專利名稱：多芯片模塊及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多芯片模塊及其制造方法，特別是指一種將高壓元件芯片與低壓控制芯片固定于同一芯片座的多芯片模塊及其制造方法。
背景技術(shù)：
圖1顯示一種典型的電源供應(yīng)電路，其中，多芯片模塊10中的低壓控制芯片14，根據(jù)反馳式(flyback)的回授訊號(hào)FB，以及電流感測(cè)訊號(hào)CS，操作高壓元件芯片12中的功率開關(guān)，以將輸入電壓Vin轉(zhuǎn)換為輸出電壓Vout。
請(qǐng)參閱圖2A，顯示多芯片模塊10 —種現(xiàn)有技術(shù)的安排方式。如圖所示，多芯片模塊10包含高壓元件芯片12與低壓控制芯片14。其中，高壓元件芯片12固定于專用的芯片座11上；且低壓控制芯片14固定于另一個(gè)專用的芯片座13上。一般而言，高壓元件與低壓元件的制程不同，分別制造的成本較同時(shí)制造于同一基板上來(lái)得低，因此分別制造成為高壓元件芯片12與低壓控制芯片14是很普遍的方式；此外，高壓元件若為垂直式的元件， 則其基板表面具有電位，因此，高壓元件芯片12與低壓控制芯片14不宜同時(shí)固定于同一芯片座上，以免相互影響，甚至造成短路，其具體實(shí)施方式
，如圖2A所示，將高壓元件芯片12 與低壓控制芯片14固定于不同的芯片座11與13上，并將其封裝于同一模塊中。這種現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于整合高壓元件芯片12與低壓控制芯片14于單一封裝之內(nèi)，并避免芯片訊號(hào)相互的干擾影響。
圖2B顯示圖2A中，AA切線的剖面圖。如圖所示，分開的芯片座11與芯片座13 上，分別固定高壓元件芯片12與低壓控制芯片14，且其芯片間，利用金屬導(dǎo)線15相互耦接， 以傳送訊號(hào)。這種現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)是芯片固定于單一專屬芯片座，因此每一芯片座的面積相對(duì)于共享芯片座的安排方式小，如此一來(lái)，其散熱的效率相對(duì)較差。此外，低壓控制芯片 14中的溫度傳感器(未示出)無(wú)法感測(cè)高壓元件芯片12 (或感測(cè)準(zhǔn)確度 較差)的溫度，以于溫度過(guò)高時(shí)啟動(dòng)過(guò)溫保護(hù)(over temperature protection,OTP)。上述現(xiàn)有技術(shù)例如可見于美國(guó)專利申請(qǐng)案第2007/0200537號(hào)。
圖3A-3C顯不另一種多芯片模塊20安排方式的現(xiàn)有技術(shù)。相較于前述現(xiàn)有技術(shù), 此現(xiàn)有技術(shù)是將高壓元件與低壓元件整合于單一(monolithic)芯片22中。如圖3A所示， 芯片座21將單一芯片22固定于其上，如此一來(lái)，芯片座21相較于前述的現(xiàn)有技術(shù)中，分開的芯片座11與13，本現(xiàn)有技術(shù)的散熱面積較大，具有較佳的散熱效果。圖3B分別以簡(jiǎn)圖顯示單一芯片22的上視圖，如圖所示，高壓元件221與低壓元件222整合于單一芯片22中。 圖3C顯示圖2A中，AA切線的剖面圖。但這種現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)在于，高壓元件需要與低壓元件同時(shí)于同一基板上制造，其制造成本較高；此外，高壓元件與低壓元件于同一基板上， 容易產(chǎn)生訊號(hào)相互影響的噪聲問(wèn)題，例如串?dāng)_(crosstalk)等問(wèn)題。
有鑒于此，本發(fā)明即針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種將高壓元件芯片與低壓控制芯片固定于同一芯片座的多芯片模塊及其制造方法，可改善芯片散熱問(wèn)題，并且不需要增加制造成本。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的之一在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足與缺陷，提出一種多芯片模塊。
本發(fā)明另一目的在于，提出一種多芯片模塊制造方法。
