[发明专利]含面对面安装管芯无内部接合线薄轮廓功率半导体器件封装

说明书

本发明涉及含面对面安装管芯无内部接合线薄轮廓功率半导体器件封装。实施例涉及一种封装半导体器件具有薄轮廓，两个面对面安装的功率半导体器件管芯，并且没有内部接合线。安装第一半导体器件管芯使得栅极垫接合到第一引线的底部，并且使得源极垫接合到第二引线的底部。安装与第一个相同的第二半导体器件管芯，使得栅极垫接合到第一引线的顶部，并且使得源极垫接合到第二引线的顶部。两个管芯的背面漏极电极都电气耦合到第三引线。在一个示例中，第三引线具有叉状形状，并且两个管芯整体置于叉子的两个尖叉之间。在密封之后，三个引线彼此平行地从封装的主体部分延伸。

技术领域

所描述的实施例一般地涉及功率半导体封装，以及相关的结构和方法。

背景技术

存在用于分立式功率绝缘栅双极型晶体管(IGBT)和场效应晶体管(MOSFET)器件的几种已知的三引线半导体器件封装，包括TO-220、TO-240、TO-247封装。在典型的“TO”型封装中，半导体管芯(die)的背面焊接到封装的热沉(heatsink)。热沉典型地是作为引线中一个的延伸部分的铜嵌条、片或者板。半导体管芯的顶表面典型地经由金属接合线连接到金属引线。然后使用一定量的密封剂对装配的管芯部分进行包塑以形成封装的主体部分。三个引线彼此平行地从主体部分延伸。这些封装是流行的，并且在它们的预期环境中效果良好。

发明内容

尽管诸如TO-247封装这样的标准“TO”型半导体器件封装被认为在许多环境下效果良好的事实，仍然可以进行改进。在某些功率切换环境中，具有仅传导非常高电流的短脉冲的开关是期望的。一个这种脉冲可以例如具有一微秒至两百微秒的持续时间。由开关在这种脉冲期间传导的电流可以从一千安培至八千安培。为了实现这一点，开关应当具有高跨导增益。在开关是IGBT器件的情况下，高跨导意思是当小的栅极电压施加到栅极(在五伏特的范围内)时，大的电流(在五千安培的范围内)流过开关。两个面对面的半导体器件管芯可以提供在封装中。由于电流仅流动少量的时间，在封装中耗散的总能量可以由两个半导体管芯自身吸收，而器件不会过热。因此，在封装内不需要厚的金属管芯附接插头或者管芯安装片。结果，提供具有相对薄轮廓的“TO”风格的封装，但是封装仍然包括两个IGBT管芯而不是仅仅一个。

公开一种新的封装半导体器件。新的封装半导体器件具有薄的轮廓，两个面对面安装的半导体器件管芯，并且不具有内部接合线。新的封装半导体器件包括主体部分、第一引线、第二引线、第三引线、第一半导体器件管芯和第二半导体器件管芯。第一引线、第二引线和第三引线彼此平行地从主体部分延伸。可以是IGBT或者MOSFET的第一半导体器件管芯具有正面和背面。栅极垫和源极垫置于第一半导体器件管芯的正面。第一半导体器件管芯的背面表面是漏极电极。第二半导体器件管芯与第一半导体器件管芯相同。第二半导体器件管芯具有正面和背面。栅极垫和源极垫置于第二半导体器件管芯的正面。第二半导体器件管芯的背面表面是漏极电极。

在两个半导体器件管芯是IGBT的情况下，控制引线典型地称作基极引线，另一个顶表面引线典型地称作发射极引线，并且背面电极典型地称作集电极电极。在两个半导体器件管芯是MOSFET的情况下，控制引线典型地称作栅极引线，另一个顶表面引线典型地称作源极引线，并且背面电极典型地称作漏极电极。因为当前描述的新的封装半导体器件可以包括任一类型的半导体器件，所以在该专利文献中使用术语“栅极”、“源极”和“漏极”。应当理解，这种背景下的术语“栅极”可以指MOSFET管芯的栅极或者IGBT管芯的基极。应当理解，这种背景下的术语“源极”可以指MOSFET管芯的源极或者IGBT管芯的发射极。应当理解，这种背景下的术语“漏极”可以指MOSFET管芯的漏极或者IGBT管芯的集电极。

第一引线具有管芯接合垫部分和引线部分。整个第一引线(包括它的管芯接合垫部分和它的引线部分)具有小于一毫米的均匀厚度。类似地，第二引线具有管芯接合垫部分和引线部分。整个第二引线(包括它的管芯接合垫部分和它的引线部分)具有小于一毫米的相同均匀厚度。该均匀厚度是典型引线的厚度，并且比典型TO-247封装中典型的厚管芯附接嵌条或者管芯附接片的厚度薄。