一种外露双芯并联封装体、封装方法及PCB板与流程

一种外露双芯并联封装体、封装方法及pcb板
技术领域
1.本发明涉及半导体封装领域，特别涉及一种外露双芯并联封装体、封装方法及pcb板。


背景技术：

2.传统典型的mosfet功率芯片封装，一般都采用一个封装体中放置单一mosfet功率芯片为封装体型态，而mosfet功率芯片封装过程的关键工序会因为应用的不同，分成数种的封装工艺方法与步骤。比较关键的工序变化，主要是从芯片正面的功能区域引出芯片外的金属引线框内引脚键合的方式，而键合的方式不外乎是纯金属丝键合、金属带加金属丝混合键合、金属片搭配金属锡膏键合加金属丝混合键合以及全金属片搭配金属锡膏键合。
3.上述不同的键合技术其工艺流程与方法也都有所不同，但无论何种键合方式，其基本都存在单一封装体中装置单一mosfet功率芯片为传统的主流封装模式。
4.现有传统单mosfet功率芯片封装体模式存在如下缺陷：
5.1.传统单一功率芯片的封装型式如果应用在更高功率的情况下，则需要特别再开发单一更高功率的mosfet功率芯片再进行单一mosfet功率芯片封装，如此需要增加开发的费用增加生产成本、延长产品开发周期；
6.2.增加更高功率mosfet功率芯片的开发，就会增加不同mosfet功率芯片的库存成本；
7.3.另一种方式就是采用多颗单一mosfet功率芯片封装体，再进行多个低功率的mosfet功率芯片进行并联，并焊接在pcb板(pcb)，以增加电流量，如此会增加单一封装体的数量，亦增加了封装体的数量及塑封体的生产成本；
8.4.多颗单一mosfet功率芯片的封装体并联焊接在pcb板(pcb)上的同时，又增加了pcb板的使用面积，如此又增加了pcb板面积的生产成本与库存成本。
9.5.现有mosfet功率芯片的封装体均为通过塑封体将功率芯片完全包覆，当功率较高时，散热不及时，极易因为由于功率芯片温度过高而导致损坏。
10.所以上述现有传统的单一mosfet功率芯片，所呈现的缺陷亦是目前业界急待克服与降低成本的趋势，也是目前需要mosfet高功率甚至更高功率加速快充电领域想要降低成本的难点。


技术实现要素：

11.本发明提供一种外露双芯并联封装体，可以解决现有技术中单一芯片封装方式所存在的成本较高、开发周期长、散热效果差的问题。
12.本发明还提供了一种外露双芯并联封装体的封装方法，用于制备上述封装体。
13.本发明还提供了一种pcb板，可以减小线路板面积，降低pcb板生产成本。
14.一种外露双芯并联封装体，包括引线框架、第一芯片、第二芯片、露极导电板、源极导电板、栅极导电板和塑封体；
15.所述露极导电板、所述第二芯片、所述源极导电板及所述栅极导电板、所述第一芯片和所述引线框架由上至下依次布置，所述源极导电板和所述栅极导电板均位于所述第一芯片和所述第二芯片之间；
16.所述第一芯片的露极和所述第二芯片的露极分别通过基岛和所述露极导电板连接至露极引脚；
17.所述第一芯片的源极和所述第二芯片的源极均通过所述源极导电板连接至源极引脚；
18.所述第一芯片的栅极和所述第二芯片的栅极均通过所述栅极导电板连接至栅极引脚；其中，
19.所述露极导电板部分外露于所述塑封体。
20.更优地，所述源极导电板、所述栅极导电板和所述露极导电板由铜或铝制成。
21.更优地，所述露极导电板的一侧延伸设置有连接部，所述连接部连接至所述引线框架的基岛；所述基岛上开设有收纳槽，所述收纳槽与所述连接部相匹配。
22.更优地，所述塑封体远离所述引线框架的端面与所述露极导电板远离所述引线框架的端面处于同一水平面。
23.更优地，所述露极导电板远离所述引线框架的端面高于所述塑封体远离所述引线框架的端面。
24.更优地，所述塑封体远离所述引线框架的一侧开设有防护凹槽，所述防护凹槽的底面与所述露极导电板远离所述引线框架的端面处于同一水平面。
