專利名稱：集成開關(guān)電源的倒裝封裝裝置及其倒裝封裝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件領(lǐng)域，具體涉及集成開關(guān)電源的倒裝封裝裝置及其倒裝封裝方法。
背景技術(shù)：
開關(guān)電源(例如直流-直流電壓轉(zhuǎn)換器)，用于為各種各樣的電子系統(tǒng)提供穩(wěn)定的電壓源。低壓設(shè)備(如筆記本電腦、手機(jī)等)的電池管理尤其需要高效率的直流-直流變換器。開關(guān)型電壓調(diào)節(jié)器通過把輸入直流電壓轉(zhuǎn)換成高頻電壓，然后再對其進(jìn)行濾波而產(chǎn)生直流輸出電壓。具體來說，開關(guān)電源包括一個(gè)功率器件、一個(gè)輸出濾波器和一個(gè)控制器，所述功率器件用以使直流輸入電壓源(如電池)和負(fù)載(如集成電路IC) 交替性的連接和斷開連接。所述輸出濾波器，典型地包括一個(gè)電感和電容，連接到輸入電壓源和負(fù)載之間，以對輸出進(jìn)行濾波，進(jìn)而提供直流輸出電壓。所述控制器(如脈寬調(diào)節(jié)器，脈沖頻率調(diào)節(jié)器等)，用以控制所述功率器件，從而獲得基本恒定的直流輸出電壓。為了實(shí)現(xiàn)集成電路芯片內(nèi)焊墊與外部之間的電氣連接，以及為集成電路芯片提供一個(gè)穩(wěn)定可靠的工作環(huán)境，集成電路封裝是必不可少的ー個(gè)環(huán)節(jié)。集成電路封裝質(zhì)量的好壞，對集成電路總體的性能優(yōu)劣關(guān)系很大。因此，封裝應(yīng)具有較強(qiáng)的機(jī)械性能、良好的電氣性能、散熱性能和化學(xué)穩(wěn)定性。對集成開關(guān)電源而言，可以采用不同的封裝方案，如可以將功率器件、控制器等分別設(shè)置為ー獨(dú)立的元件，然后各個(gè)分立元件之間再通過內(nèi)部引線進(jìn)行電性連接，進(jìn)而再封裝于ー單片封裝結(jié)構(gòu)中，或者，在一片集成電路(IC)上集成了控制器、驅(qū)動器和功率器件。這樣的單片集成開關(guān)電源由于不需要控制器、驅(qū)動器和功率器件元件之間的引線連接，因此器件間的引線寄生電阻和寄生電感減小。這種方案與各個(gè)功能元件相互分離的分立元件解決方案相比較，功能元件間的較低的引線寄生電阻和寄生電感使得單片集成開關(guān)電源可以容納更大的電流密度，并且可以工作在較高的開關(guān)頻率。開關(guān)電源的特性，決定了其需要傳遞很大的電流，因此為了提高開關(guān)電源的效率，必須盡可能的減小電阻損耗。而電阻損耗主要存在于三個(gè)方面封裝結(jié)構(gòu)，元件和連接件。其中器件自身的導(dǎo)通電阻Rds(on)可以通過制造エ藝將其盡量減小。而現(xiàn)有技術(shù)中，例如采用引線連接的封裝方式以及倒裝封裝方法還不能夠很好的改善上述缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供ー種新型的集成開關(guān)電源的倒裝封裝裝置以及倒裝封裝方法，以解決封裝結(jié)構(gòu)中由于電阻和寄生電感所帯來的功率損耗。依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的集成開關(guān)電源的倒裝封裝結(jié)構(gòu)，包括一個(gè)或者多個(gè)硅片，所述硅片的第一表面包括ー組第一組凸塊，所述第一組凸塊具有至少兩種以上的電極性；一重分布層，其包括ー組重分布層單元，所述重分布層單元的第一表面用以連接所述第一組凸塊中的電極性相同的凸塊；所述重分布層單元的第二表面包括ー組第二組凸塊，所述第二組凸塊用以將所述電極性進(jìn)行重新排布；一引線框架，包括ー組引腳，所述引腳的第一表面與所述第二組凸塊中的電極性相同的凸塊連接，以使所述引腳具有相應(yīng)的電極性；一倒裝片封裝結(jié)構(gòu)，用以將所述硅片、所述重分布層和所述引線框架進(jìn)行封裝，并利用所述引線框架的第二表面來實(shí)現(xiàn)所述集成開關(guān)電源與外部PCB板之間的電氣連接。進(jìn)ー步的，所述第一組凸塊呈一矩陣排列。進(jìn)ー步的，所述重分布層單元呈矩形形狀，以按照所述矩陣的行或者列將所述第一組凸塊中電極性相同的凸塊連接?；蛘?，所述重分布層單元將所述矩陣的不同行或者列 的電極性相同的第一組凸塊中的凸塊連接。依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的集成開關(guān)電源的倒裝封裝結(jié)構(gòu)中，所述重分布層將所述電極性集中排布于所述硅片的一區(qū)域內(nèi)。所述集成開關(guān)電源包括一集成至少兩個(gè)功率器件的功率器件硅片?；蛘撸黾砷_關(guān)電源包括至少ー個(gè)分立布置的包括單個(gè)功率器件的功率器件硅片。進(jìn)ー步的，所述功率器件為橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管。