連接所述的第一金屬片模塊和第二金屬片模塊；
上述第一金屬片模塊相對(duì)于第二金屬片模塊倒裝設(shè)置。
[0013]上述連接模塊包含:連接第一柵極金屬片與第二源極金屬片的連接條；連接第二源極金屬片與第一源極金屬片的連接條；連接第一源極金屬片與第二柵極金屬片的連接條。
[0014]上述連接模塊包含:連接第一柵極金屬片與第二源極金屬片的連接條；連接第一源極金屬片與第二柵極金屬片的連接條。
[0015]上述第一柵極金屬片或第二柵極金屬片連接所述連接模塊的一端設(shè)有用于連接引線框架引腳的引腳凹槽；另一端設(shè)有用于連接芯片柵極的柵極凹槽。
[0016]上述第一源極金屬片或第二源極金屬片連接所述連接模塊的一端設(shè)有用于連接引線框架引腳的引腳凹槽；另一端設(shè)有用于連接芯片源極的源極凹槽。
[0017]上述第一柵極金屬片或第二柵極金屬片設(shè)為任意彎曲形狀，彎曲形狀根據(jù)工藝要求設(shè)置。
[0018]—種上述基于小型柵極金屬片的封裝方法制成的封裝結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)是，該封裝結(jié)構(gòu)包含:
預(yù)制的引線框架，其包含一載片臺(tái)及圍繞該載片臺(tái)設(shè)置的若干引腳；
芯片，其設(shè)置在引線框架的載片臺(tái)上；
源極金屬片，其一端連接芯片的源極，另一端連接相應(yīng)的引腳；
柵極金屬片，其一端連接芯片的柵極，另一端連接相應(yīng)的引腳。
[0019]相鄰的上述引線框架相互倒置。
[0020]相鄰的上述引線框架上設(shè)置的芯片相同且相互倒置。
[0021 ] 上述芯片的源極窗口和柵極窗口位于其頂部。
[0022]上述引腳與載片臺(tái)之間設(shè)為連接或不連接。
[0023]上述引線框架中引腳與載片臺(tái)的邊緣部分有若干用于與相鄰引線框架連接的突起結(jié)構(gòu)。
[0024]上述引線框架中，與芯片的源極或柵極通過金屬片連接的引腳與載片臺(tái)分離。
[0025]上述引線框架、芯片、源極金屬片和柵極金屬片上包覆有塑封層。
[0026]本發(fā)明基于小型柵極金屬片的封裝方法及封裝結(jié)構(gòu)及金屬片框架和現(xiàn)有技術(shù)的封裝技術(shù)相比，其優(yōu)點(diǎn)在于，本發(fā)明減小柵極金屬片和柵極窗口的面積，降低柵極與引線間電路連接的阻抗，從而提高電流，便于柵極金屬片粘合工藝的實(shí)行。
【附圖說明】
[0027]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中金屬片粘合和打線相結(jié)合的封裝結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為現(xiàn)有技術(shù)中只采用金屬片粘合的封裝結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為本發(fā)明金屬片框架實(shí)施例一的俯視圖；
圖4為圖3中A-A面的截面視圖；
圖5為本發(fā)明金屬片框架實(shí)施例二的俯視圖；
圖6為圖5中A-A面的截面視圖；
圖7為本發(fā)明金屬片框架實(shí)施例三的俯視圖；
圖8為圖7中A-A面的截面視圖；
圖9為制備引線框架的示意圖；
圖10為引線框架上安裝芯片的示意圖；
圖11為安裝金屬片框架的示意圖；
圖12為封裝工藝示意圖；
圖13為器件切割工藝示意圖；
圖14為本發(fā)明基于小型柵極金屬片的封裝結(jié)構(gòu)的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]以下結(jié)合附圖，進(jìn)一步說明本發(fā)明的具體實(shí)施例。
[0029]如圖3所示，為本發(fā)明一種金屬片框架的實(shí)施例一。該金屬片框架采用例如銅片等金屬薄片制成。該金屬片框架具體包含:位于圖3左半部的第一金屬片模塊、位于圖3右半部的第二金屬片模塊和位于圖3中部用于連接第一金屬片模塊和第二金屬片模塊的連接模塊。第一金屬片模塊用于連接一第一芯片的源極、柵極及其對(duì)應(yīng)的引腳；第二金屬片模塊用于連接一第二芯片的源極、柵極及其對(duì)應(yīng)的引腳。
[0030]第一金屬片模塊包含位于圖3左上部的第一柵極金屬片301( 1st set gate clip)和位于圖3左下部的第一源極金屬片302 (1st set source clip)。該第一柵極金屬片301和第一源極金屬片302相互平行且間隔設(shè)置，并分別與連接模塊電性連接。第一源極金屬片302不與連接模塊連接的一邊上的兩頂角設(shè)為圓角。
[0031]第二金屬片模塊包含位于圖3右上部的第二源極金屬片303 (2nd set sourceclip)和位于圖3右下部的第二柵極金屬片304 (2nd set gate clip)。該第二柵極金屬片304和第二源極金屬片303相互平行且間隔設(shè)置，并分別與連接模塊電性連接。第二源極金屬片303不與連接模塊連接的一邊上的兩頂角設(shè)為圓角。
[0032]本實(shí)施例一中，連接模塊包含三根連接條305(tie bar)，連接條305不可過粗，其寬度需小于或等于金屬片的寬度。第一柵極金屬片301通過第一根連接條305電性連接第二源極金屬片303 ;第二源極金屬片303通過第二根連接條305電性連接第一源極金屬片302 ;第一源極金屬片302通過第三根連接條305電性連接第二柵極金屬片304。通過連接條305將金屬片框架整體形狀呈S形或反S形結(jié)構(gòu)。
[0033]由上述可知，本實(shí)施例一中，第一金屬片模塊和第二金屬片模塊相互倒裝設(shè)置，SP互為二級(jí)旋轉(zhuǎn)(180度)對(duì)稱。第一金屬片模塊的柵極金屬片，即第一柵極金屬片301，與第二金屬片模塊的源極金屬片，即第二源極金屬片303，相對(duì)應(yīng)位于圖3中金屬片框架整體的上半部；