專利名稱:一種適用于汽車電子的功率mos場效應(yīng)晶體管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實(shí)用新型涉及一種功率MOS場效應(yīng)晶體管,特別涉及一種適用于汽車電子的功率MOS場效應(yīng)晶體管。
背景技術(shù):
現(xiàn)有汽車電子可用的功率MOS場效應(yīng)晶體管,其結(jié)構(gòu)包含芯片、焊料、鋁線、塑封料、漏電極、源電極、柵電極和引線框架組成,其中引線框架包含漏電極、源電極、柵電極和散熱板組成。功率MOS場效應(yīng)晶體管的整體結(jié)構(gòu)與一般塑封晶體管相同,即外層是塑封料, 源電極、柵電極通入晶體管內(nèi)部,芯片位于晶體管內(nèi)部引線框架散熱板上,芯片底部是一層焊料,漏電極在散熱板的上端,中間有塑封限位槽,芯片與源電極、柵電極通過鋁線連接起來,連接方法鍵合工藝。功率MOS場效應(yīng)晶體管的芯片結(jié)構(gòu)一般為平面結(jié)構(gòu),使用平面工藝將源和柵都制作在同一平面上,如圖3所示。制造功率MOS場效應(yīng)晶體管一般用的引線框架如圖5所示, 為對(duì)稱結(jié)構(gòu),即源電極引線的源電極鍵合區(qū)面積等于柵電極引線的柵電極鍵合區(qū),且其上面的塑封限位槽偏低,使可裝片區(qū)偏小?,F(xiàn)有汽車電子常用的功率MOS場效應(yīng)晶體管,由于采用平面工藝技術(shù)制造,導(dǎo)致芯片面積大,通常在16 mm2以上,只能采用T0-220或T0-263等大體積封裝,不便于貼片式高效率生產(chǎn)汽車電子部件,也不利于小型化的發(fā)展需求。另外,現(xiàn)有的引線框架結(jié)構(gòu),源電極鍵合區(qū)面積太小,不能鍵合2 3根粗鋁線,限制了產(chǎn)品電流容量,降低了產(chǎn)品的抗浪涌能力。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型旨在克服背景技術(shù)所述的的缺點(diǎn),設(shè)計(jì)一種結(jié)構(gòu)新穎,電參數(shù)先進(jìn),封裝小型化、貼片化,電流容量大、抗浪涌能力強(qiáng)的適用于汽車電子的功率MOS場效應(yīng)晶體管。為了克服上述問題,本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了一種適用于汽車電子的功率MOS場效應(yīng)晶體管,在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上,進(jìn)行了如下改進(jìn)首先,一種適用于汽車電子的功率MOS場效應(yīng)晶體管,其結(jié)構(gòu)包含漏電極、芯片、 焊料、鋁線、塑封料、源電極、柵電極、散熱板,其中芯片是溝槽柵結(jié)構(gòu),其柵極槽縱向剖面為 “U”形槽;所使用的引線框架為非對(duì)稱結(jié)構(gòu)將芯片結(jié)構(gòu)。即芯片由一般的平面結(jié)構(gòu)改成溝槽柵結(jié)構(gòu),其柵極槽縱向剖面結(jié)構(gòu)為“U”形槽,如圖2所示。而且利用微電子納米技術(shù),提高集成度,提高芯片單位面積工作溝道幾何尺寸的寬/長比,即提高芯片單位面積性價(jià)比。 使具有同樣性能的芯片從原來需要16 18mm2硅片,縮減到9. 88^13. 5mm2,即芯片的長為 2. 6^3. 0 mm,寬為3. 8^4. 5mm,解決了功率MOS場效應(yīng)晶體管制造中存在的高性能與小型化的矛盾。另外,連接源電極和芯片的鋁線直徑可以達(dá)到380微米,連接?xùn)烹姌O和芯片的鋁線直徑可以是100 150微米。