進(jìn)ー步的，所述倒裝片封裝結(jié)構(gòu)為方形扁平無引腳封裝(QFN)結(jié)構(gòu)或者雙排平面無引腳封裝(DFN)結(jié)構(gòu)。所述引腳覆蓋所有或者部分具有相同電極性的所述第二組凸塊中的凸塊。進(jìn)ー步的，具有所述電極性的所述引腳沿著所述引線框架的ー側(cè)依次間隔，平行排列。進(jìn)ー步的，所述引腳呈矩形形狀或者拱形形狀或者“E”字形形狀。依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的ー種集成開關(guān)電源的倒裝封裝方法，用以封裝一集成開關(guān)電源，包括提供一個(gè)或者多個(gè)硅片，所述硅片的第一表面包括ー組第一組凸塊，所述第一組凸塊具有至少兩種以上的電極性；在所述硅片上布設(shè)一重分布層，所述重分布層包括ー組重分布層單元，所述重分布層單元的第一表面用以連接所述第一組凸塊中的電極性相同的凸塊；所述重分布層單元的第二表面包括ー組第二組凸塊，所述第二組凸塊用以將所述電極性進(jìn)行重新排布；在所述重分布層上布設(shè)ー引線框架，所述引線框架包括ー組引腳，所述引腳的第一表面與所述第二組凸塊中的電極性相同的凸塊連接，以使所述引腳具有相應(yīng)的電極性；利用一倒裝片封裝結(jié)構(gòu)將所述硅片、所述第一組凸塊、所述第二組凸塊和所述引線框架進(jìn)行封裝，并利用所述引線框架的第二表面來實(shí)現(xiàn)所述集成開關(guān)電源與外部PCB板之間的電氣連接。進(jìn)ー步的，所述第一組凸塊呈一矩陣排列。進(jìn)ー步的，所述重分布層單元呈矩形形狀，以按照所述矩陣的行或者列將所述第一組凸塊中電極性相同的凸塊連接?；蛘咚鲋胤植紝訂卧獙⑺鼍仃嚨牟煌谢蛘吡械碾姌O性相同的第一組凸塊中的凸塊連接。進(jìn)ー步的，所述PCB板上具有多個(gè)金屬層，以分別與所述引腳的第二表面連接。依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的集成開關(guān)電源的倒裝封裝結(jié)構(gòu)和倒裝封裝方法，通過重分布層(RDL)將不同的電極性在引線框架區(qū)域內(nèi)重新進(jìn)行排列分布，以獲得最優(yōu)化的電極分布，從而PCB板的金屬層以及引線框架的引腳的面積和厚度可以設(shè)置為較大的數(shù)值，在實(shí)現(xiàn)硅片與外部的電氣連接的同時(shí)，也減小了電流傳導(dǎo)路徑的電阻，降低了功率損耗，提高載流能力，提高了開關(guān)電源的效率。并且，通過調(diào)整功率器件的面積，功率器件區(qū)域可以擴(kuò)展或者縮小，倒裝封裝結(jié)構(gòu)的尺寸可以成比例進(jìn)行調(diào)節(jié)。因此對于不同額定電流的功率器件，簡化了產(chǎn)品系列的設(shè)計(jì)，簡化了封裝エ藝，增強(qiáng)了通用性。


為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實(shí)施例，對于本領(lǐng)域 普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。在下文中，在不同附圖中，相同的標(biāo)號表示相同的部件。圖I所示為ー采用降壓型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的開關(guān)電源的原理框圖；圖2所示為依據(jù)本發(fā)明ー實(shí)施例的一功率器件硅片上的焊墊、焊錫球的布置圖；圖3所示為依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖2所示的功率器件硅片的倒裝封裝結(jié)構(gòu)的重分布層以及引線框架的布置圖；圖4A所示為圖3所示的依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的功率器件硅片的倒裝封裝結(jié)構(gòu)沿軸線B-B’的剖面圖；圖4B所示為圖3所示的依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的功率器件硅片的倒裝封裝結(jié)構(gòu)沿軸線A-A’的剖面圖；圖5所示為依據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的單片開關(guān)電源硅片上的焊墊、焊錫球的布置圖；圖6所示為依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖5所示的單片開關(guān)電源硅片的倒裝封裝結(jié)構(gòu)的重分布層的布置圖；圖7所示為依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖5所示的單片開關(guān)電源硅片的倒裝封裝結(jié)構(gòu)的引線框架的布置圖；圖8A所示為圖7所示的依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的單片開關(guān)電源硅片的倒裝封裝結(jié)構(gòu)沿軸線A-A’的剖面圖；圖SB所示為圖7所示的依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