用于在半導(dǎo)體封裝之間建立垂直連接的插入器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請(qǐng)涉及半導(dǎo)體封裝，特別地在半導(dǎo)體封裝之間建立垂直連接。
【背景技術(shù)】
[0002]通常需要多個(gè)半導(dǎo)體封裝(即被金屬、塑料、玻璃、陶瓷等包封以形成單個(gè)單元的一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體管芯)以形成電路，例如共源共柵放大器、半橋功率級(jí)、全橋功率級(jí)等。例如，在共源共柵放大器的情況下，能使用JFET (結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管)封裝和MOSFET (金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)封裝，其中JFET封裝的柵極被連接到MOSFET封裝的源極而JEFT封裝的源極被連接到MOSFET封裝的漏極。在半橋功率級(jí)的情況下，第一(高側(cè))MOSFET封裝的源極被連接到第二(低側(cè))M0SFET的漏極。在全橋功率級(jí)的情況下，兩個(gè)半橋電路通過(guò)電感器連接。半橋電路的每個(gè)能形成為分離的封裝，以便使用兩個(gè)封裝或能使用四個(gè)分離的封裝(2個(gè)高側(cè)MOSFET和2個(gè)低側(cè)M0SFET)。在每種情況下，多個(gè)封裝被用來(lái)形成期望的電路，其也能包括額外的封裝，例如控制器封裝、無(wú)源封裝(電容器、電感器等)、驅(qū)動(dòng)器封裝等。期望的是以劃算的方式將電路的多個(gè)封裝附連到PCB(印刷電路板)同時(shí)消耗盡可能少的面積。用于將電路的多個(gè)封裝附連到PCB的常規(guī)方法采用固定占用空間和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]根據(jù)用于在半導(dǎo)體封裝之間建立垂直連接的插入器的實(shí)施例，插入器包括具有第一主側(cè)和相對(duì)于第一主側(cè)的第二主側(cè)的電絕緣襯底、在襯底的第一主側(cè)處的多個(gè)第一電導(dǎo)體、在襯底的第二主側(cè)處的多個(gè)第二電導(dǎo)體、以及在襯底的一個(gè)或兩個(gè)主側(cè)處的可編程連接矩陣?？删幊踢B接矩陣包括配置成在結(jié)的編程時(shí)打開或閉合在第一電導(dǎo)體中的不同的第一電導(dǎo)體和第二電導(dǎo)體中的不同的第二電導(dǎo)體之間的電連接的可編程結(jié)。
[0004]根據(jù)半導(dǎo)體封裝的混合堆疊布置，混合堆疊布置包括插入器、第一半導(dǎo)體封裝和第二半導(dǎo)體封裝。插入器包括具有第一主側(cè)和相對(duì)于第一主側(cè)的第二主側(cè)的電絕緣襯底、在襯底的第一主側(cè)處的多個(gè)第一電導(dǎo)體、在襯底的第二主側(cè)處的多個(gè)第二電導(dǎo)體、以及在襯底的一個(gè)或兩個(gè)主側(cè)處的可編程連接矩陣。半導(dǎo)體封裝具有附連到在襯底的第一主側(cè)處的第一電導(dǎo)體中的至少一些的端子。第二半導(dǎo)體封裝具有附連到在襯底的第二主側(cè)處的第二電導(dǎo)體中的至少一些的端子?？删幊踢B接矩陣包括一個(gè)或多個(gè)結(jié)，該一個(gè)或多個(gè)結(jié)被編程以打開或閉合在第一電導(dǎo)體中的不同的第一電導(dǎo)體和第二電導(dǎo)體中的不同的第二電導(dǎo)體之間的電連接從而電連接第一和第二半導(dǎo)體封裝的端子中的一個(gè)或多個(gè)。
