專利名稱：高電流半導(dǎo)體功率器件小外形集成電路封裝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件，更具體地涉及高電流半導(dǎo)體器件小外形集成電 路封裝。
背景技術(shù)：
功率半導(dǎo)體封裝己隨著印刷電路板技術(shù)的發(fā)展而從通孔向表面安裝封裝 發(fā)展。表面安裝封裝總體包括引線框，半導(dǎo)體器件被安裝在該引線框上。半 導(dǎo)體器件和引線框的一部分通常用樹脂材料密封。在有引線的封裝中，引線 終端在樹脂體外延伸，并包括用于提供從半導(dǎo)體器件到引線終端的導(dǎo)線鍵合 連接的鍵合區(qū)。
在半導(dǎo)體器件封裝中重點(diǎn)考慮的問題包括高熱耗散，低寄生電感，半導(dǎo) 體器件和周圍電路之間的低電阻，熱循環(huán)和熱沖擊/熱疲勞方面的良好可靠 性，以及對電路板空間的最小消耗。
常規(guī)的功率半導(dǎo)體封裝包括8至U 32引線腳的Small Outline Integrated Circuit (SOIC)(小外形集成電路)封裝。在高電流應(yīng)用中，常規(guī)的SOIC封 裝由于引線框厚度和封裝底部密封使其熱性能不佳。另外，在常規(guī)上半導(dǎo)體 芯片用諸如銀漿的熱性能不佳的材料附貼到SOIC封裝的引線框上。
由于SOIC封裝的引線腳不匹配印刷電路板上的TO 252 (DPAK封裝) 焊接區(qū)圖形，因此常規(guī)的SOIC封裝在很多應(yīng)用場合中的使用受到進(jìn)一步限 制。此外，常規(guī)的SOIC封裝具有易于變形的引線框，導(dǎo)致較低的裝配率以 及相對小的導(dǎo)線鍵合區(qū)域，相對小的導(dǎo)線鍵合區(qū)域限制了能夠用于減小封裝 電阻的鍵合導(dǎo)線的數(shù)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供高電流半導(dǎo)體功率器件SOIC封裝，該 新穎的SOIC封裝能夠用于各種高電流的應(yīng)用場合，并且在很多應(yīng)用場合中 用于替代T0 252器件。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了高電流半導(dǎo)體SOIC封裝，該封裝包括 由具有大于8mil (密耳)厚度的單規(guī)格材料形成的相對厚的引線框，所述引 線框具有多個(gè)引線和第一引線框區(qū)，該第一引線框區(qū)包括焊接到其上的芯片； 一對設(shè)置在與芯片頂表面同一平面上的引線鍵合區(qū)域；將芯片連接到多個(gè)引 線上的鋁制大直徑鍵合導(dǎo)線；和密封芯片，鍵合導(dǎo)線和引線框的至少一部分 的樹脂體。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，具有平整引線的包容電子器件的高電流半導(dǎo) 體功率器件SOIC封裝還包括由具有大于8mil厚度的單規(guī)格材料形成的相對 厚的引線框，所述引線框包括多個(gè)引線和引線框區(qū)，該引線框區(qū)具有焊接到 其上的電子器件； 一對設(shè)置在與電子器件的頂表面同一平面上的引線鍵合區(qū) 域；將電子器件連接到多個(gè)引線上的具有直至20mil厚度的鋁制鍵合導(dǎo)線； 和密封電子器件，鍵合導(dǎo)線和引線框的至少一部分的樹脂體。
本發(fā)明總體提供一種高電流半導(dǎo)體功率器件SOIC封裝，該高電流半導(dǎo) 體功率器件SOIC封裝具有由單規(guī)格材料形成的引線框，該單規(guī)格材料具有 大于常規(guī)的8到10mil的厚度。其優(yōu)點(diǎn)是，較厚的引線框有利于大直徑鋁制 鍵合導(dǎo)線的鍵合。鋁制鍵合導(dǎo)線的使用顯著降低封裝電阻，優(yōu)于常規(guī)的金導(dǎo) 線配置。鍵合導(dǎo)線可具有直至20mil的直徑。通過促進(jìn)熱量側(cè)向流出漏極引 線，較厚的引線框材料進(jìn)一步提供經(jīng)改進(jìn)的封裝熱性能。甚至在引線框區(qū)的 底部暴露的情況下也能獲得這樣的效果。進(jìn)一步，源極鍵合區(qū)域和柵極鍵合 區(qū)域可以設(shè)置在與芯片高度基本相同的高度。在該方式下，可以使用短長度 的鍵合導(dǎo)線，從而減小電阻和電感。
