具有堆叠的单独封装的功率器件的集成功率组件制造技术

本公开涉及具有堆叠的单独封装的功率器件的集成功率组件。公开了一种集成功率组件。所述集成功率组件包括具有部分刻蚀段的第一引线框架、配置用于附接到第一引线框架的部分刻蚀段的第一半导体裸片、具有耦合到第一半导体裸片的上表面的无腿导电夹的第二引线框架。集成功率组件还包括在第二引线框架之上并且具有部分刻蚀段的第三引线框架、配置用于附接到第三引线框架的部分刻蚀段而配置的第二半导体裸片，其中第二半导体裸片通过第三引线框架的部分刻蚀段被耦合到第一半导体裸片并且其中第三引线框架的部分刻蚀段位于第二引线框架的无腿导电夹上。

【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉引用本申请要求2014年12月11日提交的、序列号62/090501的题目为“PackageonPackagewithDualGauge”的临时专利申请的权益和优先权。通过引用将在该临时申请中公开的内容完全地并入于本申请。
本公开涉及具有堆叠的单独封装的功率器件的集成功率组件。
技术介绍
为了改善功率转换器的形状因子、电性能和热性能以及制造成本，经常期望将功率转换器电路的部件集成到功率半导体封装中。现在的功率转换系统设计要求在以诸如半桥或共源共栅(cascode)开关的多种配置下封装不同类型的功率晶体管时的多功能性和适应性。在常规的功率半导体封装中，单独的半导体裸片被并排布置并且通过它们相应的导电夹被耦合到诸如印刷电路板(PCB)的共用的支撑表面。然而，通过导电夹和PCB在半导体裸片之间的布线可能不期望地增加电阻。此外，单独地横向布置的半导体裸片的形状因子要求在PCB上保留相当大的区域。而且，功率器件在工作期间经常产生显著的热量，如果热量没有从功率器件充分地消散，则这可能导致它们的温度上升到合适的温度范围以外。因此，在本领域中需要在保持或者改善热性能、电性能和形状因子的同时，提供具有单独封装的功率器件的集成功率组件以在封装功率器件时增加功率器件的选择和多样性。
技术实现思路
本公开涉及一种基本上如在至少一个附图所示和/或结合至少一个附图所描述的并且如在权利要求中所阐述的、具有堆叠的单独封装的功率器件的集成功率组件。附图说明图1A图示了根据本申请的一个实施方式的功率转换器的示例性电路图。图1B图示了根据本申请的一个实施方式的复合开关的示例性电路图。图2A图示了根据本申请的一个实施方式的功率开关级的示例性集成功率组件的一部分的横截面图。图2B图示了根据本申请的一个实施方式的功率开关级的示例性集成功率组件的一部分的横截面图。图2C图示了根据本申请的一个实施方式的功率开关级的示例性集成功率组件的一部分的横截面图。图3图示了根据本申请的一个实施方式的三相逆变器的透视图。图4A图示了根据本申请的一个实施方式的复合开关的示例性集成功率组件的一部分的横截面图。图4B图示了根据本申请的一个实施方式的复合开关的示例性集成功率组件的一部分的横截面图。图4C图示了根据本申请的一个实施方式的复合开关的示例性集成功率组件的一部分的横截面图。具体实施方式以下的描述包含关于本公开中的实施方式的具体信息。本申请中的附图和它们伴随的详细的描述只针对示例性的实施方式。除非另有说明，图中的相同或对应的元件可以由相同或对应的附图标记指示。而且，本申请中的附图和图示一般是不成比例的并且并不旨在与实际的相对尺寸相对应。现在参考图1A，图1A图示了根据本申请的实施方式的示例性功率转换电路的电路图。如在图1A中所示，功率转换电路100包括驱动器集成电路(IC)110以及具有高侧开关120和低侧开关130的功率开关级102。驱动器IC110被配置成提供作为栅极驱动信号的高侧驱动信号HO和低侧驱动信号LO，以驱动功率开关级102的相应的高侧开关120和低侧开关130。在功率开关级102中，高侧开关120和低侧开关130被耦合在正输入端子VIN(+)和负输入端子VIN(-)之间并且作为输出节点的开关节点140在高侧开关120和低侧开关130之间。如在图1A中图示的，高侧开关120(例如Q1)包括具有漏极122(例如D1)、源极124(例如S1)和栅极126(例如G1)的控制晶体管。低侧开关130(例如Q2)包括具有漏极132(例如D2)、源极134(例如S2)和栅极136(例如G2)的同步(下文中“同步”(sync))晶体管。高侧开关120的漏极122被耦合到正输入端子VIN(+)，同时高侧开关120的源极124被耦合到开关节点140。高侧开关120的栅极126被耦合到向栅极126提供高侧驱动信号HO的驱动器IC110。如在图1A中图示的，低侧开关130的漏极132被耦合到开关节点140，同时低侧开关130的源极134被耦合到负输入端子VIN(-)。低侧开关130的栅极136被耦合到向栅极136提供低侧驱动信号LO的驱动器IC110。在实施方式中，高侧开关120和低侧开关130中的至少一个包括诸如硅金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的IV族半导体器件。在另一实施方式中，高侧开关120和低侧开关130中的至少一个包括诸如氮化镓(GaN)高电子迁移率晶体管(HEMT)的III-V族半导体器件。在其他实施方式中，高侧开关120和低侧开关130可以包括诸如双极结型晶体管(BJT)和绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的其他合适的半导体器件。在实施方式中，高侧开关120和低侧开关130(也被分别地称为功率开关120和功率开关130)均可以包括III-V族半导体器件(例如III族氮化物晶体管)和IV族半导体器件(例如硅晶体管)。通过在功率开关级102中包括至少一个III族氮化物晶体管，功率转换电路100可以利用由III族-氮化物材料提供的高击穿电场、高饱和速度和二维电子气(2DEG)。例如，可能期望该至少一个III族氮化物晶体管在功率转换电路100中作为增强型器件工作。这可以通过将诸如耗尽型GaN晶体管的至少一个III族氮化物晶体管以共源共栅的方式与IV族晶体管耦合以产生诸如在图1B中的增强型复合开关142的增强型复合开关。现在参考图1B，图1B图示了根据本申请的实施方式的具有与IV族晶体管共源共栅的III-V族晶体管的复合晶体管的示例性电路图。增强型复合开关142包括复合源极S1、复合栅极G1和复合漏极D1。增强型复合开关142可以与图1A中的高侧开关120和低侧开关130中的至少一个相对应。例如，将一个增强型复合开关142作为高侧开关120利用的同时，将另一增强型复合开关142作为图1A中的功率转换电路100中的低侧开关130利用。因此，增强型复合开关142的复合源极S1、复合栅极G1和复合漏极D1可以分别与高侧开关120的源极124(例如S1)、栅极126(例如G1)和漏极122(例如D1)相对应。增强型复合开关142的复合源极S1、复合栅极G1和复合漏极D1可以分别与低侧开关130的源极134(例如S2)、栅极136(例如G2)和漏极132(例如D2)相对应。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种集成功率组件，包括：第一引线框架，具有部分刻蚀段；第一半导体裸片，被配置用于附接到所述第一引线框架的部分刻蚀段；第二引线框架，具有耦合到所述第一半导体裸片的上表面的无腿导电夹；第三引线框架，在所述第二引线框架之上并且具有部分刻蚀段；第二半导体裸片，被配置用于附接到所述第三引线框架的所述部分刻蚀段；其中所述第二半导体裸片通过所述第三引线框架的所述部分刻蚀段被耦合到所述第一半导体裸片。