為達(dá)上述目的，就其中一觀點(diǎn)言，本發(fā)明提供了一種多芯片模塊，包含一高壓元件芯片，其具有至少一功率開關(guān)；一低壓控制芯片，其通過(guò)金屬導(dǎo)線與該高壓元件芯片耦接；單一芯片座，用以將該高壓元件芯片與該低壓控制芯片固定于其上；以及多個(gè)引腳，通過(guò)該芯片座的一延伸部或金屬導(dǎo)線與該單一芯片座耦接。
在其中一種實(shí)施型態(tài)中，其中該高壓兀件芯片宜包括一橫向(lateral)金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效晶體管(metal oxide semiconductor field effect transistor,MOSFET) 功率開關(guān)；以及一橫向空乏型啟動(dòng)開關(guān)。
所述多芯片模塊，其中該高壓元件芯片可更包含一熱二極管用以感測(cè)溫度。
在另一種實(shí)施型態(tài)中，其中該橫向空乏型啟動(dòng)開關(guān)宜具有一橫向空乏型MOSFET 或一橫向空乏型接面場(chǎng)效晶體管(junction field effect transistor, JFET)。
在另一種實(shí)施型態(tài)中，其中該功率開關(guān)具有一第一電流流入端、一第一控制端、以及一第一電流流出端，通過(guò)該第一控制端的操作，控制一開關(guān)電流流入該第一電流流入端， 并自該第一電流流出端流出；該高壓元件芯片更包括一取樣晶體管，用以取樣該開關(guān)電流， 其包含一第二電流流入端，包含于該第一電流流入端；一第二控制端，包含于該第一控制端；以及一第二電流流出端，與該第一電流流出端流出隔絕，并產(chǎn)生一與該開關(guān)電流具有一比例的取樣電流。
就另一觀點(diǎn)，本發(fā)明也提供了一種多芯片模塊制造方法，包含提供一高壓元件芯片，其具有至少一功率 開關(guān)；通過(guò)金屬導(dǎo)線將該高壓元件芯片耦接至一低壓控制芯片；將該高壓元件芯片與該低壓控制芯片固定于單一芯片座；以及通過(guò)該芯片座的一延伸部或金屬導(dǎo)線將該單一芯片座耦接至多個(gè)引腳。
下面通過(guò)具體實(shí)施例詳加說(shuō)明，當(dāng)更容易了解本發(fā)明的目的、技術(shù)內(nèi)容、特點(diǎn)及其所達(dá)成的功效。


圖第I顯示一種典型的電源供應(yīng)電路；
圖2A-2B顯不多芯片模塊10 —種現(xiàn)有技術(shù)的安排方式；
圖3A-3C顯示另一種多芯片模塊20安排方式的現(xiàn)有技術(shù)；
圖4A-4B顯示本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例；
圖5A-5C顯示本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施例。
圖中符號(hào)說(shuō)明
10，20，30，40 多芯片模塊
11，13，15，21，31 芯片座
12，16，32，42 高壓元件芯片
14，34，44低壓控制芯片
15,35金屬導(dǎo)線
22單一芯片
221高壓元件
222低壓元件
37引腳
39延伸部
CS電流感測(cè)訊號(hào)
Drain漏極
Drift Region漂移區(qū)
FB回授訊號(hào)
Gate柵極
R電阻
SI功率開關(guān)
S2取樣晶體管
Source 1，Source 2 源極
Vin輸入電壓
Vout輸出電壓具體實(shí)施方式
請(qǐng)參閱圖4A與4B，顯示本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例，多芯片模塊30中包含具有至少一功率開關(guān)的高壓元件芯片32、低壓控制芯片34、單一芯片座31與多個(gè)引腳37。如圖4A所示，低壓控制芯片34其通過(guò)金屬導(dǎo)線35與高壓元件芯片32耦接。并且，高壓元件芯片32 與低壓控制芯片34皆固定于單一芯片座31上，如圖4B所示的圖4A中CC剖線的剖視圖。 此外，多個(gè)引腳37通過(guò)芯片座31的延伸部39或金屬導(dǎo)線35與單一芯片座31上的高壓元件芯片32與低壓控制芯片34耦接。
為使高壓元件芯片32與低壓控制芯片34可固定于單一芯片座31上，且為避免如現(xiàn)有技術(shù)所述的垂直式高壓元件的基板表面與低壓控制芯片的基板表面具有不同的電位；本實(shí)施例的高壓元件芯片32可以但不限于包括橫向金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效晶體管 (metal oxide semiconductor field effect transistor,MOSFET)功率開關(guān)；以及/ 或橫向空乏型啟動(dòng)開關(guān)。由于橫向高壓元件與垂直式高壓元件不同，其基板表面與低壓控制芯片的基板表面具有相同電位(接地)，因此可以固定于同一芯片座31上。
