在集成电路封装体的腔中集成无源组件制造技术

一种半导体封装体包含：引线框架(100b)；半导体管芯(138)，所述半导体管芯附接到所述引线框架(100)；以及无源组件(130)，所述无源组件通过所述引线框架(100b)电连接到所述半导体管芯(138)。所述引线框架(100b)包含腔，所述无源组件(130)的至少一部分以堆叠布置安置在所述腔中。

Integration of passive components in the cavity of integrated circuit package

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在集成电路封装体的腔中集成无源组件
技术介绍
许多类型的集成电路(IC)具有用于连接外部无源或有源组件的输入/输出(I/O)引脚。通常将IC(也称为半导体管芯)附接到引线框架，并且然后用模制化合物将其包围以形成半导体封装体。然后，将封装体附接到印刷电路板(PCB)。可以将电容器(或其它类型的组件)附接到同一PCB。电容器通过PCB上的迹线电连接到引线框架的一或多个I/O引脚(并且通过引线框架连接到IC)。电容器与连接电容器的IC内的组件之间的连接可能产生回路电感，在如电力转换器等某些应用中，所述回路电感可能影响IC的性能。对于电力转换器，回路电感可能使得必须更缓慢地导通和关断电力转换器的功率晶体管以减少振铃。然而，更缓慢地导通和关断功率晶体管可能产生更大的开关损耗。
技术实现思路
在所描述的实例中，一种半导体封装体包含：引线框架；半导体管芯，所述半导体管芯附接到所述引线框架；以及无源组件(例如，电容器)，所述无源组件通过所述引线框架电连接到所述半导体管芯。所述引线框架包含腔，所述电容器的至少一部分以堆叠布置安置在所述腔中。在一个实例中，所述腔在所述引线框架的面向所述半导体管芯的一侧形成于所述引线框架中。另一实例涉及一种方法，所述方法包含蚀刻导电构件以形成半导体管芯的引线框架以及然后蚀刻所述引线框架以形成腔。所述方法进一步包含在所述腔内部将无源组件附接到所述引线框架以及将所述半导体管芯附接到所述引线框架。在又另一实例中，一种半导体封装体包含：引线框架；半导体管芯，所述半导体管芯附接到所述引线框架；以及电容器，所述电容器通过所述引线框架电连接到所述半导体管芯。所述引线框架包含处于所述引线框架的面向所述半导体管芯的一侧的腔，并且其中所述电容器的至少一部分安置在所述引线框架的所述腔内。附图说明图1A-1G展示了根据实施例的用于形成半导体封装体的方法，所述半导体封装体中的无源组件安置在引线框架中的腔内。图2展示了根据图1A-1G的实施例的尺寸。图3展示了形成腔以包含无源组件的另一实施例。图4展示了形成腔以包含无源组件的又另一实施例。图5A-5E展示了根据替代性实施例的用于形成半导体封装体的方法，所述半导体封装体中的无源组件安置在引线框架中的腔内。图6展示了根据图5A-5E的实施例的尺寸。图7展示了半导体封装体的实施例，所述半导体封装体中的无源组件在未使用腔的情况下定位在半导体管芯与引线框架之间。具体实施方式所描述的实施例涉及半导体封装体，所述半导体封装体含有附接到引线框架且包封在模具中的半导体管芯。所述封装体还包含无源组件。所述封装体包括堆叠配置，在所述堆叠配置中，无源组件在引线框架的与管芯相同的一侧或在引线框架的相反侧附接到引线框架。在无源组件与管芯处于引线框架的同一侧的实施例中，无源组件安装在形成于引线框架中的腔中，因此无源组件夹置在管芯与引线框架之间。在无源组件与管芯处于引线框架的相反侧的实施例中，无源组件也安装在形成于引线框架中的腔内。无源组件可以具有到引线框架的电触点并且可以通过引线框架连接到半导体管芯的特定电接触焊盘。相对于在无源组件完全处于封装体外部的情况下(如上所述)存在的导电体(无源组件与管芯之间)的长度，通过以半导体管芯、无源组件和引线框架的堆叠布置将无源组件集成到含有所述管芯的封装体中，所述长度得以减小。通过减小无源组件到管芯导体的长度，有利地减小了回路电感的量值。在下文描述的实施例中，无源组件是电容器。然而，在其它实施例中，无源组件可以是除电容器之外的组件，如电阻器或电感器。此外，可以将有源组件而不是无源组件与半导体管芯和引线框架以堆叠布置安装。图1A-1G展示了用于制造具有半导体管芯和电容器的堆叠配置的半导体封装体的实施例的过程的实例。图1A示出了空白导电构件100a的横截面视图。导电构件可以包括铜合金或另一种适当的导电材料的合金。将对空白导电构件100进行加工以形成引线框架100b，如下所述。图1B显示，已经对空白导电构件100进行部分蚀刻以形成引线框架100b，所述引线框架包括：上表面109，所述上表面含有将附接半导体管芯的部分；和下表面111，所述下表面含有待安装到PCB的部分。在图1B的实例中，已经去除了导电材料100的部分以形成凹部101、103和105。凹部101、103和105是通过如蚀刻铜合金等任何适当的过程操作而形成的。例如，可以通过使用基于氯化铁(FeCl3)的蚀刻溶液或复合碱(例如，pH值大于7)溶液中的氯化铜(CuCl2)来蚀刻铜。FeCl3溶液通常比CuCl2溶液更具侵蚀性并且速度更快，但CuCl2溶液在制造过程中可能更易于控制。还形成了凹部110，如图所示。此特定凹部将用于分离引线框架的将电连接到电容器的部分，从而避免电容器的端子短接在一起。图1C展示了将预模制化合物114引入到凹部101、103、105和110中。在一些实施例中，预模制化合物114是基于二氧化硅的多功能芳香族树脂。模制化合物的组成的实例是约60-80％的二氧化硅，并且其余部分是环氧树脂和添加剂的混合物，可以包含所述添加剂以修改特定性质。图1D显示，已经在引线框架100b中蚀刻了腔120。可以使用如铜蚀刻剂等适当的蚀刻来蚀刻导电材料100，从而形成腔120。在一个实施例中，从表面109(安装后将面向管芯的表面)朝向表面101(引线框架的与管芯相反的表面)对导电材料进行蚀刻。横截面形状和大小可以是容纳电容器的任何适当形状。图1E展示了用于在导电材料100的各个部分上形成导电触点125a、125b、125c、125d、125e、125f和125g的选择性金属电镀过程。在此实例中，导电触点125a、125b和125c将使引线框架连接到半导体管芯。导电触点125d和125e将使引线框架连接到PCB。导电触点125f和125g形成于腔120中并且将为电容器提供接触点。在图1F中，已经将电容器130放置在腔120中并且已经通过焊料球131和132将所述电容器连接到导电触点125f和125g。图1F还示出了在导电触点125a、125b和125c处通过铜(或其它适当的导电材料)柱136安装在导电材料100(即，引线框架)上的半导体管芯138。在此实施例中，电容器130的至少一部分安置在腔120内。由于铜柱和导电焊盘125a-125c产生的高度，电容器130的一部分凸出到腔上方，如图所示。在其它实施例中，整个电容器安置在腔内，其中电容器的任何部分都不凸出到腔上方。图1G展示了引入后模制化合物140以包封半导体管芯138和电容器130，如图所示，从而形成半导体封装体。后模制化合物140可以由含有无机填料(例如，熔融二氧化硅)、催化剂、阻燃剂、应力改性剂、助粘剂和其它添加剂的环氧树脂配制。在一个实例中，使颗粒状模制化合物液化并且使用模压机将其转移到凹部中。液化产生容易流入模腔内并且包封装置的低粘度材料。图2示出了图1G的半导体封装体的一部分以标识各个尺寸。电触点130a和1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体封装体，其包括：/n引线框架；/n半导体管芯，所述半导体管芯附接到所述引线框架；以及/n无源组件，所述无源组件通过所述引线框架电连接到所述半导体管芯；/n所述引线框架包含腔，所述无源组件的至少一部分安置在所述腔中。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170412 US 62/484,494;20171229 US 62/612,244;20181.一种半导体封装体，其包括：
引线框架；
半导体管芯，所述半导体管芯附接到所述引线框架；以及
无源组件，所述无源组件通过所述引线框架电连接到所述半导体管芯；
所述引线框架包含腔，所述无源组件的至少一部分安置在所述腔中。


