具有分布式功能系杆的组合夹子制造技术

在所描述的示例中，组合夹子(500)具有单向合并以形成细长的夹子链(701)的系杆的相应端部部分(530b)。链(701)彼此平行地排列，在相邻链之间没有系杆。链(701)具有链端部，该链端部在两个端部(730a)处系到垂直于链(701)的轨道(740)以形成具有作为稳定框架的轨道(740)的夹子(500)的矩阵(700)。至少一个组合夹子具有平坦区域(510)、脊(510a)和从平坦区域(510)延伸的系杆。系杆的端部部分(530b)在共同的方向中对准。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及半导体器件和工艺，并且更具体地涉及在晶片级半导体器件制造工艺中使用的组合夹子的结构。
技术介绍
半导体器件(诸如电源系统和DC/DC转换器)的性能在一定程度上取决于寄生电阻和电感的大小。为了减小这些寄生参数的值，许多半导体器件已经使用通过使用厚金属夹连接的细接合线代替了它们的传统连接，因为薄且长的接合线(由于它们的长度和电阻)将显著的寄生阻抗和电感引入到电源电路，而金属夹仅提供低的寄生阻抗和电感。例如，在最近引入的半导体电源系统中，夹子替代了许多连接线。为了它们的功能，夹子被制成为宽且厚的金属件，通常成形为具有成角度脊的平坦连接器。由于其低电阻和高导热性，夹子显著降低了寄生电感，但提供增强的散热。为了简化半导体电源系统的组装工艺并保持低制造成本，夹子的应用有利地作为晶片级制造流程中的批处理来执行。参考批处理，适合于该处理的夹子通常称为组合夹子。对于可用生产的批处理，以由外框架保持在一起的阵列形式提供夹子。在该框架内，阵列的每个夹子被定位在系杆的离散矩形内，通过到轨道的系杆保持在精确位置中。每个夹子与最近的相邻夹子共享其连接轨道。外框架内的成阵列的夹子的网络由单片金属制成。因为夹子通过系杆在其相应的连接轨道矩形内紧固，所以夹子可以在构造系统(system-under-construction)的组装流程中被精确地组装到半导体芯片。在包装工艺之后，通过锯切将轨道移除。例如，传统电源系统(诸如DC/DC转换器)的制造可以在以下组装步骤中以广义和近似的方式进行。首先，引线框架由金属片冲压或蚀刻。引线框架单元按规则的行和列排列。每个引线框架单元具有焊盘和多个引脚，其通过以矩形布置的连接轨道保持就位。相邻单元共享连接轨道，其将在包装工艺之后通过锯切移除。每个焊盘用作垂直堆叠的电源系统的基础，包括两个半导体FET(MOS场效应晶体管)芯片和两个连接夹。金属夹通常成形为包括：用于接触FET端子的平坦区域；以及在与平坦区域成一定角度处的用于到达接触焊盘或引线框架引线的脊。在如图1所示的电源系统的示例中，两个FET101和102的垂直堆叠需要两种不同形状的夹子。底部(第一)夹子被指定为110，并且顶部(第二)夹子被指定为120。每个形状的夹子被冲压为来自金属片的组合夹子，因此夹子110和120被排列成规则的行和列。每个夹子分别通过系杆111和121保持就位，该系杆111和121分别紧固到连接轨道112和122的离散矩形。这些连接轨道具有将夹子保持在精确的局部固定位置的功能。第一夹子110的连接轨道112和第二夹子120的连接轨道122具有与引线框架130的连接轨道132相同的几何尺寸。在图2中示出了用于顶部夹子120的夹子阵列的示例。每个夹子120由在x方向中的连接轨道122a以及在垂直于122a的y方向中的连接轨道122b制成的矩形稳定框架围绕。夹子120通过系杆121a(系杆122a的x方向)和系杆121b(系杆122b的y方向)保持就位并相对于稳定框架稳定。类似的几何布局适用于底部夹子110，因此底部夹子110的系杆112a和112b以及顶部夹子120的系杆122a和122b具有匹配的几何尺寸。而且，两个连接轨道与引线框架130的连接轨道132相匹配。参考图1，为了在每个基板上组装电源系统，第一FET芯片101附接到阵列片的引线框架的焊盘131。同样，可以将集成的电路驱动器和控制芯片103附接到与第一FET芯片101相邻的每个焊盘。然后，对准具有第一组合夹子的片材，以便将第一夹子110的平坦区域垂直地附接到第一FET芯片，以及将第一夹子110的脊110a附接到相应的衬底引脚。第一夹子的连接轨道112a和112b与衬底的连接轨道精确对准。接下来，第二FET芯片102垂直地附接到第一夹子110。具有第二组合夹子的片材被对准，以便将第二夹子120的平坦区域垂直地附接到第二FET芯片，以及将第二夹子120的脊120a连接到相应的衬底引脚。第二夹子的连接轨道122a和122b与底部夹子的连接轨道和衬底的连接轨道精确对准。