[0008][0007]其次,將引線框架設(shè)計(jì)為非對(duì)稱結(jié)構(gòu),使得引線框架的源電極鍵合區(qū)面積加大,可鍵合2 3根直徑380微米鋁線,而一般的引線框架,只能鍵合1根小于380微米的鋁線,比一般同品種引線框架電流容量大,提高了產(chǎn)品的抗浪涌能力;同時(shí),通過塑封限位槽的上移,把引線框架的裝片區(qū)加大,最大能裝3.0 X4. 5mm2的芯片,有利于采用較大面積芯片,滿足功率余量和減小溝道導(dǎo)通電阻的要求。另外,源電極、柵電極內(nèi)部鍵合區(qū)局部鍍有銀或鎳,有利于鍵合工藝。通過上述改進(jìn),其有益效果在于產(chǎn)品封裝小型化、貼片化,有利于汽車部件標(biāo)準(zhǔn)化;產(chǎn)品性能提高,高耐壓、大電流、溝道導(dǎo)通電阻較小等優(yōu)點(diǎn)。具體參數(shù)如下(1)耐壓高V_SS=120V,足以承受汽車電子各種電源、各種負(fù)載的沖擊能量,業(yè)經(jīng)證明,既適合于14V電源發(fā)電機(jī)控制電路,又適合于^V電源發(fā)電機(jī)控制電路;(2)承受電流大最大額定漏極電流60A,足以承受汽車電子多種負(fù)載沖擊;(3)溝道導(dǎo)通電阻小工作溫升小,RDS(on)max=18mQ。還有,這種功率MOS場效應(yīng)晶體管可靠性好,在成品測試中增加了 100%測試雪崩耐量項(xiàng)目,保證產(chǎn)品單脈沖雪崩耐量不低于MOmJ。
圖1是本實(shí)用新型產(chǎn)品裝配結(jié)構(gòu)示意圖;圖2是本實(shí)用新型的芯片縱向剖面結(jié)構(gòu)示意圖;圖3是現(xiàn)有技術(shù)的平面工藝芯片縱向剖面結(jié)構(gòu)示意圖;圖4是本實(shí)用新型的非對(duì)稱引線框架結(jié)構(gòu)10示意圖;圖5是現(xiàn)有技術(shù)的對(duì)稱引線框架結(jié)構(gòu)示意圖。其中圖1至圖5的符號(hào)說明如下1、漏電極,2、芯片,3、焊料,4、直徑380微米鋁線,5、塑封料,6、源電極,7、柵電極, 71、柵極槽,8、散熱板,9、直徑125微米鋁線,10、引線框架,101、漏電極板,106、源電極引線,1061、源電極鍵合區(qū),107、柵電極引線,1071、柵電極鍵合區(qū),1081、塑封限位槽。
具體實(shí)施方式
按照?qǐng)D1、圖2、圖4所示,分別是本實(shí)用新型產(chǎn)品裝配結(jié)構(gòu)示意圖、芯片縱向剖面結(jié)構(gòu)示意圖、非對(duì)稱引線框架結(jié)構(gòu)示意圖。本實(shí)用新型一種適用于汽車電子的功率MOS場效應(yīng)晶體管,采用T0-252封裝工藝,其裝配結(jié)構(gòu)包含漏電極1、芯片2、焊料3、直徑380微米鋁線4、塑封料5、源電極6、柵電極7、柵極槽71、散熱板8、直徑125微米鋁線9和引線框架10,其中引線框架10包含漏電極板101、源電極引線106、柵電極引線107、散熱板8。本實(shí)用新型外層是塑封料5,源電極 6、柵電極7通入晶體管內(nèi)部,芯片2位于晶體管內(nèi)部,裝于散熱板8上,芯片2底部是一層焊料3,散熱板8的上部是漏電極1,芯片2與源電極6通過直徑380微米鋁線4連接起來, 芯片2與柵電極7通過直徑125微米鋁線9連接起來,連接方法都是鍵合工藝,內(nèi)部器件整體都基于引線框架10上。將芯片2結(jié)構(gòu)由一般的平面結(jié)構(gòu)改成溝槽柵結(jié)構(gòu),其柵極槽71縱向剖面結(jié)構(gòu)為 “U”形槽,由于利用納米技術(shù),提高了芯片2單位面積工作溝道幾何尺寸的寬/長比,即提高了芯片單位面積性價(jià)比。芯片2的寬為3. 0mm,長為4. 5mm,面積為13. 5mm2,解決了功率 MOS場效應(yīng)晶體管制造中存在的高性能與小型化的矛盾。