CN114678338A - 集成电路组件及其封装组件 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种集成电路组件和封装组件。集成电路组件包括：半导体芯片、第一绝缘层以及多个第一至第三金属电极，第一绝缘层位于半导体芯片的第一表面上，第一金属电极位于第一绝缘层的表面上，每个第一金属电极与半导体芯片中的电子器件的一个电极电连接，第二金属电极位于第一金属电极的上方，并且与第一金属电极电连接，第三金属电极位于第二金属电极的上方，并且与第二金属电极电连接，其中，每个第二金属电极呈沿第一方向延伸的梳齿状结构，第二金属电极用来在第一金属电极和第三金属电极可流过的最大电流值小于半导体芯片中的电子器件所需的电流时提高集成电路组件的电流能力，改善了集成电路组件的电性能。

Description

集成电路组件及其封装组件

技术领域

本发明涉及半导体封装技术领域，更具体地涉及一种集成电路组件及其封装组件。

背景技术

功率晶体管被广泛应用在各种电源管理***中，是电源和***监控产品中的重要组成部分。

图1示出了传统的开关型调节器的电路示意图。如图1所示，该开关型调节器100包括控制级和功率级。控制级包括控制芯片U1，功率级包括功率晶体管Q1和Q2。功率晶体管例如为场效应晶体管或者双极型晶体管。功率晶体管Q1和Q2串联在输入电压Vin和地GND之间，其中间节点作为输出端Lx。控制芯片U1的输入输出电极连接至IO端口，其驱动电极连接至功率晶体管Q1和Q2各自的栅电极，用于控制功率晶体管Q1和Q2的导通和关断，从而产生输出电流。

为了满足对开关型调节器的低控制电压、大输出电流的需求，现有技术一般需要增大功率晶体管Q1和Q2器件上的金属面积，来增大输出电流的最大值，但是这就意味着芯片的面积将变得更大，不满足对开关型调节器的小型化的要求。

因此，需要对现有的开关型调节器的集成电路组件做进一步的改进，以同时满足对开关型调节器的小型化和大输出电流的要求。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种集成电路组件及其封装组件，以同时解决芯片的小型化和大输出电流的需求。

根据本发明实施例的一方面，提供了一种集成电路组件，包括：半导体芯片，其具有第一表面以及与所述第一表面相背的第二表面；第一绝缘层，位于所述半导体芯片的第一表面上；多个第一金属电极，位于所述第一绝缘层的表面上，每个所述第一金属电极与所述半导体芯片中的电子器件的一个电极电连接；至少一个第二金属电极，位于所述第一金属电极的上方，并且与所述多个第一金属电极电连接；以及多个第三金属电极，位于所述至少一个第二金属电极的上方，并且与所述第二金属电极电连接，其中，每个所述第二金属电极呈沿第一方向延伸的梳齿状结构。

可选的，每个所述第二金属电极包括沿所述第一方向延伸的主体结构和沿第二方向延伸的指状结构，并且所述第一方向和所述第二方向交叉。

可选的，所述第一方向与所述第二方向垂直。

可选的，每个所述第一金属电极呈沿所述第二方向延伸的条状结构，每个所述第三金属电极呈沿所述第一方向延伸的条状结构。

可选的，所述集成电路组件还包括：多个第一导电通道，每个所述第一导电通道穿过所述第一绝缘层，以分别将所述第一金属电极与所述半导体芯片中的电子器件的一个电极彼此电连接。

可选的，所述集成电路组件还包括：第二绝缘层，位于所述多个第一金属电极和所述至少一个第二金属电极之间；以及多个第二导电通道，所述多个第二导电通道穿过所述第二绝缘层，以分别将至少部分所述第一金属电极与所述第二金属电极彼此电连接。

可选的，所述集成电路组件还包括：第三绝缘层，位于所述至少一个第二金属电极和所述多个第三金属电极之间；以及多个第三导电通道，所述多个第三导电通道穿过所述第三绝缘层，以分别将至少部分所述第三金属电极与所述第二金属电极彼此电连接。