的單片開關(guān)電源硅片的倒裝封裝結(jié)構(gòu)沿軸線B-B’的剖面圖；圖9所示為依據(jù)本發(fā)明ー實(shí)施例的單片開關(guān)電源硅片的倒裝封裝結(jié)構(gòu)的示意圖；圖10所示為依據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的單片開關(guān)電源硅片的倒裝封裝結(jié)構(gòu)的示意圖；圖11所示為依據(jù)本發(fā)明ー實(shí)施例的集成開關(guān)電源的倒裝封裝方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的幾個(gè)優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述，但本發(fā)明并不僅僅局限于這些實(shí)施例。本發(fā)明涵蓋任何在本發(fā)明的精髄和范圍上所做的替代、修改、等效方法以及方案。為了使公眾對本發(fā)明有徹底的了解，在以下本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中詳細(xì)說明了具體的細(xì)節(jié)，而對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說沒有這些細(xì)節(jié)的描述也可以完全理解本發(fā)明。參考圖1，所示為ー采用降壓型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的開關(guān)電源的原理框圖。其中，功率器件M1,功率器件M2,電感L1和電容C1組成ー降壓型的功率級電路，以將輸入電壓Vin轉(zhuǎn)換為輸出電壓Vwt來驅(qū)動負(fù)載101。開關(guān)電源100的控制方式為閉環(huán)控制方式。反饋電路102接收輸出電壓Vtjut,并產(chǎn)生一表征輸出電壓Vrat的反饋信號Vfb ;控制和驅(qū)動電路103根據(jù)接收到的所述反饋信號Vfb和一表征期望輸出電壓的基準(zhǔn)電壓Vref產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號，來控制功率器件M1和功率器件M2周期性的開通和斷開，以使輸出電壓Vwt維持基本恒定。對集成電路而言，可以通過不同的方式來實(shí)現(xiàn)圖I所示的開關(guān)電源。例如，可以將功率器件M1，功率器件M2和控制和驅(qū)動電路103分別制造為ー單顆的硅片，然后通過引線在封裝內(nèi)部實(shí)現(xiàn)不同硅片之間的電性連接。當(dāng)然，這類實(shí)現(xiàn)方式，不可避免的會產(chǎn)生由引線上的電阻和寄生電感帶來的功率損耗。但是，采用這樣的實(shí)現(xiàn)方式，硅片制造エ藝會相對簡単一些。另外，也可以用ー單顆的硅片集成功率器件M1，功率器件M2和控制和驅(qū)動電路 103。這樣的單片集成開關(guān)電源由于不需要各功能元件之間的引線連接，因此功能元件間的引線寄生電阻和寄生電感減小。這種方案與各個(gè)功能元件相互分離的分立元件解決方案相比較，功能元件間的較低的引線寄生電阻和寄生電感使得單片集成開關(guān)電源可以容納更大的電流密度，并且可以工作在較高的開關(guān)頻率。但是，這樣的實(shí)現(xiàn)方式制造エ藝復(fù)雜，也非常具有難度。不管采用哪種集成方式，最后都需要對硅片進(jìn)行封裝，以實(shí)現(xiàn)集成電路硅片與外部之間的電氣連接，以及為集成電路芯片提供一個(gè)穩(wěn)定可靠的工作環(huán)境，并對集成電路硅片起到機(jī)械或環(huán)境保護(hù)的作用。對開關(guān)電源類集成電路的封裝而言，通常均需要三個(gè)引腳來實(shí)現(xiàn)與外部的電氣連接，輸入引腳IN用以接收輸入電壓Vin，接地引腳GND用以給集成電路芯片提供一地電位，輸出引腳LX用以輸出一定的電信號來驅(qū)動負(fù)載。結(jié)合圖I所示的開關(guān)電源的示例，以功率器件M1和功率器件M2為橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管(LDMOS)為例，輸入引腳IN即為功率器件M1的漏極，用以接收輸入電壓Vin;接地引腳GND即為功率器件M2的源極，用以給集成電路芯片提供一地電位；輸出引腳LX即為功率器件M1的源極和功率器件M2的漏極的公共連接點(diǎn)，用以連接電感L1和電容C1,進(jìn)而輸出恒定的輸出電信號。依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的倒裝芯片封裝結(jié)構(gòu)既可以適用于元件分立的集成方式，也可以適用于單片集成的集成方式，可以實(shí)際需要進(jìn)行選擇。以下將結(jié)合實(shí)施例，并以圖I所示的開關(guān)電源為例，詳細(xì)說明依據(jù)本發(fā)明的開關(guān)電源的倒裝封裝結(jié)構(gòu)和倒裝封裝方法。實(shí)施例一元件分立的集成方式在該實(shí)施例中，功率器件M1，功率器件M2和控制和驅(qū)動電路103分別為ー單顆的硅片。以連接重分布層和硅片以及重分布層和引線框架的凸塊為焊墊以及其上的焊錫球?yàn)槔齺碚f明該實(shí)施例的倒裝封裝結(jié)構(gòu)。參考圖2，所示為依據(jù)本發(fā)明ー實(shí)施例的一功率器件硅片上的焊墊、焊錫球的布置圖。硅片201上具有多組焊墊以及焊墊上的焊錫球。其中，焊墊203為源極焊墊，其上的焊錫球202為源極焊錫球；焊墊205為漏極焊墊，其上的焊錫球204為漏極焊錫球。焊錫球202和焊錫球204呈矩陣排列。