【技术特征摘要】
2014.12.11 US 62/090,501;2015.11.11 US 14/938,7491.一种集成功率组件，包括：
第一引线框架，具有部分刻蚀段；
第一半导体裸片，被配置用于附接到所述第一引线框架的部分刻
蚀段；
第二引线框架，具有耦合到所述第一半导体裸片的上表面的无腿
导电夹；
第三引线框架，在所述第二引线框架之上并且具有部分刻蚀段；
第二半导体裸片，被配置用于附接到所述第三引线框架的所述部
分刻蚀段；
其中所述第二半导体裸片通过所述第三引线框架的所述部分刻
蚀段被耦合到所述第一半导体裸片。
2.根据权利要求1所述的集成功率组件，其中所述第三引线框
架的所述部分刻蚀段位于所述第二引线框架的所述无腿导电夹上。
3.根据权利要求1所述的集成功率组件，其中所述第一半导体
裸片包括低侧晶体管，并且所述第二半导体裸片包括以半桥的方式耦
合到所述低侧晶体管的高侧晶体管。
4.根据权利要求3所述的集成功率组件，其中所述高侧晶体管
和所述低侧晶体管中的至少一个包括硅。
5.根据权利要求1所述的集成功率组件，其中所述第一半导体
裸片包括IV族晶体管，并且所述第二半导体裸片包括与所述IV族晶
体管共源共栅的III-V族晶体管。
6.根据权利要求5所述的集成功率组件，其中所述IV族晶体管
包括硅。
7.根据权利要求5所述的集成功率组件，其中所述III-V族晶体
管包括氮化镓(GaN)。
8.根据权利要求1所述的集成功率组件，其中所述第一半导体
裸片包括第一功率开关，所述第一功率开关具有在所述第一半导体裸

\t片的下表面上的栅极电极和源极电极以及在所述第一半导体裸片的
所述上表面上的漏极电极。
9.根据权利要求1所述的集成功率组件，其中所述第二半导体
裸片包括第二功率开关，所述第二功率开关具有在所述第二半导体裸
片的下表面上的栅极电极和源极电极以及在所述第二半导体裸片的
上表面上的漏极电极。
10.根据权利要求1所述的集成功率组件，其中所...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹应山，
申请(专利权)人：英飞凌科技美国公司，
类型：发明
国别省市：美国;US