可选的，所述第三金属电极的数量为两个，其中，对所述多个第三金属电极中的一个供给第一电位，对所述多个第三金属电极中的另一个供给与所述第一电位不同的第二电位。

根据本发明实施例的另一方面，提供了一种封装组件，包括：上述的集成电路组件；引线框，包括多个引脚，所述集成电路组件安装于所述引线框上；以及封装料，所述封装料覆盖所述集成电路组件，并且覆盖所述引线框的至少一部分，使得所述多个引脚各自的一部分暴露用于外部电连接。

本发明实施例的集成电路组件包括第一至第三金属电极，第二金属电极呈沿某一方向延伸的梳齿状结构，第二金属电极用来在第一金属电极和第三金属电极可流过的最大电流值小于半导体芯片中的电子器件所需的电流时提高集成电路组件的电流能力，从而无需提高第一金属电极和第三金属电极的线宽即可改善集成电路组件的电性能，同时解决了芯片的小型化和大输出电流的需求。

进一步的，可以根据单位面积金属的电流能力以及电流流过半导体芯片中的多个功率器件时，从电流起始端到电流末端电流密度是逐渐递减的原理计算调节第二金属电极的主体结构和指状结构的线宽比例，以均匀的提升整个器件的电流能力。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚。

图1示出了传统的开关型调节器的电路示意图；

图2示出根据本发明第一实施例的应用于开关型调节器的集成电路组件200的分解透视图；

图3a和图3b分别示出根据本发明第一实施例的应用于开关型调节器的集成电路组件200沿A-A方向和沿B-B方向截取的截面图；

图4示出根据本发明第二实施例的应用于开关型调节器的集成电路组件300的分解透视图。

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本发明。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。

为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，在图中可能未示出某些公知的部分，例如，在一些是附图中未示出焊料、封装料、用于支撑引线框的支撑材料和/或外部框架。

应当理解，在描述部件的结构时，当将一层、一个区域称为位于另一层、另一个区域“上面”或“上方”时，可以指直接位于另一层、另一个区域上面，或者在其与另一层、另一个区域之间还包含其它的层或区域。并且，如果将部件翻转，该一层、一个区域将位于另一层、另一个区域“下面”或“下方”。

在下文中描述了本发明的许多特定的细节，例如集成电路组件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本发明。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本发明。

图2示出根据本发明第一实施例的应用于开关型调节器的集成电路组件200的分解透视图，图3a和图3b分别示出根据本发明第一实施例的应用于开关型调节器的集成电路组件200沿A-A方向和沿B-B方向截取的截面图。

集成电路组件200包括半导体芯片210。在半导体芯片210中至少形成了两个功率晶体管和/或可选的控制芯片。每个功率晶体管包括在半导体芯片210的第一表面上暴露的第一电极和第二电极，以及位于该表面或者与该表面相对的第二表面上的控制电极。在每个功率晶体管中，第一电极、第二电极和控制电极彼此电隔离。

功率晶体管例如是选自双极型晶体管和场效应晶体管的一种。在双极型晶体管的情形下，功率晶体管的第一电极是发射极和集电极中的一个，第二电极是发射极和集电极中的另一个，控制电极是基极。在场效应晶体管的情形下，功率晶体管的第一电极是源极和漏极中的一个，第二电极是源极和漏极中的另一个，控制电极是栅极。

在该实施例中，集成电路组件200包括5个功率晶体管。在替代的实施例中，集成电路组件200可以包括多个功率晶体管组，每个功率晶体管组可以包括更多的功率晶体管。如图3a和图3b所示，集成电路组件200中的5个功率晶体管排成一行，相邻的功率晶体管共用一个电极。例如，功率晶体管211包括第一电极211-a和第二电极211-b，功率晶体管212包括第一电极212-a和第二电极211-b，功率晶体管211和功率晶体管212共用了第二电极211-b。

需要说明，本实施例的半导体芯片210的结构仅作为示例，本领域技术人员可以根据具体情况选择其他结构的半导体芯片，本发明对此不作限制。

集成电路组件200还包括第一绝缘层221以及多个第一金属电极(例如第一金属电极231-a至231-c等)。第一绝缘层221例如由氧化硅组成，位于半导体芯片210的表面上。多个第一金属电极例如由铝或铜组成。多个第一金属电极在第一绝缘层221上呈沿某一方向延伸的条状结构且彼此平行。每个第一金属电极与半导体芯片210中的功率器件的一个电极电连接。进一步的，集成电路组件200还包括多个第一导电通道251，每个第一导电通道251穿过所述第一绝缘层221，以分别将所述第一金属电极与所述半导体芯片210中相应的功率器件的一个电极彼此电连接。

