[发明专利]带散热的功率晶体管及其形成方法

说明书

技术领域

本公开通常涉及功率晶体管，更确切的说，涉及带散热的功率晶体管。

背景技术

由于高热量和大电流的一些结合，功率晶体管通常产生大量的热量。散热能力对于使用功率晶体管的产品在预期寿命期间保持功能性功率晶体管非常重要。而且在某些产品，例如汽车产品中，可靠性可以是一项极其重要的问题。像不依赖于热量的高电流密度一样，热量本身可以变得有破坏性。电流和热量是相关的，但是如果电流密度变得太高，导电路径中接头处的热量的降解会退化，最终失败。

因此，需要提供改善上面提出的一个或多个问题的带散热的功率晶体管。

附图说明

本发明通过举例的方式说明并不被附图所限制，在附图中类似的参考符号表示类似的元素。附图中的元素说明是为了简便及清晰，不一定按比例绘制。

图1是在工艺中的一个阶段的功率晶体管器件结构的截面图；

图2是对图1的功率晶体管器件结构有用的散热结构的截面图；

图3是图2的散热结构的底视图；

图4是包括安装图2的散热结构的过程中的后续阶段的图1的功率晶体管器件结构的截面图；

图5是在过程中的后续阶段的图4的功率晶体管器件结构的截面图；

图6是图5的功率晶体管器件结构的顶视图；

图7是在过程中的后续阶段的图5和图6的功率晶体管器件结构的顶视图；

图8是图7的功率晶体管器件结构的截面图；

图9是在被安装到印刷电路板之后的图8的功率晶体管器件结构的截面图；以及

图10是图1和图4-图9的有功率晶体管的管芯（die）的简化顶视图。

具体实施方式

一方面，有至少一个功率晶体管的功率管芯被安装到封装衬底。金属散热器被成形为类似于有桌面和几个支脚的桌子。支脚被附接于功率管芯上的电连接。封装被执行以便暴露桌面并且使其与封装的顶面共面。桌面被切割以便功率管芯的电连接分别地延伸到作为桌面的一部分的封装顶面。桌面的一部分然后可以方便地附接于印刷电路板。这导致了功率管芯所接触的是金属桌面上的相对大的金属部分，从此电流密度被降低并且功率被消散。

图1所显示的是功率晶体管器件结构10；具有封装衬底12（其可以是flag）、引线14、引线15、安装到衬底12顶面的控制集成电路16、具有有源表面19的功率管芯18、将引线14电连接到集成电路16的丝线键合20、以及将功率管芯18电连接到控制集成电路16的丝线键合22。在这个例子中，对功率管芯18的控制是通过控制集成电路16实现的。引线15可以不一定被电连接，但形成支撑衬底12的引线框的一部分。图1所显示的常规的引线框包括衬底12、引线14、和引线15，并且还包括图1中未显示的其它引线和连接。功率管芯18包括至少一个功率晶体管并且可以被认为是集成电路管芯。

在图2中显示为截面图的是散热结构24，散热结构24是金属，金属可以是铜，并且散热结构24被形成为形状和桌子的形状相似。在图2中显示为截面图部分的是可以被认为是桌面26的连续上部分和可以被认为是支脚28、30和32的从桌面26向下延伸的分开的部分。

在图3中显示为底视图并且显示了图2的截面的位置的是进一步显示了支脚34、36和38的散热结构24。这里显示了在阵列中的支脚28、30、32、34、36和38，其中支脚28、30和32组成一排，支脚34、36和38组成另一排。支脚28、30、32、34、36和38可以分别有正方形截面。正方形可以是最有效的方式，但圆长方形也可以有效。尺寸可以改变，但有可能在毫米范围内。一个例子可以是截面图可以是约1平方毫米（mm），高度约2mm。另一个例子可以是0.5平方毫米，高度也可以不同。

图4所显示的是在通过附接材料40、42和44分别将支脚28、30和32安装到功率管芯18之后安装散热结构24之后的功率晶体管器件结构10。支脚34、36和38也被安装到功率管芯18，但是没有在这个截面图中显示。附接材料40、42和44都是导电和导热的并且可以是一种导电粘合剂。其它连接技术，例如焊接，可以被使用。功率管芯18被设计以便外部连接对齐到支脚28、30、32、34、36和38。附接材料也可以是焊料以改进性能，但可能会增加成本，尤其在修改管芯方面。

图5所显示的是在封装之后的功率晶体管器件结构10；封装导致了封装材料46有平坦的顶面48，顶面48与桌面26的也是平坦的顶面共面。引线，例如引线14和15，部分位于封装材料46内并且部分从封装材料46延伸。