图1示出了第一(底部)夹子的连接轨道112a、112b，第二(顶部)夹子的连接轨道122a、122b以及引线框架的连接轨道132的对准。图3示出了完成的组件的X射线侧视图，揭示了堆叠和对准的金属连接轨道112a、122a和132。这些连接轨道的所有三个在单片化工艺(singulationprocess)期间必须被切割。在下一个工艺步骤中，将FET芯片和夹子的垂直堆叠阵列封装在封装材料160诸如模制化合物中。由于市场压力要求关于尺寸和厚度的小型化的产品轮廓，因此，在第二夹子的顶部上方的包装材料的厚度161及其系杆和连接轨道必须保持较薄。为了将组装的阵列分割成分立的封装系统，应用旋转锯140和141来切割经过塑料封装化合物并且沿着衬底、第一夹子和第二夹子的三个对准的连接轨道的层级。单片化步骤在图1的示例中通过锯和它们的切割方向指示。切口的方向由箭头150和151指示。锯切步骤产生系统的封装侧壁。图4中显示了由锯140的锯切工艺产生的封装系统的侧壁的视图。该视图揭示了通过封装材料160和三层级切割连接轨道的横截面，其中锯在单片化操作期间必须切断。顶部切口属于系杆121b，其将夹子120连接到现在移除的连接轨道122a。在中间的切口属于系杆111b，其将夹子110连接到现在移除的连接轨道112a。底部切口属于引线框架130的一些引线和系杆131b，其将引线和焊盘131连接到现在移除的引线框架轨道132。
技术实现思路
在所描述的示例中，组合夹子具有单向合并以形成细长的夹子链的系杆的相应端部。链彼此平行地排列，在相邻链之间没有系杆。链具有在两端部处系到垂直于链的轨道的链端部，以形成具有作为稳定框架的轨道的夹子的矩阵。至少一个组合夹子具有平坦区域、脊和从平坦区域延伸的系杆。系杆的端部部分在共同的方向中对准。附图说明图1(现有技术)示出了具有两层垂直堆叠的组合夹子的传统电源系统的条带；在每层级内，夹子通过系杆在x和y方向中稳定到连接轨道；通过对准连接轨道来垂直对准连接轨道的层级。图2(现有技术)示出了示例性夹子阵列的俯视图。图3(现有技术)示出了用于电源系统中的夹子的传统堆叠和对准的连接轨道的侧视图。图4(现有技术)示出了在单片化的切割工艺之后的传统封装侧壁的视图。图5示出了被设计为在没有y方向系杆的x方向行中的组合夹子的夹子的透视图。图6示出了图5的夹子的侧视图。图7描绘了在y方向中具有稳定框架的x方向的行中的组合夹子的条带的俯视图。图8示出了示例性垂直堆叠的电源系统的条带的透视图，其由具有仅在x方向中的系杆的组合夹子构造。图9示出了用于电源系统的引线框架条带的俯视图，其具有垂直对齐的平行的第一组合夹子行，第一夹子仅在x方向中具有系杆。图10示出了用于电源系统的引线框架条带的俯视图，其具有垂直对准的平行的第一和第二组合夹子行，第一和第二夹子仅在x方向中具有系杆。图11示出仅具有用于系统中使用的引线框架的连接轨道的堆叠式电源系统的侧视图。图12示出了在单片化锯切工艺之后的封装侧壁的视图，示出了仅用于系统中使用的引线框架的切割系杆。具体实施方式垂直组装在金属引线框架上的电源系统的锯切操作已导致本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种组合夹子，包括：金属夹子，其包括平坦区域和以一定角度远离所述平坦区域弯曲的脊；以及从所述平坦区域延伸的多个系杆，所述系杆的端部部分在共同的取向中对准。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.15 US 14/278,0941.一种组合夹子，包括：金属夹子，其包括平坦区域和以一定角度远离所述平坦区域弯曲的脊；以及从所述平坦区域延伸的多个系杆，所述系杆的端部部分在共同的取向中对准。2.根据权利要求1所述的夹子，其中所述夹子的至少一个表面具有适于焊料附接的冶金构造。3.根据权利要求1所述的夹子，其中所述金属选自包括铜、铝和银的组，并且具有适于半导体器件的高导电性和导热性。4.一种组合夹子的矩阵，包括：具有平坦区域、脊和从所述平坦区域延伸的系杆的组合夹子，所述系杆的端部部分在共同的方向中对准；多个组合夹子，其具有单向合并以形成细长的夹子链的系杆的相应的端部部分；以及彼此平行排列的多个链，在相邻链之间没有系杆，所述多个链具有在两个端部处系到与所述链垂直的轨道的链端部，以形成具有作为稳定框架的所述轨道的夹子矩阵。...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·A·维卢安，R·B·萨姆森，J·D·G·艾斯奎乔，R·J·桑切斯，
申请(专利权)人：德克萨斯仪器股份有限公司，德克萨斯仪器日本有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US