參考圖3，所示為依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖2所示的功率器件硅片的倒裝封裝結(jié)構(gòu)的重分布層以及引線框架的布置圖。其中，重分布層RDL包括一組漏極重分布単元301和一組源極重分布層304。按照焊錫球204的矩陣排列方式，漏極重分布層單元301的第一表面覆蓋漏極焊錫球204，并通過第二表面上的焊墊302和焊錫球303，將漏極電極性引至重分布層的左半?yún)^(qū)域；源極重分布層單元304的第一表面覆蓋源極焊錫球202，并通過第二表面上的焊墊305和焊錫球306，將源極電極性引至重分布層的右半?yún)^(qū)域，從而將漏極電極性和源極電極性分割為兩個(gè)獨(dú)立并且相互不重疊的區(qū)域。然后，引線框架的每ー引腳的第一表面覆蓋相同電極性的焊錫球，從而使每ー引腳具有不同的電極性。在圖3中，引腳307的第一表面覆蓋具有漏極電極性的一組焊錫球303 ;引腳308的第一表面覆蓋具有源極電極性的一組焊錫球305。然后，引線框架再與PCB印刷電路板上的金屬層(如銅層)連接，實(shí)現(xiàn)了功率器件的漏極和源極與外部的電氣連接。參考圖4A，所示為圖3所示的依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的功率器件硅片的倒裝封裝結(jié)構(gòu)沿軸線B-B’的剖面圖。硅片201 (功率器件)倒置，其第一表面上的焊墊205和焊錫球204 與重分布層單元301的第一表面連接；重分布層單元301的第二表面上的焊墊302和焊錫球303與引線框架的引腳307的第一表面連接；引腳307的第二表面與PCB板402上的金屬層401連接。通過ー組重分布層單元301將漏極電極性從分散于硅片201的整個(gè)區(qū)域轉(zhuǎn)移至硅片201的整左側(cè)區(qū)域，從而PCB板的金屬層401以及引線框架的引腳307的面積和厚度可以設(shè)置為較大的數(shù)值，在實(shí)現(xiàn)硅片201與外部的電氣連接的同時(shí)，也減小了電流傳導(dǎo)路徑的電阻，降低了功率損耗，提高了開關(guān)電源的效率。參考圖4B，所示為圖3所示的依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的功率器件硅片的倒裝封裝結(jié)構(gòu)沿軸線A-A’的剖面圖。硅片201 (功率器件)倒置，其第一表面上的焊墊203和焊錫球202與重分布層單元304的第一表面連接；重分布層單元304的第二表面上的焊墊305和焊錫球306與引線框架的引腳308的第一表面連接；引腳308的第二表面與PCB板402上的金屬層403連接。通過ー組重分布層單元304將源極電極性從分散于硅片201的整個(gè)區(qū)域轉(zhuǎn)移至硅片201的整右側(cè)區(qū)域，從而PCB板的金屬層403以及引線框架的引腳308的面積和厚度可以設(shè)置為較大的數(shù)值，在實(shí)現(xiàn)硅片201與外部的電氣連接的同時(shí)，也減小了電流傳導(dǎo)路徑的電阻，降低了功率損耗，提高了開關(guān)電源的效率。并且，通過調(diào)整功率器件的面積，功率器件區(qū)域可以擴(kuò)展或者縮小，倒裝封裝結(jié)構(gòu)的尺寸可以成比例進(jìn)行調(diào)節(jié)。因此對于不同額定電流的功率器件，簡化了產(chǎn)品系列的設(shè)計(jì)，簡化了封裝エ藝，增強(qiáng)了通用性。在該實(shí)施例中，功率器件可以是任何合適類型的晶體管，如橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管(LDM0S)。引線框架的材料可以是任何合適的材料(如銅合金等)。同樣，倒裝封裝結(jié)構(gòu)可以是方形扁平無引腳封裝(QFN)或者雙排平面無引腳封裝(DFN)，或者任何其他合適的封裝。進(jìn)ー步，用以連接重分布層和硅片以及重分布層和引線框架的凸塊也可用任何合適的技術(shù)(如銅柱、錫、化學(xué)鎳金等)。實(shí)施例ニ 單片集成的集成方式采用這種集成方式，兩個(gè)功率器件以及控制和驅(qū)動電路集成于ー單顆的硅片中。由于不需要控制和驅(qū)動電路和功率器件之間的引線連接，因此各功能元件之間的引線上的寄生電阻和寄生電感減小。以連接重分布層和硅片以及重分布層和引線框架的凸塊為焊墊以及其上的焊錫球?yàn)槔齺碚f明該實(shí)施例的倒裝封裝結(jié)構(gòu)。參考圖5，所示為依據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的單片開關(guān)電源硅片上的焊墊、焊錫球的布置圖。