[0005]一種在半導(dǎo)體封裝之間建立垂直連接的方法包括提供插入器，該插入器包括具有第一主側(cè)和相對(duì)于第一主側(cè)的第二主側(cè)的電絕緣襯底、在襯底的第一主側(cè)處的多個(gè)第一電導(dǎo)體、在襯底的第二主側(cè)處的多個(gè)第二電導(dǎo)體以及在襯底的一個(gè)或兩個(gè)主側(cè)處的可編程連接矩陣，可編程連接矩陣包括配置成在結(jié)的編程時(shí)打開或閉合在第一電導(dǎo)體中的不同的第一電導(dǎo)體和第二電導(dǎo)體中的不同的第二電導(dǎo)體之間的電連接的可編程結(jié)。該方法進(jìn)一步包括將第一半導(dǎo)體封裝的端子附連到在襯底的第一主側(cè)處的第一電導(dǎo)體中的至少一些并且將第二半導(dǎo)體封裝的端子附連到在襯底的第二主側(cè)處的第二電導(dǎo)體中的至少一些。該方法也包括對(duì)可編程連接矩陣的結(jié)中的一個(gè)或多個(gè)編程以打開或閉合在第一電導(dǎo)體中的不同的第一電導(dǎo)體和第二電導(dǎo)體中的不同的第二電導(dǎo)體之間的電連接，從而電連接第一和第二半導(dǎo)體封裝的端子中的一個(gè)或多個(gè)。
[0006]本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀下面詳細(xì)的描述時(shí)并且在查看附圖時(shí)將認(rèn)識(shí)到額外的特征和優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0007]附圖的元件相對(duì)于彼此不必要按比例。相同的參考標(biāo)記指代對(duì)應(yīng)相似的部件。各種圖解的實(shí)施例的特征能結(jié)合，除非它們彼此排斥。實(shí)施例在附圖中描繪并在下面的描述中詳述。
[0008]圖1圖解具有用于在半導(dǎo)體封裝之間建立垂直連接的可編程結(jié)矩陣的插入器的實(shí)施例的分解視圖。
[0009]包括圖2A-2C的圖2圖解使用圖1的插入器能實(shí)現(xiàn)的不同的示例性電路。
[0010]圖3和4圖解在編程以實(shí)現(xiàn)示例性電路配置之前、期間和之后插入器的可編程結(jié)矩陣的實(shí)施例。
[0011]圖5圖解在編程以實(shí)現(xiàn)示例性電路配置之前和之后插入器的可編程結(jié)矩陣的另一個(gè)實(shí)施例。
[0012]圖6圖解在編程以實(shí)現(xiàn)示例性電路配置之前和之后插入器的可編程結(jié)矩陣的又一個(gè)實(shí)施例。
[0013]圖7圖解具有用于在半導(dǎo)體封裝之間建立垂直連接的可編程結(jié)矩陣的插入器的實(shí)施例的分解和組裝視圖。
[0014]包括圖8A-8C的圖8圖解具有用于在半導(dǎo)體封裝之間建立垂直連接的可編程結(jié)矩陣的插入器的不同配置。
[0015]圖9圖解具有用于在半導(dǎo)體封裝之間建立垂直連接的可編程結(jié)矩陣的插入器的實(shí)施例的分解和組裝視圖。
[0016]圖10圖解具有用于在半導(dǎo)體封裝之間建立垂直連接的可編程結(jié)矩陣的插入器的另一個(gè)實(shí)施例的分解和組裝視圖。
[0017]圖11圖解具有用于在半導(dǎo)體封裝之間建立垂直連接的可編程結(jié)矩陣的插入器的又一個(gè)實(shí)施例的分解和組裝視圖。
[0018]圖12圖解具有用于在半導(dǎo)體封裝之間建立垂直連接的可編程結(jié)矩陣的插入器的又一個(gè)實(shí)施例的分解和組裝視圖。
[0019]圖13圖解用于具有可編程結(jié)矩陣的插入器的穿孔封裝附連配置的實(shí)施例。
[0020]圖14圖解用于具有可編程結(jié)矩陣的插入器的穿孔封裝附連配置的另一個(gè)實(shí)施例。
[0021]包括15A-15C的圖15圖解用于到具有可編程結(jié)矩陣的插入器的附連的表面安裝封裝的實(shí)施例的不同視圖。
[0022]包括圖16A-16E的圖16圖解制造圖15的表面安裝封裝的方法的實(shí)施例。
【具體實(shí)施方式】