25.更优地，所述防护凹槽内设置有散热部件，用于对所述露极导电板进行散热。
26.如上述的一种外露双芯并联封装体的封装方法，其特征在于，包括如下步骤：
27.s1，在基岛上涂覆可导电性质的粘结物质，使第一芯片的露极通过粘结物质与所述基岛连接；
28.s2，在第一芯片的源极区域和栅极区域以及引线框架的源极内引脚和栅极内引脚上涂覆粘结物质；
29.s3，将源极导电板通过粘结物质连接第一芯片的源极区域和源极内引脚；将栅极导电板通过粘结物质连接第一芯片的栅极区域和栅极内引脚；
30.s4，在源极导电板和栅极导电板背离所述第一芯片的一侧涂覆粘结物质，将第二芯片的源极连接至源极导电板、栅极安装至栅极导电板；
31.s5，在所述第二芯片的露极涂覆粘结物质，使露极导电板连接基岛和第二芯片；
32.s6，进行塑封并使所述露极导电板部分外露；
33.s7，切单，得到外露双芯并联封装体。
34.更优地，所述s6包括：
35.进行塑封，所述塑封体成型时，使所述塑封体远离所述引线框架的一侧形成一防护凹槽并使所述防护凹槽的底面与所述露极导电板远离所述引线框架的端面处于同一水平面，形成塑封体。
36.一种pcb板，包括至少一个上述的封装体。
37.本发明提供一种外露双芯并联封装体，至少可以达到如下效果之一：
38.1.可实现相同电压、相同面积的塑封体的情况下，提高电流和/或功率；
39.2.借助双芯片同极性并联键合封装结构，可以减少至少一个功率芯片塑封体的制造成本；
40.3.采用功率芯片同极堆叠键合封装结构，可以减少不同功率芯片的开发、生产及封装体的库存成本；
41.4.通过使露极导电板外露，可以提高散热效率。
42.本发明提供一种外露双芯并联封装体封装方法，工艺流程简单。
43.本发明提供了一种pcb板，可实现同面积的塑封体，减少使用pcb板因为需要增加更高功率而导致使用面积及成本的增加。
附图说明
44.图1为本发明提供的一种外露双芯并联封装体的结构示意图一；
45.图2为本发明提供的一种外露双芯并联封装体的结构示意图二；
46.图3为本发明提供的一种外露双芯并联封装体的结构示意图三；
47.图4为图3的主视图；
48.图5为本发明提供的一种外露双芯并联封装体的结构示意图；
49.图6为本发明提供的一种外露双芯并联封装体的剖面结构示意图；
50.图7为本发明提供的一种外露双芯并联封装体的另一实施例的剖面结构示意图；
51.图8为本发明提供的一种外露双芯并联封装体的另一实施例的剖面结构示意图。
52.附图标记说明：
53.10基岛；11露极引脚；12源极引脚；13栅极引脚；20第一芯片；30源极导电板；31栅极导电板；40第二芯片；50露极导电板；60塑封体；70引线框架；80散热部件；90粘结物质。
具体实施方式
54.下面结合附图，对本发明的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
55.实施例一：
56.如图1至图5所示，本发明实施例提供的一种外露双芯并联封装体，包括引线框架70、第一芯片20、第二芯片40、露极导电板50、源极导电板30和栅极导电板31，引线框架70包括基岛10、露极引脚11、栅极引脚13和源极引脚12，第一芯片20的露极和第二芯片40的露极相背布置并键合至露极引脚11；第一芯片20的源极和第二芯片40的源极相对布置并键合至源极引脚12；第一芯片20的栅极和第二芯片40的栅极相对布置并键合至栅极引脚13。
57.本实施例中，以第一芯片20为第一mosfet功率芯片、第二芯片40为第二mosfet功率芯片为例进行说明。
58.如图1和图2所示，其展示了省略部分结构时的结构示意图，如图3和图4所示，展示了整体内部结构示意图，其中，露极导电板50、第二芯片40、源极导电板30及栅极导电板31、第一芯片20和引线框架70由上至下依次布置，源极导电板30和栅极导电板31均位于第一芯片20和第二芯片40之间，源极导电板30和栅极导电板31位于同一水平面上；其中，