其中，硅片501包括兩個(gè)并列排列的功率器件，以及控制和驅(qū)動電路。在此，為方便說明，僅僅列出了功率器件的焊墊以及焊錫球的布置方式，控制和驅(qū)動電路的焊墊以及焊錫球的布置方式在此不進(jìn)行詳細(xì)說明。硅片501的第一表面上設(shè)置有多組焊墊以及焊墊上的焊錫球，并且，這些焊墊和焊錫球呈矩陣排列。其中，輸入焊墊502以及輸入焊墊之上的輸入焊錫球503與接地焊墊504以及接地焊墊之上的接地焊錫球505位于同一行，并與ー組輸出焊墊506以及輸出焊墊之上的輸出焊錫球507相互間隔，依次排列。參考圖6，所示為依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖5所示的單片開關(guān)電源硅片的倒裝封裝結(jié)構(gòu)的重分布層的布置圖。按照矩陣排列結(jié)構(gòu)，重分布層RDL的重分布層單元將輸入焊錫球503，輸出焊錫球507，接地焊錫球505重新進(jìn)行排列分布。重分布層的第一表面分別與輸入焊錫球IN，輸出焊錫球LX，接地焊錫球GND進(jìn)行相應(yīng)的連接；重分布層的第二表面上具 有另ー組焊墊和焊錫球，以將硅片501上的輸入，輸出和接地三種電極性重新進(jìn)行排列分布，以方便于引腳排列，并且最大程度的減小電流傳導(dǎo)路徑的電阻。具體的，重分布層單元601的第一表面完全覆蓋輸入焊錫球503，第二表面上布置有第二組焊墊604以及其上的焊錫球605，以將輸入電極性IN轉(zhuǎn)移至硅片區(qū)域的左側(cè)區(qū)域。重分布層單元602的第一表面完全覆蓋接地焊錫球505，第二表面上布置有焊墊606以及其上的焊錫球607，以將接地電極性GND轉(zhuǎn)移至硅片區(qū)域的中間區(qū)域。重分布層單元603的第一表面完全覆蓋輸出焊錫球507，第二表面上布置有焊墊608以及其上的焊錫球609，以將輸出電極性LX轉(zhuǎn)移至硅片區(qū)域的右側(cè)區(qū)域。參考圖7，所示為依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖5所示的單片開關(guān)電源硅片的倒裝封裝結(jié)構(gòu)的引線框架的布置圖。如圖6所示，利用重分布層RDL已經(jīng)將不同電極性進(jìn)行了重新分布，輸入電極性位于硅片區(qū)域的左側(cè)區(qū)域，接地電極性位于硅片區(qū)域的中間區(qū)域，輸出電極性位于硅片區(qū)域的右側(cè)區(qū)域。因此，引線框架的輸入引腳702，輸出引腳704和接地引腳703可以表現(xiàn)為三個(gè)整片的金屬層結(jié)構(gòu)。例如，引線框架的引腳可以設(shè)置為具有較厚厚度的銅金屬層。這樣不僅為硅片和重分布層提供很好的機(jī)械支撐，而且，較厚的金屬層也可以使作為電流傳導(dǎo)路徑的組成部分的引腳具有較小的電阻。參考圖8A，所示為圖7所示的依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的單片開關(guān)電源的倒裝封裝結(jié)構(gòu)沿軸線A-A’的剖面圖。其中，硅片501倒置，其上的輸出焊墊506以及輸出焊錫球507連接至重分布層單元603的第一表面。重分布層單元603的第二表面上的焊墊608以及焊錫球609連接至引線框架的引腳704的第一表面；引腳704的第二表面連接至PCB板801上的金屬層802。參考圖SB，所示為圖7所示的依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的單片開關(guān)電源的倒裝封裝結(jié)構(gòu)沿軸線B-B’的剖面圖。其中，硅片501倒置，其上的輸入焊墊502以及輸入焊錫球503連接至重分布層單元601的第一表面。重分布層單元601的第二表面上的焊墊604以及焊錫球605連接至引線框架的引腳702的第一表面；引腳702的第二表面連接至PCB板801上的金屬層803。硅片501上的接地焊墊504以及接地焊錫球505連接至重分布層單元602的第一表面。重分布層單元602的第二表面上的焊墊606以及焊錫球607連接至引線框架的引腳703的第一表面；引腳703的第二表面連接至PCB板801上的金屬層804。依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的上述單片開關(guān)電源的倒裝封裝結(jié)構(gòu)，根據(jù)特定的開關(guān)電源硅片的電路布置和相關(guān)聯(lián)的PCB路徑，通過相應(yīng)的重分布層結(jié)構(gòu)，對各不同的電極性進(jìn)行重新分布，使得電極性能夠集中分布，便于引腳和PCB板的金屬層的布設(shè)。進(jìn)而，引腳和PCB板的金屬層可以設(shè)置為具有較大面積和較厚厚度的金屬層，以減小電流導(dǎo)電路徑的電阻，提高傳輸路徑的傳導(dǎo)效率。另ー方面，倒裝封裝結(jié)構(gòu)的尺寸可以成比例進(jìn)行調(diào)節(jié)。通過調(diào)整功率器件的面積，功率器件區(qū)域可以擴(kuò)展或者縮小。因此對于不同額定電流的功率器件，簡化了產(chǎn)品系列的設(shè)計(jì)，簡化了封裝エ藝，增強(qiáng)了通用性。