該高電流半導(dǎo)體功率器件SOIC封裝進(jìn)一步包括能夠匹配TO 252焯接區(qū) 圖形的向外延伸的漏極，源極和柵極引線。因此，本發(fā)明的高電流半導(dǎo)體功 率器件SOIC封裝在很多高電流應(yīng)用場合下能夠用于替代DPAK封裝。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的高電流半導(dǎo)體功率器件SOIC封裝的實(shí)施例的頂視
圖1A是根據(jù)本發(fā)明的圖1的高電流半導(dǎo)體功率器件SOIC封裝的截面
圖；圖IB是根據(jù)本發(fā)明的圖1的高電流半導(dǎo)體功率器件SOIC封裝的底視
圖2是根據(jù)本發(fā)明的矩陣引線框的頂視圖； 圖2A是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)引線框及其支撐的放大圖； 圖3是根據(jù)本發(fā)明的經(jīng)表面安裝到TO 252焊接區(qū)圖形上的高電流半導(dǎo) 體功率器件SOIC封裝的透視圖；以及
圖4是經(jīng)表面安裝到TO 252焊接區(qū)圖形上的DPAK器件的透視圖。
具體實(shí)施例方式
結(jié)合圖1至圖4具體說明實(shí)施本發(fā)明的最佳模式。該敘述并不意在起到 限制的作用，而僅是為了說明本發(fā)明的總體原理的目的，因?yàn)楸景l(fā)明的范圍 將由附后的權(quán)利要求進(jìn)行最好的定義。
本發(fā)明總體提供一種高電流半導(dǎo)體功率器件SOIC封裝，該高電流半導(dǎo) 體功率器件SOIC封裝具有由單規(guī)格材料形成的引線框，該單規(guī)格材料具有 大于常規(guī)的8到lOmil的厚度。其優(yōu)點(diǎn)是，較厚的引線框有利于大直徑鋁制 鍵合導(dǎo)線的鍵合。鋁制鍵合導(dǎo)線的使用顯著降低封裝電阻，優(yōu)于常規(guī)的金導(dǎo) 線配置。鍵合導(dǎo)線可具有直至20mil的直徑。通過促進(jìn)熱量側(cè)向流出漏極引 線，較厚的引線框材料進(jìn)一步提供經(jīng)改進(jìn)的封裝熱性能。甚至在引線框區(qū)的 底部暴露的情況下也能獲得這樣的效果。進(jìn)一步，源極鍵合區(qū)域和柵極鍵合 區(qū)域可以設(shè)置在與芯片高度基本相同的高度。在該方式下，可以使用短長度 的鍵合導(dǎo)線，從而減小電阻和電感。
該高電流半導(dǎo)體功率器件SOIC封裝進(jìn)一步包括能夠匹配TO 252焊接區(qū) 圖形的向外延伸的漏極，源極和柵極引線。因此，本發(fā)明的高電流半導(dǎo)體功 率器件SOIC封裝在很多高電流應(yīng)用場合下能夠用于替代DPAK封裝。
參考圖l，圖1A和圖1B，圖中顯示高電流半導(dǎo)體功率器件SOIC封裝 被總體標(biāo)以100。較厚的單規(guī)格材料引線框130包括芯片101被連接到其上 的引線框區(qū)152。芯片101最好通過焊料層170焊接到引線框區(qū)152，以便有 利于使用鋁制大直徑鍵合導(dǎo)線。引線框130的一部分可以被模制在樹脂體108 中。
弓l線框130包括源極引線116，柵極引線112和漏極引線126。源極引線116可以被熔融并延伸到樹脂體108外。源極引線116的外面部分進(jìn)一步包 括側(cè)向延伸部分116a以及第一和第二部分116b和116c，該第一和第二部分 116b和116c以互相相隔的關(guān)系從側(cè)向延伸部分116a垂直延伸。內(nèi)部源極鍵 合區(qū)域118通過鍵合導(dǎo)線110連接到芯片的源極觸點(diǎn)。內(nèi)部源極鍵合區(qū)域118 基本上延伸經(jīng)熔融的源極引線116的全長，以提供最大數(shù)量的鍵合導(dǎo)線110， 從而減小導(dǎo)通電阻和電感。漏極引線126可以連接到引線框區(qū)152并且包括 側(cè)向延伸部分126a以及第一和第二部分126b和126c，該第一和第二部分 126b和126c以互相相隔的關(guān)系從側(cè)向延伸部分126a垂直延伸。柵極引線112 可以連接到柵觸點(diǎn)區(qū)域120，該柵觸點(diǎn)區(qū)域120轉(zhuǎn)而可以通過鍵合導(dǎo)線106 連接到柵極區(qū)127。柵極引線112進(jìn)一步包括側(cè)向延伸部分112a和從側(cè)向延 伸部分112a垂直延伸的部分112b。源極鎖孔114和漏極鎖孔124可以分別 形成在源極引線116和漏極引線126中。鎖定切口 128形成在漏極引線126 中。