其中，高壓元件芯片32中，可以但不限于包括如熱二極管(thermal diode),可用以感測(cè)溫度，進(jìn)而對(duì)高壓元件加以控制，以進(jìn)一步避免芯片過(guò)熱。
此外，上述橫向空乏型啟動(dòng)開關(guān)例如但不限于為橫向空乏型MOSFET或橫向空乏型接面場(chǎng)效晶體管(junction field effect transistor, JFET),其用以操作于電路啟動(dòng)程序。
圖5A-5C顯示本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施例。如圖5A所示，多芯片模塊40中包含高壓元件芯片42與低壓控制芯片44。在本實(shí)施例中，高壓元件芯片42例如包含功率開關(guān)SI與取樣晶體管S2，取樣晶體管S2用以感測(cè)功率開關(guān)SI的電流。取樣晶體管S2的電流流入端耦接于功率開關(guān)SI的電流流入端。取樣晶體管S2的控制端與功率開關(guān)SI的控制端，皆耦接于低壓控制芯片44的控制接腳Gate。取樣晶體管S2的電流流出端與電阻R的一端耦接， 電阻R的另一端則耦接于地。(在NMOS的情況下，電流流入端為漏極、控制端為柵極、電流流出端為源極；在PMOS或雙載子接面晶體管時(shí)則為對(duì)應(yīng)的端子，此為相同技術(shù)領(lǐng)域中的具有通常知識(shí)者所熟知。)通過(guò)此種取樣方式，可減少感測(cè)功率開關(guān)電流的功率損失，并提升效率，改善取樣的精確度。此外，請(qǐng)參照?qǐng)D5B，顯示通過(guò)取樣晶體管S2感測(cè)功率開關(guān)SI電流，以達(dá)成過(guò)電流保護(hù)(over current protection,0CP)的機(jī)制,可以進(jìn)一步省略低壓控制芯片44的電流感測(cè)CS接腳。如圖5B所示，將取樣晶體管S2源極耦接至一比較器電路，與一設(shè)定值比較，并產(chǎn)生過(guò)電流保護(hù)訊號(hào)0CP，即可達(dá)成過(guò)電流保護(hù)機(jī)制，進(jìn)而省略低壓控制芯片44的電流感測(cè)CS接腳，以提高整合性，并降低制造成本。
圖5C顯示取樣晶體管S2與功率開關(guān)SI的上視圖。如圖5C所示，功率開關(guān)SI包含漏極Drain、漂移區(qū)、柵極Gate、以及源極Sourcel。在實(shí)際的做法中，可視為將源極Sourcel 分割出一小段以作為取樣晶體管S2的源極Source，而漏極Drain、漂移區(qū)、與柵極Gate則與功率開關(guān)SI共享，也就是說(shuō)，功率開關(guān)SI的漏極Drain (電流流入端)與柵極Gate (控制端)也分別作為或包含取樣晶體管S2的漏極Drain (電流流入端)與柵極Gate (控制端)， 而取樣晶體管S2的源極Source2 (電流流出端)與功率開關(guān)SI的源極Sourcel (電流流出端)隔絕，但取樣晶體管S2與功率開關(guān)SI整合成單一元件，以節(jié)約元件面積及簡(jiǎn)化元件制作程序。如此，可根據(jù)源極Source2與源極Sourcel的尺寸比例，與感測(cè)到的源極Source2 電壓或電流訊號(hào)，即可推導(dǎo)出功率開關(guān)SI的開關(guān)電流，以作為電流感測(cè)訊號(hào)CS或直接用以進(jìn)行過(guò)電流保護(hù)機(jī)制。
以上已針對(duì)較佳實(shí)施例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明，只是以上所述，僅為使本領(lǐng)域技術(shù)人員易于了解本發(fā)明的內(nèi)容，并非用來(lái)限定本發(fā)明的權(quán)利范圍。在本發(fā)明的相同精神下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以思及各種等效變 化。例如，功率開關(guān)SI可為PMOS或NMOS晶體管；在所示各實(shí)施例電路中，可插入不影響訊號(hào)主要意義的元件，如其它開關(guān)等；又例如比較器或誤差放大器的輸入端正負(fù)可以互換，僅需對(duì)應(yīng)修正電路的訊號(hào)處理方式即可；再例如本發(fā)明的多芯片模塊可以應(yīng)用于各種電源供應(yīng)電路，例如功率因子校正(PFC)電路、返馳式功率因子校正電路、或半橋電路等，并非限于如各圖所示的返馳式電路。凡此種種，皆可根據(jù)本發(fā)明的教示類推而得，因此，本發(fā)明的范圍應(yīng)涵蓋上述及其它所有等效變化。