以上詳細(xì)說明了依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的重分布層、引線框架、PCB板的銅金屬層的布設(shè)方式。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以得知，其他合適形式的布設(shè)方式也同樣適用于本發(fā)明的倒裝封裝結(jié)構(gòu)。參考圖9，所示為依據(jù)本發(fā)明ー實(shí)施例的單片開關(guān)電源硅片的倒裝封裝結(jié)構(gòu)的示意圖。在該實(shí)施例中，通過重分布層對輸入、輸出和接地三種電極性進(jìn)行重新分配，然后通過引線框架的引腳將這三種電極性引出。其中，引腳902 (GND)不是規(guī)則的矩形形狀，而是根據(jù)重分布層的結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為相應(yīng)的形狀，并且三個(gè)引腳(輸入引腳901，接地引腳902和輸出引腳903)的區(qū)域不互相重疊，具體表示為“E”形狀。參考圖10，所示為依據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的單片開關(guān)電源硅片的倒裝封裝結(jié)構(gòu)的示意圖。在該實(shí)施例中，重分布層單元可以覆蓋單個(gè)的焊墊以及焊錫球，也可以橫跨行或者列以將不同行或者列中相同電極性的焊錫球連接起來，并將不同的電極性轉(zhuǎn)移至不同的區(qū)域。例如，位于左側(cè)區(qū)域的輸入引腳1001 (IN)，位于中間區(qū)域的接地引腳1002 (GND)和位于右側(cè)區(qū)域的輸出引腳1003 (LX)0以下結(jié)合實(shí)施例詳細(xì)說明依據(jù)本發(fā)明的集成開關(guān)電源的倒裝封裝方法。參考圖11，所示為依據(jù)本發(fā)明ー實(shí)施例的集成開關(guān)電源的倒裝封裝方法的流程圖。在該實(shí)施例中，集成開關(guān)電源的倒裝封裝方法包括以下步驟SllOl :提供一個(gè)或者多個(gè)硅片，所述硅片的第一表面包括ー組第一組凸塊，所述第一組凸塊具有至少兩種以上的電極性；S1102:在所述硅片上布設(shè)一重分布層，所述重分布層包括ー組重分布層單元，所述重分布層單元的第一表面用以連接所述第一組凸塊中的電極性相同的凸塊；所述重分布層單元的第二表面包括ー組第二組凸塊，所述第二組凸塊用以將所述電極性進(jìn)行重新排布；S1103:在所述重分布層上布設(shè)ー引線框架，所述引線框架包括ー組引腳，所述引腳的第一表面與所述第二組凸塊中的電極性相同的凸塊連接，以使所述引腳具有相應(yīng)的電極性；S1104:利用一倒裝片封裝結(jié)構(gòu)將所述硅片、所述第一組凸塊、所述第二組凸塊和所述引線框架進(jìn)行封裝，并利用所述引線框架的第二表面來實(shí)現(xiàn)所述集成開關(guān)電源與外部PCB板之間的電氣連接。進(jìn)ー步的，所述第一組凸塊可以設(shè)置為規(guī)則的矩陣排列。因此，在步驟S1102中，按照矩陣的行或者列，將相同行或者列中的具有相同電極性的第一組凸塊中的凸塊利用一組呈矩形形狀的重分布層單元的第一表面將其分別連接起來。當(dāng)然也可以跨越不同的行或者列，將不同行或者列中的具有相同電極性的第一組凸塊中的凸塊利用一完整的重分布層単元的第一表面將其分別連接起來，此時(shí)重分布層單元不是規(guī)則的幾何形狀。另ー方面，重分布層單元的第二表面的第二組凸塊也相應(yīng)的具有了與第一組凸塊相同的電極性。通過對所述第二組凸塊的排布，將具有相同電極性的第二組凸塊中的凸塊轉(zhuǎn)移至ー相對集中的區(qū)域。例如，可以是沿著所述硅片區(qū)域的一邊界依次間隔，平行排列；或者，保證各電極性區(qū)域互不重疊，相互間隔，并且方便于后續(xù)引線框架的引腳的設(shè)置。在步驟S1103中，引線框架的一組引腳的第一表面分別覆蓋第二組凸塊中具有相同電極性的凸塊，從而將電極性通過所述引腳分別對外引出。由于重分布層對電極性的重新排布，使得具有相同電極性的第二組凸塊區(qū)域相對集中，因此，引腳的布置可以相對簡單ー些，并且，引腳可以設(shè)置為具有較大面積和較厚厚度的金屬層，從而降低電流傳導(dǎo)路徑的電阻，減少損耗。對開關(guān)電源而言，需要傳導(dǎo)較大電流的路徑包括輸入引腳，輸出引腳和接 地引腳。在步驟SI 104中，還可以在PCB (印刷電路板)上設(shè)置不同的金屬層，來分別與所述引線框架的不同引腳的第二表面連接，相應(yīng)的，所述金屬層同樣可以設(shè)置具有較大的面積，來減低電阻。以上對依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的集成開關(guān)電源的倒裝封裝結(jié)構(gòu)和倒裝封裝方法進(jìn)行了詳盡描述，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員據(jù)此可以推知其他技術(shù)或者結(jié)構(gòu)以及電路布局、元件等均可應(yīng)用于所述實(shí)施例，例如，功率器件的類型，引線框架的材料，倒裝封裝結(jié)構(gòu)的類型，以及凸塊的構(gòu)成可以為任何合適的形式。