集成电路组件200还包括第二绝缘层222以及用于电连接多个第一金属电极的第二金属电极232。第二绝缘层222例如由氧化硅组成，位于多个第一金属电极的表面上。第二金属电极232例如由铝或铜组成。第二金属电极232在第二绝缘层222上呈沿某一方向延伸的梳齿状结构。

进一步的，第二金属电极232包括沿第一方向延伸的主体结构241和沿第二方向延伸的指状结构242，并且所述第一方向和所述第二方向交叉，例如，所述第一方向和所述第二方向彼此垂直。其中，所述多个第一金属电极呈沿所述第二方向延伸的条状结构，多个第一金属电极中的部分第一金属电极与第二金属电极232电连接。

如图3a和3b所示，多个第一金属电极中的第一金属电极231-a、231-b以及231-c与第二金属电极电连接起来。进一步的，集成电路组件200还包括多个第二导电通道252，多个第二导电通道252穿过所述第二绝缘层222，以分别将所述第一金属电极231-a、231-b以及231-c与所述第二金属电极232的主体结构241以及相应的指状结构242彼此电连接。

需要说明的是，在其他实施例中，也可将多个第一金属电极中除第一金属电极231-a、231-b以及231-c的其他金属电极与第二金属电极中电连接起来，本发明对此不作限制。

集成电路组件200还包括第三绝缘层223以及多个用于提供外部电连接的多个第三金属电极233。第三绝缘层223例如由氧化硅组成，位于第二金属电极232的表面上。多个第三金属电极例如由铝或铜组成。

为了提供外部电连接，多个第三金属电极与引线框之间可以经由导电凸块和/或焊球连接。示例的，在开关型调节器中，第三金属电极的数量为两个，一个第三金属电极233-a连接至电压信号端子Vin，另一个第三金属电极233-b连接至输出端子Lx。

第三金属电极233-a和233-b分别在第三绝缘层223上呈沿某一方向延伸的条状结构且彼此平行。进一步的，第三金属电极233-a和233-b在第三绝缘层223上呈沿第一方向延伸的条状结构。

进一步的，第三金属电极233-a和233-b之一与第二金属电极232的主体结构241电连接。如图3a和图3b所示，第三金属电极233-a与第二金属电极232电连接。进一步的，集成电路组件200还包括多个第三导电通道253，多个第三导电通道253穿过所述第三绝缘层223，以分别将所述第三金属电极233-a与第二金属电极232的主体结构241以及对应的指状结构242彼此电连接。下面参照图3a和图3b对本发明实施例的集成电路组件200进行详细说明。

假设半导体芯片210中包括m个功率器件(m为大于等于1的整数)，当有nA的电流沿如图所示的方向从左至右流入m个功率器件时，每个功率器件需要(n/m)A的电流。根据单位面积金属的电流能力以及电流流过半导体芯片210中的多个功率器件时，从电流起始端到电流末端电流密度是逐渐递减的原理，首先根据第三金属电极233-a和第二金属电极232的主体结构241的宽度确定可流过的最大电流值，然后根据第一金属电极的线宽确定每个第一金属电极可流过的最大电流值，第一金属电极可流过的最大电流值小于(n/m)A的部分就需要第二金属电极232来增加集成电路组件的电流能力。因此，通过计算调节第二金属电极232的主体结构241和指状结构242的线宽比例，就可以均匀的提升整个器件的电流能力。

图4示出根据本发明第二实施例的应用于开关型调节器的集成电路组件300的分解透视图。

如图4所示，集成电路组件300包括半导体芯片310。在半导体芯片310中至少形成了两个功率晶体管和/或可选的控制芯片。每个功率晶体管包括在半导体芯片310的第一表面上暴露的第一电极和第二电极，以及位于该表面或者与该表面相对的第二表面上的控制电极。在每个功率晶体管中，第一电极、第二电极和控制电极彼此电隔离。