[0023]在本文中描述的實(shí)施例提供用于將多個(gè)半導(dǎo)體封裝附連到PCB的柔性占用空間和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。為此，提供插入器用于在兩個(gè)或更多個(gè)半導(dǎo)體封裝之間建立垂直連接。該插入器包括電絕緣襯底，該電絕緣襯底具有用于在襯底的兩側(cè)處連接到半導(dǎo)體封裝的在襯底的相對(duì)主側(cè)處的電導(dǎo)體。例如，插入器在一些情況下可以是PCB。通常，插入器包括在襯底的一側(cè)或兩側(cè)處的可編程連接矩陣。該可編程連接矩陣包括可編程結(jié)。結(jié)中的一個(gè)或多個(gè)能被編程以打開或閉合在襯底的兩側(cè)處的電導(dǎo)體中的不同的電導(dǎo)體之間的電連接，以便將附連到襯底的兩側(cè)的半導(dǎo)體封裝的一個(gè)或多個(gè)端子電連接。這樣，在附連到插入器的半導(dǎo)體封裝之間的電連接能基于電路的類型通過(guò)對(duì)可編程連接矩陣的對(duì)應(yīng)的(一個(gè)或多個(gè))結(jié)編程來(lái)定制。取決于使用的可編程結(jié)的類型，每個(gè)結(jié)能在編程時(shí)打開或閉合在襯底兩側(cè)處的電導(dǎo)體中的不同的電導(dǎo)體之間的電連接。
[0024]圖1圖解用于在兩個(gè)或更多個(gè)半導(dǎo)體封裝之間建立垂直連接的插入器100的實(shí)施例的分解視圖。插入器100包括具有第一主側(cè)104和相對(duì)于第一主側(cè)104的第二主側(cè)106的電絕緣襯底102。在一個(gè)實(shí)施例中，插入器100是PCB并且電絕緣襯底102是層壓制件，諸如像FR4的環(huán)氧基的層壓制件或樹脂基的雙馬來(lái)酰亞胺三嗪(BT)。在另一實(shí)施例中，電絕緣襯底102是陶瓷襯底。能使用又其它類型的電絕緣襯底。在每種情況下，多個(gè)第一電導(dǎo)體108被設(shè)置在襯底102的第一主側(cè)104處并且多個(gè)第二電導(dǎo)體(在圖1中不可見)被設(shè)置在襯底102的第二主側(cè)106處。在基于層壓制件的插入器的情況下，例如在PCB的情況下，電導(dǎo)體能由從層壓在非導(dǎo)電襯底102的兩側(cè)上的銅片刻蝕的導(dǎo)電軌跡、墊和其它特征形成。這樣的層壓制件襯底能具有帶有金屬平面或跡線的一個(gè)或多個(gè)層，該一個(gè)或多個(gè)層以與傳統(tǒng)的PCB差不多相同的方式通過(guò)穿孔電鍍通孔彼此互連。在基于陶瓷的插入器的情況下，電導(dǎo)體能從鍵合或釬焊到陶瓷襯底102的兩側(cè)的圖案化的金屬片(諸如直接銅鍵合(DCB)襯底、直接鋁鍵合(DAB)襯底、活性金屬釬焊(AMB)襯底等)形成。在每種情況下，諸如電阻器、電容器、電感器和/或二極管的無(wú)源器件能被附連到插入器襯底102的一個(gè)或兩個(gè)主側(cè)面104、106。為了易于圖解，在圖1中插入器100未被示出具有無(wú)源器件。
[0025]插入器100進(jìn)一步包括在襯底102的一個(gè)或兩個(gè)主側(cè)104、106處的可編程連接矩陣110。圖1示出了可編程連接矩陣110的放大視圖?？删幊踢B接矩陣110包括配置成在結(jié)112的編程時(shí)打開或閉合在襯底102的第一主側(cè)104處的電導(dǎo)體108中的不同的電導(dǎo)體和在襯底102的第二主側(cè)106處的電導(dǎo)體中的不同的電導(dǎo)體之間的電連接的可編程結(jié)112。每個(gè)可編程結(jié)112打開還是閉合在襯底102的相對(duì)側(cè)104、106處的電導(dǎo)體中的不同的電導(dǎo)體之間的電連接取決于如本文后面更詳細(xì)描述的所使用的結(jié)的類型。對(duì)于使用的每個(gè)類型的可編程結(jié)，在附連到插入器襯底102的兩側(cè)104、106的半導(dǎo)體封裝之間的電連接能基于電路的類型通過(guò)對(duì)可編程連接矩陣110的(一個(gè)或多個(gè))結(jié)112中的對(duì)應(yīng)的結(jié)