2.根据权利要求1所述的半导体封装体，其中所述腔处于所述引线框架的面向所述半导体管芯的一侧。


3.根据权利要求2所述的半导体封装体，其中所述无源组件的一部分位于所述腔内，并且所述无源组件的其余部分处于所述腔外部并且处于所述引线框架与所述半导体管芯之间。


4.根据权利要求2所述的半导体封装体，其中所述引线框架具有从与所述半导体管芯相反的一侧蚀刻并且处于所述腔正下方的部分，并且所蚀刻部分填充有预模制化合物。


5.根据权利要求1所述的半导体封装体，其中所述引线框架具有厚度T，并且所述腔的深度为T的约50％。


6.根据权利要求1所述的半导体封装体，其中所述引线框架具有厚度T，并且所述腔的深度介于T的约20％与40％之间。


7.根据权利要求1所述的半导体封装体，其中所述无源组件的任何部分都不凸出到所述腔之外。


8.根据权利要求1所述的半导体封装体，其中所述无源组件为电容器。


9.根据权利要求1所述的半导体封装体，其进一步包括多个铜柱，所述铜柱用于将所述半导体管芯附接到所述引线框架。


10.一种方法，其包括：
蚀刻导电构件以形成半导体管芯的引线框架；
蚀刻所述引线框架以形成腔；
在所述腔内部将电容器附接到所述引线框架；以及

【专利技术属性】
技术研发人员：杰弗里·莫罗尼，拉吉夫·丁卡尔·乔希，斯里尼瓦萨恩·K·科杜里，舒扬·昆达普尔·马诺哈尔，约格什·K·拉玛达斯，阿宁迪亚·波达尔，
申请(专利权)人：德州仪器公司，
类型：发明
国别省市：美国;US