將引線框架10設(shè)計(jì)為非對(duì)稱結(jié)構(gòu),引線框架10的源電極引線106的源電極鍵合區(qū)1061面積大于柵電極引線107的柵電極鍵合區(qū)1071,且源電極鍵合區(qū)1061可鍵合2根直徑380微米鋁線,使電流容量大,提高了產(chǎn)品的抗浪涌能力;引線框架10的散熱板引線 108,其上面的塑封限位槽1081在原有基礎(chǔ)上上移,能使塑封限位槽108下方區(qū)域能裝3. 0 X 4. 5mm2的芯片2,有利于采用較大面積芯片2,滿足功率余量和減小溝道導(dǎo)通電阻的要求。另外,源電極6內(nèi)部鍵合區(qū)1061、柵電極7內(nèi)部鍵合區(qū)1071局部鍍有銀或鎳,有利
于鍵合工藝。
權(quán)利要求1.一種適用于汽車電子的功率MOS場效應(yīng)晶體管,其結(jié)構(gòu)包含漏電極(1)、芯片(2)、焊料(3)、鋁線(4)、塑封料(5)、源電極(6)、柵電極(7)、散熱板(8),其特征在于芯片(2)是溝槽柵結(jié)構(gòu),其柵極槽(71)縱向剖面為“U”形槽;所使用的引線框架(10)為非對(duì)稱結(jié)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的功率MOS場效應(yīng)晶體管,其特征在于鋁線(4)的直徑為380微米,2^3根并聯(lián),鋁線(9)的直徑為10(Γ150微米。
3.如權(quán)利要求1或2所述的功率MOS場效應(yīng)晶體管,其特征在于芯片(2)的長為 3. 8 4. 5mm,寬為 2. 6 3. 0 mm,面積為 9. 88 13. 5mm2。
4.如權(quán)利要求3所述的功率MOS場效應(yīng)晶體管,其特征在于引線框架(10)的源電極引線(106)的源電極鍵合區(qū)(1061)面積大于柵電極引線(107)的柵電極鍵合區(qū)(1071),且源電極鍵合區(qū)(1061)可鍵合2 3根直徑380微米鋁線。
5.如權(quán)利要求4所述的功率MOS場效應(yīng)晶體管,其特征在于引線框架(10)的散熱板引線(108),其上面的塑封限位槽(1081)位于散熱板引線(108)的上方,且能使塑封限位槽 (1081)下方區(qū)域能裝3.0 X 4. 5mm2的芯片。
6.如權(quán)利要求5所述的功率MOS場效應(yīng)晶體管,其特征在于源電極(6)、柵電極(7)內(nèi)部鍵合區(qū)局部鍍有銀或鎳。
專利摘要本實(shí)用新型涉及了一種適用于汽車電子的功率MOS場效應(yīng)晶體管,其結(jié)構(gòu)包含漏電極、芯片、焊料、直徑達(dá)380微米鋁線、塑封料、源電極、柵電極、柵極槽、散熱板、直徑100~150微米鋁線和引線框架,其中引線框架包含漏電極引線、源電極引線、柵電極引線、散熱板引線,芯片是溝槽柵結(jié)構(gòu),其柵極槽縱向剖面結(jié)構(gòu)為“U”形結(jié)構(gòu),引線框架為非對(duì)稱結(jié)構(gòu),芯片面積為9.88~13.5mm2,源電極鍵合區(qū)面積大于柵電極鍵合區(qū),塑封鍵槽位于散熱板引線的上方,源、柵電極內(nèi)部鍵合區(qū)局部鍍有銀或鎳。其有益效果在于可使產(chǎn)品的封裝小型化、貼片化,芯片裝片區(qū)面積大,電流容量大,提高了產(chǎn)品的抗浪涌能力,還有高耐壓、大電流、溝道導(dǎo)通電阻較小。
文檔編號(hào)H01L23/495GK202025763SQ20102066355
公開日2011年11月2日 申請(qǐng)日期2010年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月16日
發(fā)明者趙振華 申請(qǐng)人:無錫羅姆半導(dǎo)體科技有限公司, 趙振華