功率晶体管例如是选自双极型晶体管和场效应晶体管的一种。在双极型晶体管的情形下，功率晶体管的第一电极是发射极和集电极中的一个，第二电极是发射极和集电极中的另一个，控制电极是基极。在场效应晶体管的情形下，功率晶体管的第一电极是源极和漏极中的一个，第二电极是源极和漏极中的另一个，控制电极是栅极。

在该实施例中，集成电路组件300包括5个功率晶体管。在替代的实施例中，集成电路组件300可以包括多个功率晶体管组，每个功率晶体管组可以包括更多的功率晶体管。

集成电路组件300还包括第一绝缘层321以及多个第一金属电极(例如第一金属电极331-a至331-f)。第一绝缘层321例如由氧化硅组成，位于半导体芯片310的表面上。多个第一金属电极例如由铝或铜组成。多个第一金属电极在第一绝缘层321上呈沿某一方向延伸的条状结构且彼此平行。每个第一金属电极与半导体芯片310中的功率器件的一个电极电连接。与第一实施例相同，集成电路组件300也包括多个第一导电通道(图中未示出)，每个第一导电通道穿过所述第一绝缘层321，以分别将所述第一金属电极与所述半导体芯片310中相应的功率器件的一个电极彼此电连接。

集成电路组件300还包括第二绝缘层322以及用于电连接多个第一金属电极的多个第二金属电极(例如图4中的第二金属电极332-a和332-b)。第二绝缘层322例如由氧化硅组成，位于第一金属电极331的表面上。第二金属电极332-a和332-b例如由铝或铜组成。每个第二金属电极在第二绝缘层322上呈沿某一方向延伸的梳齿状结构。

进一步的，每个第二金属电极包括沿第一方向延伸的主体结构341和沿第二方向延伸的指状结构342，并且所述第一方向和所述第二方向交叉，例如，所述第一方向和所述第二方向彼此垂直。其中，所述多个第一金属电极331-a至331-f呈沿所述第二方向延伸的条状结构，多个第一金属电极331-a至331-f分别与第二金属电极332-a或332-b电连接。例如，第一金属电极331-a、331-c以及331-e与第二金属电极332-b电连接，第一金属电极331-b、331-d以及331-f与第二金属电极332-a电连接。

同样的，集成电路组件300也包括多个第二导电通道(图中未示出)，每个第二导电通道穿过所述第二绝缘层322，以分别将对应的第一金属电极与对应的第二金属电极彼此电连接。

集成电路组件300还包括第三绝缘层323以及多个用于提供外部电连接的多个第三金属电极(例如第三金属电极333-a和333-b)。第三绝缘层323例如由氧化硅组成，位于多个第二金属电极的表面上。多个第三金属电极例如由铝或铜组成。

为了提供外部电连接，多个第三金属电极与引线框之间可以经由导电凸块和/或焊球连接。示例的，在开关型调节器中，第三金属电极的数量为两个，第三金属电极333-a连接至电压信号端子Vin，第三金属电极333-b连接至输出端子Lx。

多个第三金属电极在第三绝缘层323上呈沿某一方向延伸的条状结构且彼此平行。进一步的，多个第三金属电极在第三绝缘层323上呈沿第一方向延伸的条状结构。

进一步的，多个第三金属电极与相应的第二金属电极电连接。例如，第三金属电极333-a与第二金属电极332-a电连接，第三金属电极333-b与第二金属电极332-b电连接。同样的，集成电路组件300也包括多个第三导电通道(图中未示出)，每个第三导电通道穿过所述第三绝缘层323，以分别将相应的第三金属电极与第二金属电极彼此电连接。

在进一步的实施例中，本发明还提供了一个封装组件，该封装组件包括上述实施例中的集成电路组件、引线框以及封装料。如上文所述，集成电路组件包括半导体芯片、多个第一金属电极、至少一个第二金属电极、多个第三金属电极以及第一绝缘层至第三绝缘层。其中，每个第一金属电极分别将半导体芯片中的功率器件的一个电极与第二金属电极电连接，第二金属电极与第三金属电极电连接，第三金属电极用于与外部信号端子电连接。进一步的，集成电路组件还包括多个导电凸块和/或焊球，每个第三金属电极与至少一个导电凸块互连。集成电路组件还包括与功率器件一起形成于半导体芯片中的控制芯片(未示出)，控制芯片的输入输出电极分别与导电凸块或者集成电路组件的栅极互连。