上述實(shí)施例中，并沒有詳細(xì)說明倒裝片封裝結(jié)構(gòu)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以得知任何合適類型的塑封結(jié)構(gòu)，如為方形扁平無引腳封裝(QFN)結(jié)構(gòu)或者雙排平面無引腳封裝(DFN)結(jié)構(gòu)均適用于依據(jù)本發(fā)明的倒裝封裝結(jié)構(gòu)。在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將ー個(gè)實(shí)體或者操作與另一個(gè)實(shí)體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括ー個(gè)……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。依照本發(fā)明的實(shí)施例如上文所述，這些實(shí)施例并沒有詳盡敘述所有的細(xì)節(jié)，也不限制該發(fā)明僅為所述的具體實(shí)施例。顯然，根據(jù)以上描述，可作很多的修改和變化。本說明書選取并具體描述這些實(shí)施例，是為了更好地解釋本發(fā)明的原理和實(shí)際應(yīng)用，從而使所屬技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員能很好地利用本發(fā)明以及在本發(fā)明基礎(chǔ)上的修改使用。本發(fā)明僅受權(quán)利要求書及其全部范圍和等效物的限制。
權(quán)利要求
1.ー種集成開關(guān)電源的倒裝封裝裝置，用以封裝一集成開關(guān)電源，其特征在于，包括， 一個(gè)或者多個(gè)硅片，所述硅片的第一表面包括ー組第一組凸塊，所述第一組凸塊具有至少兩種以上的電極性； 一重分布層，其包括ー組重分布層單元，所述重分布層單元的第一表面用以連接所述第一組凸塊中的電極性相同的凸塊；所述重分布層單元的第二表面包括ー組第二組凸塊，所述第二組凸塊用以將所述電極性進(jìn)行重新排布； 一引線框架，包括ー組引腳，所述引腳的第一表面與所述第二組凸塊中的電極性相同的凸塊連接，以使所述引腳具有相應(yīng)的電極性； 一倒裝片封裝結(jié)構(gòu)，用以將所述硅片、所述重分布層和所述引線框架進(jìn)行封裝，并利用所述引線框架的第二表面來實(shí)現(xiàn)所述集成開關(guān)電源與外部PCB板之間的電氣連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的集成開關(guān)電源的倒裝封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一組凸塊呈一矩陣排列。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的集成開關(guān)電源的倒裝封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述重分布層單元呈矩形形狀，以按照所述矩陣的行或者列將所述第一組凸塊中電極性相同的凸塊連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的集成開關(guān)電源的倒裝封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述重分布層單元將所述矩陣的不同行或者列的電極性相同的第一組凸塊中的凸塊連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的集成開關(guān)電源的倒裝封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述重分布層將所述電極性集中排布于所述娃片的一區(qū)域內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的集成開關(guān)電源的倒裝封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述集成開關(guān)電源包括一集成至少兩個(gè)功率器件的功率器件硅片。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的集成開關(guān)電源的倒裝封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述集成開關(guān)電源包括至少ー個(gè)分立布置的包括單個(gè)功率器件的功率器件硅片。