權(quán)利要求
1.一種多芯片模塊，其特征在于，包含 一聞壓兀件芯片，其具有至少一功率開關(guān)； 一低壓控制芯片，其通過(guò)金屬導(dǎo)線與該高壓元件芯片耦接； 單一芯片座，用以將該高壓元件芯片與該低壓控制芯片固定于其上；以及 多個(gè)引腳，通過(guò)該芯片座的一延伸部或金屬導(dǎo)線與該單一芯片座耦接。
2.如權(quán)利要求1所述的多芯片模塊，其中，該高壓元件芯片包括 一橫向金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效晶體管功率開關(guān)；以及 一橫向空乏型啟動(dòng)開關(guān)。
3.如權(quán)利要求2所述的多芯片模塊，其中，該高壓元件芯片還包含一熱二極管用以感測(cè)溫度。
4.如權(quán)利要求2所述的多芯片模塊，其中，該橫向空乏型啟動(dòng)開關(guān)具有一橫向空乏型MOSFET或一橫向空乏型接面場(chǎng)效晶體管。
5.如權(quán)利要求1所述的多芯片模塊，其中，該功率開關(guān)具有一第一電流流入端、一第一控制端、以及一第一電流流出端，通過(guò)該第一控制端的操作，控制一開關(guān)電流流入該第一電流流入端，并自該第一電流流出端流出；該高壓元件芯片還包括一取樣晶體管，用以取樣該開關(guān)電流，其包含 該第一電流流入端； 該第一控制端；以及 一第二電流流出端，與該第一電流流出端流出隔絕，并產(chǎn)生一與該開關(guān)電流具有一比例的取樣電流，其中該取樣晶體管與功率開關(guān)整合成單一元件。
6.一種多芯片模塊制造方法，其特征在于，包含 提供一高壓元件芯片，其具有至少一功率開關(guān)； 通過(guò)金屬導(dǎo)線將該高壓元件芯片耦接至一低壓控制芯片； 將該高壓元件芯片與該低壓控制芯片固定于單一芯片座；以及 通過(guò)該芯片座的一延伸部或金屬導(dǎo)線將該單一芯片座耦接至多個(gè)引腳。
7.如權(quán)利要求6所述的多芯片模塊制造方法，其中，該高壓元件芯片包括 一橫向金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效晶體管功率開關(guān)；以及 一橫向空乏型啟動(dòng)開關(guān)。
8.如權(quán)利要求7所述的多芯片模塊制造方法，其中，該高壓元件芯片還包含一熱二極管用以感測(cè)溫度。
9.如權(quán)利要求7所述的多芯片模塊制造方法，其中，該橫向空乏型啟動(dòng)開關(guān)具有一橫向空乏型MOSFET或一橫向空乏型接面場(chǎng)效晶體管。
10.如權(quán)利要求6所述的多芯片模塊制造方法，其中，該功率開關(guān)具有一第一電流流入端、一第一控制端、以及一第一電流流出端，通過(guò)該第一控制端的操作，控制一開關(guān)電流流入該第一電流流入端，并自該第一電流流出端流出；該高壓元件芯片還包括一取樣晶體管，用以取樣該開關(guān)電流，其包含 該第一電流流入端； 該第一控制端；以及 一第二電流流出端，與該第一電流流出端流出隔絕，并產(chǎn)生一與該開關(guān)電流具有一比例的取樣電流 ，其中該取樣晶體管與功率開關(guān)整合成單一元件。
全文摘要
本發(fā)明提出一種多芯片模塊及其制造方法。多芯片模塊包含高壓元件芯片，其具有至少一功率開關(guān)；低壓控制芯片，其通過(guò)金屬導(dǎo)線與高壓元件芯片耦接；單一芯片座，用以將高壓元件芯片與低壓控制芯片固定于其上；以及多個(gè)引腳，通過(guò)芯片座的延伸部或金屬導(dǎo)線與單一芯片座耦接。
文檔編號(hào)H01L21/98GK103022026SQ20111028983
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2011年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月20日
發(fā)明者唐健夫, 陳曜洲, 潘均宏, 藍(lán)鵬儒 申請(qǐng)人:立锜科技股份有限公司