[发明专利]带有引线框连接的功率覆盖结构

说明书

技术领域

本发明的实施例大体而言涉及用于封装半导体装置的结构和方法，且更特定而言涉及在其中合并了引线框(leadframe)连接的功率覆盖(POL)封装结构。

背景技术

功率半导体装置为用作功率电子电路中的开关或整流器的半导体装置，诸如开关式电源。大部分功率半导体装置仅用于通信模式(即，它们或者导通或者截止)，且因此对此进行优化。许多功率半导体装置用于高电压功率应用中且被设计成输送大量电流且支持大电压。在使用中，高电压功率半导体装置经由功率覆盖(POL)封装和互连系统连接到外部电路，其中POL封装也提供移除由装置所生成的热且保护该装置免受外部环境影响的方式。

标准POL封装制造工艺通常始于经由粘合剂将一个或多个功率半导体装置放置于介电层上。金属互连(例如，铜互连)然后电镀到介电层上以形成到(多个)功率半导体装置的直接金属连接。金属互连可呈小轮廓(例如，小于200微米厚)、平坦互连结构的形式，其提供用于到和自(多个)功率半导体装置的输入/输出(I/O)系统的形成。

为了连接到外部电路，诸如通过形成到印刷电路板的二级互连，例如，当前的POL封装使用焊球栅阵列(BGA)或盘栅阵列(LGA)。虽然这些类型的互连的短间隔高度(~5至20 mil)提供小轮廓，但是这种连接易于在高应力条件下出现早期失效。即，很大的温度循环范围、冲击和振动可在这些焊点中引起失效。

因此，将期望提供一种POL封装，其具有耐受高应力条件下的失效的互连以便提高互连可靠性。还期望对于这种POL封装来提供这种可靠性同时最小化POL封装的成本。

发明内容

本发明的实施例通过提供一种半导体装置封装结构而克服了前述缺陷，这种半导体装置封装结构消除了焊球栅阵列(BGA)或盘栅阵列(LGA)的使用以将POL封装连接到外部电路。向POL封装提供引线框连接以提供可在多种高应力环境下可用的高度可靠的互连结构。

根据本发明的一方面，一种功率覆盖(POL)结构，包括：POL子模块，其中POL子模块还包括：介电层；附连到介电层上的至少一个半导体装置，其包括由半导体材料构成的基板和形成于基板上的多个连接垫(pad)；以及金属互连结构，其电联接到至少一个半导体装置的多个连接垫，其中金属互连结构延伸通过穿过介电层形成的通孔(via)以便连接到多个连接垫。该POL结构还包括引线框，其电联接到POL子模块，引线框包括引线，其配置成形成到外部电路结构的互连。

根据本发明的另一方面，一种功率覆盖(POL)封装结构，包括：POL子模块，其具有介电层；至少一个半导体装置，其附连到介电层上且包括由半导体材料构成的基板和形成于基板上的多个连接垫；以及一级互连结构，其电联接到至少一个半导体装置的多个连接垫，其中一级互连结构延伸通过穿过介电层形成的通孔以便连接到多个连接垫。该POL封装结构还包括二级互连结构，其将POL子模块电联接到外部电路结构，二级互连结构包括引线框，其被配置成形成到外部电路结构的互连。

根据本发明的又一方面，一种形成功率覆盖(POL)结构的方法，包括：提供POL子模块，其包括介电层；至少一个半导体装置，其附连到介电层上；以及金属互连结构，其延伸通过介电层中的通孔以电连接到至少一个半导体装置。该方法还包括：提供用于POL子模块的引线框，其被配置成在POL子模块与外部电路结构之间形成互连，其中，引线框基于引线框到POL子模块上的直接附连和引线框到位于POL子模块与引线框之间的直接覆铜(DBC)基板的附连中的一个电联接到POL子模块。该方法还包括：利用聚合材料来包封POL子模块和引线框的一部分以为POL结构提供结构刚度。

通过结合附图提供的本发明的优选实施例的下文的详细描述，这些和其它优点和特征将更易于理解。

附图说明

附图示出了目前设想到的用于执行本发明的实施例。

在附图中：

图1为根据本发明的实施例的功率覆盖(POL)结构的示意截面侧视图。

图2至图13为根据本发明的实施例在制造/组建工序的各个阶段期间的POL结构的示意截面侧视图。

图14为根据本发明的另一实施例的POL结构的示意截面侧视图。

具体实施方式