一種模塊化的mosfet封裝結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種模塊化的MOSFET封裝結(jié)構(gòu)，屬于半導(dǎo)體封裝技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電子工業(yè)的不斷發(fā)展，印刷電路板(PCB)上集成的器件越來(lái)越多，因此單個(gè)器件的小型化已經(jīng)成為器件封裝工藝發(fā)展的必然趨勢(shì)。
[0003]其中，MOSFET (金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管)是利用電場(chǎng)效應(yīng)來(lái)控制半導(dǎo)體的場(chǎng)效應(yīng)晶體管。由于MOSFET具有可實(shí)現(xiàn)低功耗電壓控制的特性，近年來(lái)受到越來(lái)越多的關(guān)注。MOSFET芯片的源極(Source)和柵極(Gate)位于芯片正面，其漏極(Drain)通常設(shè)置在芯片背面。
[0004]MOSFET的封裝要求是大電流的承載能力、高效的導(dǎo)熱能力以及較小的封裝尺寸。通常的封裝方法是將漏極與引線框或基板直接連接，源極和柵極通過打線(粗的金屬引線或?qū)挼匿X帯)與引線框或基板間接連接，但此種封裝形式只能實(shí)現(xiàn)單面的散熱，因散熱滿足不了需求而往往導(dǎo)致電流承載能力的下降。當(dāng)然也有少數(shù)產(chǎn)品采用夾持(Clip)封裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行封裝，可以實(shí)現(xiàn)雙面散熱，但其封裝良率偏低，生產(chǎn)成本偏高。因此，產(chǎn)業(yè)在不斷尋找新的封裝結(jié)構(gòu)技術(shù)，以期滿足較小的封裝結(jié)構(gòu)、較高的導(dǎo)熱與導(dǎo)電性能。
[0005]另一方面，通常的MOSFET封裝因MOSFET本身的功率密度較高，其對(duì)應(yīng)的控制芯片被分割為一個(gè)單獨(dú)的封裝體，這樣造成產(chǎn)品在應(yīng)用的時(shí)候需要至少兩個(gè)封裝體才能實(shí)現(xiàn)功能，不符合模塊整合的產(chǎn)品發(fā)展方向。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型的目的在于克服上述不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、雙面可以散熱且能承載大電流、并整合了對(duì)應(yīng)MOSFET管的控制芯片的模塊化的MOSFET封裝結(jié)構(gòu)。
[0007]本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0008]本實(shí)用新型一種模塊化的MOSFET封裝結(jié)構(gòu)，其包括芯片I和芯片II，所述芯片I為功率MOSFET芯片，其正面設(shè)有源極和柵極，背面設(shè)置有漏極，所述芯片II為控制芯片，其正面設(shè)置有若干個(gè)控制芯片電極，其設(shè)置于芯片I的一側(cè)，
[0009]所述芯片I和芯片II封裝于包封體內(nèi)，且露出該芯片I和芯片II的正面，所述包封體的上表面和芯片I的正面、芯片II的正面覆蓋圖案化的絕緣層，且于所述源極、柵極和控制芯片電極處開設(shè)絕緣層開口，
[0010]所述絕緣層的上表面選擇性地設(shè)置正面再布線金屬層I和正面再布線金屬層II，所述正面再布線金屬層II通過絕緣層開口分別與源極、柵極和控制芯片電極連接，所述正面再布線金屬層I位于芯片I的正面的垂直區(qū)域之外，所述正面再布線金屬層I和正面再布線金屬層II的上表面的一部分分別形成焊盤，另一部分分別形成連接部分焊盤的金屬連線，所述正面再布線金屬層I和正面再布線金屬層II的表面覆蓋保護(hù)層，所述保護(hù)層露出焊盤；
[0011]所述包封體還包封與芯片I垂直的金屬連接物I和金屬連接物II，所述金屬連接物I與正面再布線金屬層I設(shè)置于芯片I的同側(cè)，其頂部直達(dá)正面再布線金屬層I的下表面，所述金屬連接物II設(shè)置于芯片I的下方，其頂部直達(dá)芯片I的背面，所述包封體的下表面設(shè)置背面再布線金屬層，所述背面再布線金屬層連接金屬連接物I和金屬連接物II。
[0012]所述芯片I的個(gè)數(shù)為一個(gè)或一個(gè)以上。
[0013]所述包封體于芯片I下方的厚度為h，h的取值范圍為10?200微米。
[0014]所述包封體于芯片I下方的厚度為h，h的取值范圍為30?80微米。
[0015]所述焊盤處設(shè)置連接件。
[0016]所述連接件為焊球、焊塊或金屬微凸塊。
[0017]所述焊盤處設(shè)置頂部金屬層。
[0018]所述金屬連接物I和金屬連接物II為柱狀金屬物。
[0019]所述金屬連接物I和金屬連接物II為再布線金屬層，所述再布線金屬層與背面再布線金屬層為一體結(jié)構(gòu)。
[0020]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0021]1、本實(shí)用新型通過采用圓片級(jí)芯片尺寸封裝工藝成形的高密度再布線金屬層將芯片漏極引到正面，封裝成芯片漏極與源極和柵極在同一平面的MOSFET封裝結(jié)構(gòu)，從而使封裝結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，分布于芯片正面和背面的高密度再布線金屬層，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了雙面散熱，增大了承載大電流的能力；
