一種多芯片疊層的封裝結(jié)構(gòu)及其封裝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，特別涉及一種多芯片疊層的封裝結(jié)構(gòu)及其封裝方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在DC-DC (直流-直流)轉(zhuǎn)換器中，通常設(shè)有兩個(gè)MOSFET (金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管)作為切換開關(guān)，一個(gè)是高端MOSFET (簡稱HS)，另一個(gè)是低端MOSFET (簡稱LS)。其中，HS的柵極Gl及LS的柵極G2均與一控制器(簡稱IC)連接；HS的漏極Dl連接Vin端，源極SI連接LS的漏極D2，而LS的源極S2連接Gnd端，以形成所述的DC-DC轉(zhuǎn)換器。
[0003]對于DC-DC轉(zhuǎn)換器中的芯片封裝結(jié)構(gòu)，是希望將高端MOSFET芯片和低端MOSFET芯片以及控制器芯片封裝在同一個(gè)塑封體中，以減少外圍器件數(shù)量，同時(shí)提高電源等的利用效率。然而，對于具體的封裝結(jié)構(gòu)來說，上述高端MOSFET芯片和低端MOSFET芯片以及控制器芯片只能在引線框架的同一個(gè)平面上平行布置，因此封裝后的體積大；而且，僅僅通過引線來連接芯片的相應(yīng)引腳(例如是HS的源極SI與LS的漏極D2之間)，將使得電阻和熱阻增加，影響器件成品的性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種多芯片疊層的封裝結(jié)構(gòu)及其封裝方法的多種實(shí)施方案，能夠通過設(shè)置聯(lián)接片將控制器芯片疊放在高端和低端的MOSFET芯片所在的平面之上，并通過該聯(lián)接片實(shí)現(xiàn)相應(yīng)芯片引腳的電路連接，以實(shí)現(xiàn)將多個(gè)半導(dǎo)體芯片封裝在同一個(gè)半導(dǎo)體封裝中，從而減少直流-直流轉(zhuǎn)換器組裝時(shí)元件的數(shù)量，減小整個(gè)半導(dǎo)體封裝的尺寸，并有效改善器件的電學(xué)性能及散熱效果。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明一個(gè)技術(shù)方案是提供一種多芯片疊層的封裝結(jié)構(gòu)，其包含:
引線框架，其設(shè)有相互隔開的第一載片臺，第二載片臺和若干引腳，所述第二載片臺進(jìn)一步設(shè)有相互隔開的第一部分和第二部分；
第一芯片，其背面電極向下布置并導(dǎo)電連接在第一載片臺上；
第二芯片，通過翻轉(zhuǎn)使其正面電極向下布置并導(dǎo)電連接在第二載片臺的第一部分及第二部分上，該第二芯片的其中一些正面電極連接至所述第一部分，其中另一些正面電極連接至所述第二部分；
聯(lián)結(jié)片，其底面同時(shí)導(dǎo)電連接至第一芯片向上布置的其中一些正面電極，及第二芯片向上布置的背面電極上；
第三芯片，其背面向下布置并絕緣地連接在所述聯(lián)結(jié)片的頂面上；
塑封體，其封裝了依次疊放為多層結(jié)構(gòu)的第三芯片、聯(lián)結(jié)片、第一芯片及第二芯片、弓丨線框架，以及對應(yīng)連接在芯片電極與芯片電極之間或芯片電極與引腳之間的引線，并且，使引腳與外部器件連接的部分以及第一載片臺和第二載片臺背面的至少一部分暴露在該塑封體以外。