通過具體參考圖1A，引線框130由具有大于常規(guī)的8到10mil厚度的單 規(guī)格材料形成。其優(yōu)點(diǎn)是，較厚的引線框130有利于鋁制大直徑鍵合導(dǎo)線110 和106和/或較大數(shù)量的這樣的鍵合導(dǎo)線的鍵合。鋁制大直徑鍵合導(dǎo)線的使用 顯著降低封裝電感和電阻，優(yōu)于常規(guī)的金導(dǎo)線配置。另外，鋁制大直徑鍵合 導(dǎo)線的使用使封裝100能夠被用于高電流應(yīng)用場合。鍵合導(dǎo)線110和106可 具有直至20mil的直徑。通過促進(jìn)熱量側(cè)向流出漏極引線，較厚的引線框材 料進(jìn)一步提供經(jīng)改進(jìn)的封裝熱性能。
繼續(xù)參考圖1A，源極鍵合區(qū)域118和柵極鍵合區(qū)域120 (圖中未顯示) 基本上設(shè)置在與芯片101的頂表面102同一個(gè)平面上。在該方式下，所使用 的鍵合導(dǎo)線110和106的短長度能夠減小電阻和電感。引線框130的底部180 在封裝100的底部暴露。
引線框130進(jìn)一步包括一對側(cè)芯片桿190。該側(cè)芯片桿190用于加強(qiáng)矩 陣引線框200 (圖2和圖2A)的機(jī)械性能，并使厚引線框130能夠以高密度 矩陣引線框200的形式制造，從而提高裝配率和降低封裝成本。側(cè)芯片桿190 進(jìn)一步提供對引線框130更大的模制粘附力和降低潮氣對芯片101的暴露。
圖3顯示包括漏極區(qū)域310，源極區(qū)域320和柵極區(qū)域330的TO 252焊 接區(qū)圖形300。所顯示的根據(jù)本發(fā)明的高電流半導(dǎo)體功率SOIC器件100被
表面安裝到該焊接區(qū)圖形300上，漏極引線126安裝到漏極區(qū)域310，包括 部分116c和部分116a的一部分的源極引線116的一部分安裝到源極區(qū)域 320，包括部分112a和112b的柵極引線112安裝到柵極區(qū)域330。當(dāng)安裝到 源極區(qū)域320時(shí)，源極部分116c與柵極部分112b —起向SOIC器件100提 供更小的電阻率和更好的熱耗散性能。另外，源極部分116c和柵極部分112b 提供SOIC器件100對TO 252焊接區(qū)圖形330的匹配。
用于比較的目的，在圖4中，DPAC封裝400被顯示安裝到焊接區(qū)圖形 300上。
本發(fā)明的高電流半導(dǎo)體功率SOIC器件可以用于很多高電流應(yīng)用場合以 替代T0 252 (DPAK)器件。由單規(guī)格材料形成的相對厚的引線框?qū)е赂?的裝配率并容許提高鍵合導(dǎo)線的數(shù)量，經(jīng)提高數(shù)量的鍵合導(dǎo)線能被用于減小 封裝電阻。
很明顯，上述實(shí)施例可以以許多方式變化而不背離本發(fā)明的范圍。另外， 特定實(shí)施例的各個(gè)方面可能包含不涉及同一實(shí)施例的其他方面的專利方面的 主題內(nèi)容。進(jìn)一步，不同實(shí)施例的各個(gè)方面可以組合到一起。因此，本發(fā)明 的范圍將由附后的權(quán)利要求及其法定的等效內(nèi)容確定。
權(quán)利要求
1.一種高電流半導(dǎo)體功率小外形集成電路封裝，其特征在于，該封裝包括由具有大于8密爾mil厚度的單規(guī)格材料形成的相對厚的引線框，該引線框具有多個(gè)引線和第一引線框區(qū)，該第一引線框區(qū)包括焊接到其上的芯片；一對設(shè)置在與芯片頂表面同一平面上的引線鍵合區(qū)域；將芯片連接到多個(gè)引線上的鋁制大直徑鍵合導(dǎo)線；和密封芯片，鍵合導(dǎo)線和引線框的至少一部分的樹脂體。