[0022]2、本實(shí)用新型將對(duì)應(yīng)的MOSFET管的控制芯片與MOSFET管芯片進(jìn)行整合封裝，實(shí)現(xiàn)了功率器件的模塊化，簡(jiǎn)化了整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)，符合產(chǎn)品的發(fā)展方向是進(jìn)行整合。
【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1為本實(shí)用新型一種MOSFET封裝結(jié)構(gòu)的實(shí)施例一的剖面示意圖；
[0024]圖2為圖1的焊盤與芯片的源極、柵極、控制芯片電極的位置關(guān)系的示意圖；
[0025]圖3為圖1的通孔1、通孔II與芯片的源極、柵極、控制芯片電極的位置關(guān)系的示意圖；
[0026]圖4為圖3的變形；
[0027]圖5為圖1的變形；
[0028]圖7為本實(shí)用新型一種MOSFET封裝結(jié)構(gòu)的實(shí)施例二的剖面示意圖；
[0029]圖8為圖2的變形；
[0030]圖中:
[0031]芯片I I
[0032]芯片本體10
[0033]源極121
[0034]源極122
[0035]源極123
[0036]柵極14
[0037]漏極16
[0038]焊盤21、211、212
[0039]金屬連接線26
[0040]絕緣層3
[0041]包封體4
[0042]通孔I 431
[0043]通孔II 451
[0044]金屬連接物43、45
[0045]正面保護(hù)層5
[0046]正面再布線金屬層II 6
[0047]焊盤611、631、651、612、632、652
[0048]焊盤671、672、691、692
[0049]連接件71
[0050]頂部金屬層72
[0051]背面再布線金屬層8
[0052]芯片II 9
[0053]芯片本體90
[0054]控制芯片電極92、94、921、922、941、942。
【具體實(shí)施方式】
[0055]MOSFET的性能特別是電流承載能力的優(yōu)劣很大程度上取決于散熱性能，散熱性能的好壞又主要取決于封裝形式。現(xiàn)在將在下文中參照附圖更加充分地描述本實(shí)用新型，在附圖中示出了本實(shí)用新型的示例性實(shí)施例，從而本公開將本實(shí)用新型的范圍充分地傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。然而，本實(shí)用新型可以以許多不同的形式實(shí)現(xiàn)，并且不應(yīng)被解釋為限制于這里闡述的實(shí)施例。
[0056]實(shí)施例一，參見圖1至圖6
[0057]圖1本實(shí)用新型一種MOSFET封裝結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。由圖1可以看出，本實(shí)用新型的MOSFET封裝結(jié)構(gòu)的芯片I I為功率MOSFET芯片，其硅基材料的芯片本體10的正面設(shè)置源極和柵極14，圖2中源極以源極121、源極122、源極123示意，柵極14較小，其芯片本體10的背面設(shè)置金屬層作為漏極16。芯片II 9為控制芯片，其設(shè)置于芯片I I的一側(cè)，其芯片本體90的正面設(shè)置有若干個(gè)控制芯片電極，圖2中以控制芯片電極921、922、941、942不意。
[0058]包封材料包封芯片I I和芯片II 9，包封材料的材質(zhì)目前以環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、有機(jī)硅樹脂和不飽和聚酯樹脂最為常用，并在其中添加氧化硅、氧化鋁等填充料，以改善包封料的強(qiáng)度、電性能、粘度等性能，并提升封裝結(jié)構(gòu)的熱機(jī)械可靠性。包封材料包封、固化完成后，呈固狀的包封體4，可以起到防水、防潮、防震、防塵、散熱、絕緣等作用。芯片I I的正面和芯片II 9的正面露出包封體4的上表面，且包封體4的上表面和芯片I I的正面、芯片II 9的正面均覆蓋氧化硅、氮化硅或樹脂類介電材質(zhì)的圖案化的絕緣層3，該絕緣層3開設(shè)的絕緣層開口 31露出源極121、源極122、源極123、柵極14和控制芯片電極921、922、941、942的上表面，如圖1所示。絕緣層3的表面選擇性地設(shè)置采用圓片級(jí)芯片尺寸封裝工藝成形的正面再布線金屬層I 2和正面再布線金屬層II 6，其中，正面再布線金屬層II 6通過絕緣層開口 31與源極121、源極122、源極123、柵極14和控制芯片電極921、922、941、942連接，正面再布線金屬層I 2選擇性地分布于正面再布線金屬層II 6的一側(cè)，且位于芯片I I的正面的垂直區(qū)域之外。
[0059]如圖3所示，正面再布線金屬層II 6的上表面的一部分作為焊盤，以備后續(xù)通過焊球、焊塊或微金屬凸塊與PCB板或基板連接；另一部分作為金屬連接線。具體地，以芯片I I的焊盤 611、631、651、612、632、652 和芯片 II 9 的 671、672、691、692 及金屬連接線 66,68 示意。其中焊盤611、612對(duì)應(yīng)源極121，焊盤631、632對(duì)應(yīng)源極122，焊盤651對(duì)應(yīng)源極123，焊盤652對(duì)應(yīng)柵極14，金屬連接線66連接芯片I I的焊盤652和芯片II 9的焊盤672，金屬連接線68分別將芯片II 9的焊盤671、672、691、692與芯片II 9的控制芯片電極921