59.如图1所示，第一芯片20的露极涂覆有粘结物质90，粘结物质90可选用金属锡膏、导电银胶或其他可导电性质的粘结物质90。第一芯片20的露极通过粘结物质90连接至基岛
10，与基岛10电性导通；如图2所示，第一芯片20上方设置有源极导电板30和栅极导电板31，源极导电板30和栅极导电板31上均涂覆有粘结物质90，源极导电板30的一侧面通过粘结物质90连通第一芯片20的源极和源极引脚12，而栅极导电板31则通过粘结物质90连通第一芯片20的栅极和栅极引脚13；第二芯片40位于源极导电板30和栅极导电板31上方，第二芯片40的栅极和源极涂覆有粘结物质90并连通至栅极导电板31和源极导电板30；露极导电板50位于第二芯片40的上方，露极导电板50通过粘结物质90连通露极引脚11和第二芯片40的露极。
60.其中，露极导电板50部分外露于塑封体60，以提高散热效率。
61.具体的，在一种实施方案中，如图6所示，塑封体60远离引线框架70的端面与露极导电板50远离引线框架70的端面处于同一水平面。在进行塑封成型时，使塑封体60的上端面与露极导电板50的上端面保持在同一平面上。露极导电板50的外露，使得散热的效果更好，能更好的适配并联的使用。
62.在另一中实施方案中，露极导电板50远离引线框架70的端面高于塑封体60远离引线框架70的端面。在进行塑封成型时，使塑封体60的上端面略低于露极导电板50的上端面。露极导电板50的外露，使得散热的效果更好，能更好的适配并联的使用。
63.在另一中实施方案中，由于露极导电板50的露出，在切单后装配、运输以及后续贴装在pcb板上时，均容易直接触碰到露极导电板50，而露极导电板50下即是mosfet功率芯片，触碰后受力，容易导致mosfet功率芯片破裂损坏。因此在本实施方案中，如图7所示，塑封体60远离引线框架70的一侧开设有防护凹槽601，防护凹槽601的底面与露极导电板50远离引线框架70的端面处于同一水平面。在进行塑封成型时，选择相适配的模具，直接成型；可以理解的是，也可以先采用常规模具塑封，然后再经过研磨的工艺，在塑封体60的上部研磨出防护凹槽601。
64.通过使塑封料邻近露极导电板50外露的四周凸出，并形成防护凹槽601，凸出的部位高于露极导电板50，在后续转运时，即可减少触碰到露极导电板50的可能性，进而降低mosfet功率芯片破裂损坏的可能性。
65.在进一步优化的方案中，防护凹槽601内设置有散热部件80，用于对露极导电板50进行散热。散热部件80可采用如散热板、散热水冷盘管、散热片等部件，以达到更优的散热效果。
66.具体的，源极导电板30、栅极导电板31和露极导电板50由铜或铝制成。
67.由于mosfet功率芯片的源极采用导电板与源极引脚12相连，栅极导电板31与栅极引脚13相连，露极导电板50与露极引脚11和/或基岛10连接，这样，相对于现有的金属丝键合，具有更小的导通电阻，另外，导电板相较于金属丝键合，具有更大的容积，可以提高吸热能力，进而改善运行时的瞬时温度波动。
68.在实际生产的过程中，一个芯片处于正装，一个芯片处于倒装；两者的方向对称，因此，主要可以分成三种情况，设置芯片的形式：
69.(1)第一种形式，第一mosfet功率芯片和第二mosfet功率芯片的规格相同，栅极区域处于mosfet功率芯片中心线的区域，并相对中心线对称，这样，在封装时，可以使得第一mosfet功率芯片的栅极和第二mosfet功率芯片栅极直接相对；
70.(2)第二种形式，第一mosfet功率芯片和第二mosfet功率芯片的规格相同，但是，
两个芯片的栅极，均处于同一侧的拐角部位，这样，在一个mosfet功率芯片正装和一个mosfet功率芯片倒装时，可以延长栅极导电板31的长度，使得栅极导电板31与两个mosfet功率芯片的栅极同时相连；