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的集成開關(guān)電源的倒裝封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述功率器件為橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的集成開關(guān)電源的倒裝封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述倒裝片封裝結(jié)構(gòu)為方形扁平無引腳封裝(QFN)結(jié)構(gòu)或者雙排平面無引腳封裝(DFN)結(jié)構(gòu)。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的集成開關(guān)電源的倒裝封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述引腳覆蓋所有或者部分具有相同電極性的所述第二組凸塊中的凸塊。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的集成開關(guān)電源的倒裝封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，具有所述電極性的所述引腳沿著所述引線框架的ー側(cè)依次間隔，平行排列。
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的單片集成開關(guān)電源的倒裝封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述引腳呈矩形形狀或者拱形形狀或者“E”字形形狀。
13.ー種集成開關(guān)電源的倒裝封裝方法，用以封裝一集成開關(guān)電源，其特征在干，包括 提供一個(gè)或者多個(gè)硅片，所述硅片的第一表面包括ー組第一組凸塊，所述第一組凸塊具有至少兩種以上的電極性； 在所述硅片上布設(shè)一重分布層，所述重分布層包括ー組重分布層單元，所述重分布層単元的第一表面用以連接所述第一組凸塊中的電極性相同的凸塊；所述重分布層單元的第ニ表面包括ー組第二組凸塊，所述第二組凸塊用以將所述電極性進(jìn)行重新排布； 在所述重分布層上布設(shè)ー引線框架，所述引線框架包括ー組引腳，所述引腳的第一表面與所述第二組凸塊中的電極性相同的凸塊連接，以使所述引腳具有相應(yīng)的電極性； 利用一倒裝片封裝結(jié)構(gòu)將所述硅片、所述第一組凸塊、所述第二組凸塊和所述引線框架進(jìn)行封裝，并利用所述引線框架的第二表面來實(shí)現(xiàn)所述集成開關(guān)電源與外部PCB板之間的電氣連接。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的集成開關(guān)電源的倒裝封裝方法，其特征在于，所述第一組凸塊呈一矩陣排列。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的集成開關(guān)電源的倒裝封裝方法，其特征在于，所述重分布層單元呈矩形形狀，以按照所述矩陣的行或者列將所述第一組凸塊中電極性相同的凸塊連接。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的集成開關(guān)電源的倒裝封裝方法，其特征在于，所述重分布層單元將所述矩陣的不同行或者列的電極性相同的第一組凸塊中的凸塊連接。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的集成開關(guān)電源的倒裝封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述重分布層將所述電極性集中排布于所述硅片的一區(qū)域內(nèi)。
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的集成開關(guān)電源的倒裝封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述PCB板上具有多個(gè)金屬層，以分別與所述引腳的第二表面連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種集成開關(guān)電源的倒裝封裝裝置及其倒裝封裝方法。所述倒裝封裝結(jié)構(gòu)包括一重分布層，其重分布層單元的第一表面用以連接所述第一組凸塊中的電極性相同的凸塊；所述重分布層單元的第二表面包括一組第二組凸塊，所述第二組凸塊用以將所述電極性進(jìn)行重新排布；一引線框架的一組引腳的第一表面與所述第二組凸塊中的電極性相同的凸塊連接，以使所述引腳具有相應(yīng)的電極性；一倒裝片封裝結(jié)構(gòu)，用以將所述硅片、所述第一組凸塊、所述第二組凸塊和所述引線框架進(jìn)行封裝，并利用所述引線框架的第二表面來實(shí)現(xiàn)所述集成開關(guān)電源與外部PCB板之間的電氣連接。
文檔編號H01L23/495GK102842564SQ20121033520
公開日2012年12月26日 申請日期2012年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月12日
發(fā)明者譚小春 申請人:矽力杰半導(dǎo)體技術(shù)(杭州)有限公司