[0006]一個(gè)具體的應(yīng)用實(shí)例中，所述第一芯片是一個(gè)作為高端MOSFET芯片的HS芯片，其背面設(shè)置的漏極導(dǎo)電連接在第一載片臺上；
所述第二芯片是一個(gè)作為低端MOSFET芯片且經(jīng)過芯片級封裝的LS芯片，其正面設(shè)置的源極導(dǎo)電連接在第二載片臺的第一部分上，正面設(shè)置的柵極導(dǎo)電連接在第二載片臺的第二部分上；
所述聯(lián)結(jié)片的背面導(dǎo)電連接在所述HS芯片正面的源極及所述LS芯片背面的漏極上，用以實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)電極之間的電性連接；
所述第三芯片是一個(gè)作為控制器的IC芯片，其底面絕緣地連接在聯(lián)結(jié)片的頂面上，而其頂面的若干電極分別通過引線對應(yīng)連接至其他芯片上的相應(yīng)電極或引線框架上的相應(yīng)引腳；
所述HS芯片正面或LS芯片背面上未被聯(lián)結(jié)片遮蔽的若干電極，也分別通過引線對應(yīng)連接至其他芯片上的相應(yīng)電極或引線框架上的相應(yīng)引腳。
[0007]—個(gè)實(shí)施例中，所述封裝結(jié)構(gòu)還在形成塑封體前設(shè)置有散熱板，所述散熱板與所述第三芯片分別連接在聯(lián)結(jié)片的頂面之上，以使該散熱板與聯(lián)結(jié)片形成導(dǎo)熱接觸，進(jìn)而通過該散熱板暴露在塑封體頂面之外的表面實(shí)現(xiàn)散熱。
[0008]另一個(gè)實(shí)施例中，所述封裝結(jié)構(gòu)還在形成塑封體后設(shè)置有散熱板；所述塑封體的頂面上進(jìn)一步形成有缺口，所述散熱板的底部插入至該缺口以連接至聯(lián)結(jié)片的頂面，并形成該散熱板與聯(lián)結(jié)片的導(dǎo)熱接觸，進(jìn)而通過所述散熱板留在塑封體頂面之外的頂部實(shí)現(xiàn)散熱。
[0009]所述聯(lián)結(jié)片設(shè)有連接在第一芯片上的高端連接部分，和連接在第二芯片上的低端連接部分；所述聯(lián)結(jié)片的高端連接部分及低端連接部分具有相同或不同的厚度；
一個(gè)實(shí)施例中，所述高端連接部分、第一芯片、第一載片臺厚度的和值，與所述低端連接部分、第二芯片、第二載片臺厚度的和值相等，從而使連接后聯(lián)結(jié)片的頂面水平以穩(wěn)固放置第三芯片。
[0010]又一個(gè)實(shí)施例中，所述第三芯片連接于聯(lián)結(jié)片的高端連接部分或低端連接部分中厚度較小的一個(gè)部分之上，高端連接部分或低端連接部分中厚度較大的一個(gè)部分的頂面暴露在所述塑封體之外實(shí)現(xiàn)散熱。
[0011]優(yōu)選的，在所述聯(lián)結(jié)片上形成有若干個(gè)局部調(diào)整聯(lián)結(jié)片厚度的觸點(diǎn)，所述觸點(diǎn)是使該聯(lián)結(jié)片頂面向下凹陷形成不穿透的盲孔且同時(shí)使該聯(lián)結(jié)片底面向下突出的結(jié)構(gòu)。
[0012]所述聯(lián)結(jié)片進(jìn)一步設(shè)有引線連接部分，其導(dǎo)電連接至引線框架所設(shè)置的互聯(lián)引腳上；所述引線連接部分、高端連接部分及低端連接部分，是通過一體成型或通過組裝連接來形成所述聯(lián)結(jié)片的；
