[发明专利]一种用于直流-直流转换器的封装结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于直流-直流转换器的封装结构，属于半导体封装技术领域。

背景技术

直流- 直流转换器是将输入直流电压转换为已调节的输出直流电压的电压调节器。由于，所施加的输入电压可能因为各种原因而变化，直流- 直流转换器不管输入电压中的这些变化如何，都将给各个内部电路系统的电压保持于一致电平。

在直流- 直流转换器中通常包括连接在输入电压与相位节点之间的高端开关晶体管和连接在相位节点与接地之间的低端开关晶体管。如图1 所示，是由2 个N 型MOSFET( 金属氧化物半导体场效应管)  连接形成的直流-直流(DC-DC) 转换器的电路原理图。其中高端MOSFET (简称：HS)的栅极G1及低端MOSFET (简称：LS)的栅极G2 均与一IC控制器连接；高端MOSFET的漏极D1 连接Vin 端，其源极S1连接低端MOSFET 的漏极D2，而低端MOSFET的源极S2连接Gnd 端。一般在直流- 直流转换器的Vin-Gnd两端之间还设置有电容、电感等元器件。

传统的用于直流-直流转换器的封装结构，由HS芯片（高端MOSFET芯片）200、LS芯片（低端MOSFET芯片）300和控制器400构成，并封装在引线框100上，如图2所示，三者是通过QFN（Quad Flat No Lead，四边扁平无引脚的半导体芯片封装结构）封装方式完成，QFN封装形式以引线框架为基础，引入多层次构成的基岛，基岛上分别承载HS芯片200、LS芯片300和控制器400，其中，HS芯片200、LS芯片300和控制器400之间的部分连接通过引线（引线610）键合方式实现；HS芯片200和LS芯片300的部分连接关系通过具有一定厚度的金属连接板500从HS芯片200和LS芯片300顶部实现，称为条带键合封装方式。该种封装结构存在如下不足： 

1、采用了引线键合与条带键合的混合形式，不仅工艺复杂，尤其是条带键合工艺难以控制，而且使传统的用于直流-直流转换器的封装结构层层堆叠，另外还需要为具有线弧高度的引线610保留足够的保护空间，因此，整个用于直流-直流转换器的封装结构复杂、尺寸较厚，一般在1000um左右，不符合薄型化的封装趋势，也不利于系统的散热；

2、传统的用于直流-直流转换器的封装结构的芯片间的互联多处采用引线键合，而引线610的细长形状往往导致互联电阻较大，一定程度上减小了最终的输出电流，影响了互联的可靠性；

3、QFN封装以铜质引线框架为基础，生产成本高。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种封装尺寸更小、更薄、减小互联电阻、提升芯片互联可靠性、增强封装结构稳定性的用于直流-直流转换器的封装结构。

本发明是这样实现的：

本发明一种用于直流-直流转换器的封装结构，包括直流-直流转换器，所述直流-直流转换器由HS芯片、LS芯片和控制器构成。

本发明一种用于直流-直流转换器的封装结构，还包括硅片基底，所述HS芯片、LS芯片和控制器平铺于硅片基底的中央，所述硅片基底的表面设置通达HS芯片、LS芯片和控制器的再布线金属层，所述HS芯片和LS芯片通过贴片的方式与再布线金属层电性连接， 

在所述控制器的引脚上设置若干个金属凸块Ⅰ，所述控制器通过金属凸块Ⅰ倒装在对应的再布线金属层上；

所述HS芯片的栅极通过再布线金属层与控制器电性连接，其源极通过再布线金属层与LS芯片的漏极电性连接，其漏极接入输入电压VIN；

在所述控制器的周边的再布线金属层上设置金属凸块Ⅱ，并在金属凸块Ⅱ上设置焊球Ⅰ；

所述LS芯片的栅极通过外部基板或者电路板800的内部线路与控制器相连，其源极接地。

可选地，所述HS芯片和控制器 设置于LS芯片的一侧。

可选地，所述HS芯片贴片的方向与LS芯片贴片的方向相反。

可选地，HS芯片和LS芯片贴片后的高度保持齐平，且与再布线金属层上的回流后焊球Ⅰ的高度保持齐平或略低于回流后焊球Ⅰ的高度。

可选地，所述HS芯片和LS芯片贴片后的高度高于控制器倒装后的高度。

可选地，在倒装后的所述控制器的底部空间填充底填剂。

可选地，相邻所述再布线金属层的线距不小于30um。

可选地，所述金属凸块Ⅰ包括铜柱和锡帽。

可选地，所述金属凸块Ⅰ的高度范围：30-80um。

可选地，还包括设置于周边的焊球Ⅱ，所述焊球Ⅱ下方的再布线金属层呈离散状。