2. 如權(quán)利要求l所述的封裝，其特征在于，其中所述封裝具有可安裝到TO 252焊接區(qū)圖形上的引線腳。
3. 如權(quán)利要求l所述的封裝，其特征在于，其中所述引線框區(qū)通過封裝的底 表面暴露。
4. 如權(quán)利要求1所述的封裝，其特征在于，其中所述芯片包括集成電路。
5. 如權(quán)利要求4所述的封裝，其特征在于，其中多個(gè)引線中的至少一個(gè)引線 通過無導(dǎo)線焊接連接到所述集成電路終端。
6. 如權(quán)利要求4所述的封裝，其特征在于，其中所述集成電路包括FET場 效應(yīng)晶體管器件。
7. 如權(quán)利要求6所述的封裝，其特征在于，其中多個(gè)引線包括分別連接到 FET器件的源極區(qū)域，柵極區(qū)域和漏極區(qū)域的源極引線，柵極引線和漏極 引線，源極引線包括側(cè)向延伸部分以及以互相相隔的關(guān)系從側(cè)向延伸部分 垂直延伸的第一和第二部分，柵極引線包括側(cè)向延伸部分以及從側(cè)向延伸 部分垂直延伸的部分，源極引線側(cè)向延伸部分以及第一和第二部分，以及 柵極引線側(cè)向延伸部分和從該側(cè)向延伸部分垂直延伸的部分暴露于所述 樹脂體外。
8. 如權(quán)利要求7所述的封裝，其特征在于，其中所述源極引線包括經(jīng)熔融的 固體片。
9. 如權(quán)利要求7所述的封裝，其特征在于，其中源極引線和柵極引線設(shè)置成 在半導(dǎo)體封裝的與漏極引線相對的一側(cè)互相相鄰。
10. 如權(quán)利要求7所述的封裝，其特征在于，其中源極引線連接到設(shè)置在所述樹脂體內(nèi)部的源極鍵合區(qū)域，柵極引線連接到設(shè)置在所述樹脂體內(nèi)部的柵極鍵合區(qū)域，源極鍵合區(qū)域和柵極鍵合區(qū)域設(shè)置在與FET器件的頂表面 同一個(gè)平面上，以及鍵合導(dǎo)線相對短并且將源極引線連接到源極鍵合區(qū)域 以及將柵極引線連接到柵極鍵合區(qū)域。
11. 如權(quán)利要求7所述的封裝，其特征在于，其中漏極引線包括用于夾緊模具 的切口。
12. 如權(quán)利要求7所述的封裝，其特征在于，其中漏極引線包括在回流焊接期 間用于定位所述封裝的切口 。
13. 如權(quán)利要求1所述的封裝，其特征在于，其中鍵合導(dǎo)線具有直至20mil的厚度。
14. 如權(quán)利要求1所述的封裝，其特征在于，其中引線框進(jìn)一步包括一對側(cè)芯 片桿。
15. —種具有平整引線的包容電子器件的高電流半導(dǎo)體功率器件小外形集成 電路封裝，其特征在于，該封裝包括由具有大于8mil厚度的單規(guī)格材料形成的相對厚的引線框，該引線 框包括多個(gè)引線和引線框區(qū)，該引線框區(qū)具有焊接到其上的電子器件； 一對設(shè)置在與電子器件的頂表面同一平面上的引線鍵合區(qū)域； 將電子器件連接到多個(gè)引線上的具有直至20mil厚度的鋁制鍵合導(dǎo) 線；和密封電子器件，鍵合導(dǎo)線和引線框的至少一部分的樹脂體。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高電流半導(dǎo)體功率小外形集成電路封裝。該封裝包括由具有大于8mil厚度的單規(guī)格材料形成的相對厚的引線框，所述引線框具有多個(gè)引線和第一引線框區(qū)，該第一引線框區(qū)包括焊接到其上的芯片；一對設(shè)置在與芯片頂表面同一平面上的引線鍵合區(qū)域；將芯片連接到多個(gè)引線上的鋁制大直徑鍵合導(dǎo)線；和密封芯片，鍵合導(dǎo)線和引線框的至少一部分的樹脂體。
文檔編號H01L23/488GK101174602SQ200710147438
公開日2008年5月7日 申請日期2007年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月6日
發(fā)明者明 孫, 張曉天, 磊 施 申請人:萬國半導(dǎo)體股份有限公司