71.(3)第三种形式，第一mosfet功率芯片和第二mosfet功率芯片的规格不同，一个mosfet功率芯片的栅极处于一侧拐角，另一个mosfet功率芯片的栅极处于另一个拐角，这样，两个mosfet功率芯片封装时，同样可以使得第一mosfet功率芯片的栅极和第二mosfet功率芯片的栅极处于正好相对的部位。
72.需要说明的是：上述三种形式，是比较容易实现mosfet功率芯片并联形式，在双mosfet功率芯片进行并联时，mosfet功率芯片也可采用其他的形式，通过改变露极导电板50和栅极导电板31的形状，和/或改变源极内引脚和栅极内引脚的位置和形状，对mosfet功率芯片进行适配，实现mosfet功率芯片并联过程。
73.可以理解的是，基岛10本身也可以起到露极导电板50相同的功能。
74.实施例二：
75.在实施例一的基础上，如图3和图4所示，露极导电板50的一侧向下延伸设置有连接部，连接部连接至引线框架70的基岛10；基岛10上开设有收纳槽，收纳槽与连接部相匹配。通过收纳槽和连接部的配合，使得露极导电板50的连接部可贴装入收纳槽中，并利用可导电的粘结物质90进行连接，这样，在安装露极导电板50时，即可对露极导电板50进行限位，这样，可以达到更加精准的对位，且封装时，可改善因可导电的粘结物质90流动所导致的露极导电板50偏转、旋转或翘曲的问题。
76.实施例三：
77.一种外露双芯并联封装体的封装方法，包括如下步骤：
78.s1，在基岛10上涂覆可导电性质的粘结物质90，使第一芯片20的露极通过粘结物质90与基岛10连接；
79.s2，在第一芯片20的源极区域和栅极区域以及引线框架70的源极内引脚和栅极内引脚上涂覆粘结物质90；
80.s3，将源极导电板30通过粘结物质90连接第一芯片20的源极区域和源极内引脚；将栅极导电板31通过粘结物质90连接第一芯片20的栅极区域和栅极内引脚；
81.s4，在源极导电板30和栅极导电板31背离第一芯片20的一侧涂覆粘结物质90，将第二芯片40的源极连接至源极导电板30、栅极安装至栅极导电板31；
82.s5，在第二芯片40的露极涂覆粘结物质90，使露极导电板50连接基岛10和第二芯片40；
83.s6，进行塑封，利用塑封料，对上述各结构进行塑封，形成塑封体60，并使得基岛10的下部、露极内引脚、源极内引脚和栅极内引脚从塑封体60中部分露出，塑封并经金属锡层电镀披覆(上述露出的部位，均会镀上锡层)，同时使塑封体60的上端面与露极导电板50的上端面保持在同一平面，也即，如图6所示，使露极导电板50的上端面暴露在空气中，提高散热效率；
84.s7，进行切单，将露极内引脚、源极内引脚和栅极内引脚与金属引线框架70的连接部位切断，即形成外露双芯并联封装体。
85.在另一种实施方式中，如图7所示，上述s6步骤在进行塑封时通过模具成型防护凹
槽601，使防护凹槽601的下端面与露极导电板50的上端面处于同一平面并使露极导电板50的上端面暴露在空气中。
86.需要说明的是，塑封完成后，处于塑封体60内侧部分的引脚称为内引脚，反之则为外引脚。
87.通过此种封装方式，两个mosfet功率芯片共享同极性的源极、露极和栅极的导电板，实现两个mosfet功率芯片的并联。
88.实施例四：
89.一种pcb板，包括至少一个上述的封装体，具体封装体的数量根据pcb板的设计确定。在封装过程中，即完成双mosfet功率芯片的并联，当应用需要更高功率更高电流需求的时候，pcb板上只要安装焊接一个外露双芯并联封装体，即可避免了pcb板上，贴装更多个单颗mosfet功率芯片的封装体，除了可以节省pcb板所需要占用的面积成本之外，还可以减少mosfet功率芯片封装体的使用与生产成本。
90.以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。