優(yōu)選的，所述引線連接部分與所述互聯(lián)引腳上對應(yīng)設(shè)置有防止組裝及封裝過程中聯(lián)結(jié)片位置改變的鎖定機(jī)構(gòu)。
[0013]優(yōu)選的，所述第一芯片與第一載片臺之間，所述第二芯片與第二載片臺之間，所述聯(lián)結(jié)片與所述第一芯片及第二芯片之間的導(dǎo)電連接，是通過在相互連接的表面之間設(shè)置的焊錫或?qū)щ姷沫h(huán)氧樹脂膠實(shí)現(xiàn)；
所述第三芯片與所述聯(lián)結(jié)片之間絕緣地連接，是通過在第三芯片背面設(shè)置的不導(dǎo)電粘結(jié)膠實(shí)現(xiàn)。
[0014]優(yōu)選的所述聯(lián)結(jié)片是銅片。
[0015]本發(fā)明的另一個(gè)技術(shù)方案是提供一種多芯片疊層的封裝方法，包含:
設(shè)置引線框架，其設(shè)有相互隔開的第一載片臺，第二載片臺和若干引腳，所述第二載片臺進(jìn)一步設(shè)有相互隔開的第一部分和第二部分；
將第一芯片的背面電極向下布置并導(dǎo)電連接在第一載片臺上；
將第二芯片翻轉(zhuǎn)以使其正面電極向下布置并導(dǎo)電連接在第二載片臺的第一部分及第二部分上，該第二芯片的其中一些正面電極連接至所述第一部分，其中另一些正面電極連接至所述第二部分；
將聯(lián)結(jié)片底面同時(shí)導(dǎo)電連接至第一芯片向上布置的其中一些正面電極，及第二芯片向上布置的背面電極上；
將第三芯片的背面向下布置并絕緣地連接在所述聯(lián)結(jié)片的頂面上；
形成塑封體將依次疊放為多層結(jié)構(gòu)的第三芯片、聯(lián)結(jié)片、第一芯片及第二芯片、引線框架，以及對應(yīng)連接在芯片電極與芯片電極之間或芯片電極與引腳之間的引線進(jìn)行封裝后，切割所述塑封體形成一個(gè)獨(dú)立的器件；并且，使引腳與外部器件連接的部分以及第一載片臺和第二載片臺背面的至少一部分暴露在該塑封體以外。
[0016]一個(gè)實(shí)施例中，所述封裝方法還在塑封之前將設(shè)置的一散熱板也連接至所述聯(lián)結(jié)片的頂面之上，以使該散熱板與聯(lián)結(jié)片形成導(dǎo)熱接觸，進(jìn)而通過該散熱板暴露在塑封體頂面之外的表面實(shí)現(xiàn)散熱。
[0017]另一個(gè)實(shí)施例中，所述封裝方法在封裝形成的塑封體的頂面上形成有缺口，并將設(shè)置的一散熱板的底部插入至該缺口以連接至聯(lián)結(jié)片的頂面，并形成該散熱板與聯(lián)結(jié)片的導(dǎo)熱接觸，進(jìn)而通過所述散熱板留在塑封體頂面之外的頂部實(shí)現(xiàn)散熱。
[0018]所述聯(lián)結(jié)片設(shè)有連接在第一芯片上的高端連接部分，和連接在第二芯片上的低端連接部分；所述聯(lián)結(jié)片的高端連接部分及低端連接部分具有相同或不同的厚度；
兩者厚度不同時(shí)，所述第三芯片連接于聯(lián)結(jié)片的高端連接部分或低端連接部分中厚度較小的一個(gè)部分之上，高端連接部分或低端連接部分中厚度較大的一個(gè)部分的頂面暴露在所述塑封體之外實(shí)現(xiàn)散熱。
[0019]優(yōu)選的，所述第一芯片與第一載片臺之間，所述第二芯片與第二載片臺之間，所述聯(lián)結(jié)片與所述第一芯片及第二芯片之間的導(dǎo)電連接，是通過在相互連接的表面之間設(shè)置的焊錫或?qū)щ姷沫h(huán)氧樹脂膠實(shí)現(xiàn)；
所述第三芯片與所述聯(lián)結(jié)片之間絕緣地連接，是通過在第三芯片背