集成电路组件安装在引线框上。例如，集成电路组件的导电凸块与引线框的引脚的上表面形成焊料互连。引线框上的部分引脚用于提供电压信号端子Vin，另一部分引脚提供开关信号端子LX，第三部分引脚提供接地端子GND。封装料覆盖集成电路组件，并且还覆盖引线框的至少一部分。

在上述实施例中，描述了包括功率器件的集成电路组件以及封装组件，在替代的实施例中，可以采用选自二极管、晶体管、电阻、电感中的至少一种电子器件来代替功率器件。

综上所述，本发明实施例的集成电路组件包括第一至第三金属电极，第二金属电极呈沿某一方向延伸的梳齿状结构，第二金属电极用来在第一金属电极和第三金属电极可流过的最大电流值小于半导体芯片中的电子器件所需的电流时提高集成电路组件的电流能力，从而无需提高第一金属电极和第三金属电极的线宽即可改善集成电路组件的电性能，同时解决了芯片的小型化和大输出电流的需求。

进一步的，可以根据单位面积金属的电流能力以及电流流过半导体芯片中的多个功率器件时，从电流起始端到电流末端电流密度是逐渐递减的原理计算调节第二金属电极的主体结构和指状结构的线宽比例，以均匀的提升整个器件的电流能力。

应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (9)

1.一种集成电路组件，包括：

半导体芯片，其具有第一表面以及与所述第一表面相背的第二表面；

第一绝缘层，位于所述半导体芯片的第一表面上；

多个第一金属电极，位于所述第一绝缘层的表面上，每个所述第一金属电极与所述半导体芯片中的电子器件的一个电极电连接；

至少一个第二金属电极，位于所述第一金属电极的上方，并且与所述多个第一金属电极电连接；以及

多个第三金属电极，位于所述至少一个第二金属电极的上方，并且与所述第二金属电极电连接，

其中，每个所述第二金属电极呈沿第一方向延伸的梳齿状结构。

2.根据权利要求1所述的集成电路组件，其中，每个所述第二金属电极包括沿所述第一方向延伸的主体结构和沿第二方向延伸的指状结构，并且所述第一方向和所述第二方向交叉。

3.根据权利要求2所述的集成电路组件，其中，所述第一方向与所述第二方向垂直。

4.根据权利要求3所述的集成电路组件，其中，每个所述第一金属电极呈沿所述第二方向延伸的条状结构，每个所述第三金属电极呈沿所述第一方向延伸的条状结构。

5.根据权利要求1所述的集成电路组件，还包括：

多个第一导电通道，每个所述第一导电通道穿过所述第一绝缘层，以分别将所述第一金属电极与所述半导体芯片中的电子器件的一个电极彼此电连接。

6.根据权利要求1所述的集成电路组件，还包括：

第二绝缘层，位于所述多个第一金属电极和所述至少一个第二金属电极之间；以及

多个第二导电通道，所述多个第二导电通道穿过所述第二绝缘层，以分别将至少部分所述第一金属电极与所述第二金属电极彼此电连接。

7.根据权利要求1所述的集成电路组件，还包括：

第三绝缘层，位于所述至少一个第二金属电极和所述多个第三金属电极之间；以及

多个第三导电通道，所述多个第三导电通道穿过所述第三绝缘层，以分别将至少部分所述第三金属电极与所述第二金属电极彼此电连接。

8.根据权利要求1所述的集成电路组件，其中，所述第三金属电极的数量为两个，

其中，对所述多个第三金属电极中的一个供给第一电位，对所述多个第三金属电极中的另一个供给与所述第一电位不同的第二电位。

9.一种封装组件，包括：

根据权利要求1-8任一项所述的集成电路组件；

引线框，包括多个引脚，所述集成电路组件安装于所述引线框上；以及

封装料，所述封装料覆盖所述集成电路组件，并且覆盖所述引线框的至少一部分，使得所述多个引脚各自的一部分暴露用于外部电连接。

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