CN104078430A - 用于具有故障时打开机构的电子封装的系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于具有故障时打开机构的电子封装的系统和方法。公开了一种包括故障时打开机构的半导体封装。实施例包括半导体封装，其具有芯片载体；芯片，其设置在芯片载体上；以及密封剂，其密封该芯片和芯片载体。半导体封装还包括从密封剂突出的管脚和设置在密封剂上且连接至该管脚的故障时打开机构，其中故障时打开机构被配置成如果温度超过预定温度则与该管脚断开。
Description
技术领域
本发明的实施例一般地涉及一种电子部件封装，并且更具体地涉及一种用于具有故障时打开机构的电子封装的系统和方法。
背景技术
诸如功率金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)器件的功率半导体器件在广泛应用中变得越来越普遍，从诸如重型机械的工业应用到诸如采暖、通风、和空调(HVAC)系统、配电系统以及汽车系统的消费应用。功率半导体器件的用处在于它们可以用具有小外形规格的全固态器件取代机械开关和继电器。然而，在某些情况下，由于器件故障，功率半导体器件可能造成安全危险。例如，由于导致低欧姆状态的电介质击穿或金属化短路，功率MOSFET器件可能在短路条件下失效。在该低欧姆状态下，由于导致器件局部电阻加热的延长的持续时间，对MOSFET的栅极的控制将会失去，该局部电阻加热可能在器件内产生热点。经过一段时间，该加热可能导致MOSFET器件封装、其上安装有该器件的印刷电路板(PCB)和/或其中安装该器件的系统所不希望的热点燃。
在安全是主要关注的系统中，诸如在汽车中，功率半导体器件的热点燃是特别危险的。如果在功率半导体中的局部加热引起了热点燃，则封装点燃，接着其点燃其上安装有封装的PCB。然后，燃烧的PCB可能使汽车着火。
由于热过载的发生不是必然伴随着早期可检测的高电流条件，因此对热过载条件的发生的检测是具有挑战性的。如果由器件半导体材料的小区域中聚集的电流在具体器件内引起了局部加热，那么在没有明显电流的器件内可能达到高温。如果器件在使器件不可控的短路情况下失效，那么控制或阻止热过载条件可能也是困难的。一些系统已经通过将可回流(reflowable)的热保护器件(RTP)与功率半导体器件的栅极串联耦合解决了该问题，功率半导体器件被设计为当RTP器件的温度超过临界温度时产生开路电路。
发明内容
根据本发明的一实施例，半导体封装包括芯片载体；芯片，其设置在芯片载体上；以及密封剂，其密封该芯片和芯片载体。半导体封装还包括从密封剂突出的管脚和设置在密封剂上且连接至该管脚的故障时打开机构，其中故障时打开机构被配置为如果温度超过预定温度则与该管脚断开。
根据本发明的一实施例，一种系统，包括印刷电路板，其包括触点和设置在该印刷电路板上的封装芯片，该封装芯片包括密封剂和设置在密封剂上的故障时打开机构，其中该故障时打开机构连接至该触点，并且其中该故障时打开机构被配置为如果超过预定温度则与该触点断开。
根据本发明的另一实施例，器件包括半导体封装，其具有芯片载体；芯片，其设置在芯片载体上；以及密封剂，其密封该芯片和该芯片载体。该半导体封装还包括该芯片载体中的孔以及设置在孔中的故障时打开机构，其中故障时打开机构被配置为如果温度超过预定温度则打开。
附图说明
为了更完整地理解本发明及其优点，现在结合附图参考下列描述，在附图中：
图1a-1b示出了示例汽车电池开关系统；
图2a和2d示出了具有可释放的触点的封装的一实施例的投影视图；
图2b和2e示出了具有可释放的触点的封装的一实施例的侧视图；
图2c和2f示出了具有可释放的触点的封装的一实施例的前视图；
图3a和3b示出了具有闭合和打开位置的可释放的触点的封装的另一实施例；
图4a和4d示出了具有可释放的触点的封装的一实施例的投影视图；
图4b和4e示出了具有可释放的触点的封装的一实施例的侧视图；
图4c和4f示出了具有可释放的触点的封装的一实施例的前视图；
图5a-5c示出了引线/管脚布置的一实施例；
图6a和6d示出了具有可释放的触点的封装的一实施例的投影视图；
图6b和6e示出了具有可释放的触点的封装的一实施例的侧视图；
图6c和6f示出了具有可释放的触点的封装的一实施例的前视图；
图7a-7d示出了具有闭合和打开位置的可释放的触点的封装的另一实施例；
图8a-8c示出了具有可释放的触点的封装的一实施例；
图8d-8f示出了具有可释放的触点和推动机构的封装的一实施例；
图9a-9c示出了具有用夹片配置的可释放的触点的封装的一实施例；
图9d-9f示出了具有用夹片配置的可释放的触点的封装的另一实施例；
图10a和10b示出了在侧壁中具有开口的外壳的封装；
图10c和10d示出了在侧壁中具有槽的外壳的封装；以及
图11a-11d示出了在底表面中具有故障时打开机构的一实施例。
具体实施方式
下面将详细讨论本优选实施例的制造和使用。然而，应当认识到本发明提供了很多适用的发明概念，它们可以在很多种具体环境中实现。所讨论的具体实施例仅是制造和使用本发明的具体方式的解释说明而并不限制本发明的范围。
将关于具体上下文中的示例性实施例描述本发明，也就是用于具有故障时打开机构的功率半导体器件的电子封装的系统和方法。实施例的系统和方法还可以应用到易于热过载或过热的其他类型的电子部件。
作为示例，图1a示出了使用汽车电池开关系统100的功率半导体器件中的过热问题。汽车电池开关系统100通过保险丝102和功率晶体管106从电池104向负载电阻110供电。控制集成电路108控制功率晶体管106的栅极。在正常工作条件下，一旦通过驱动器激活点火开关，控制集成电路108就可以激活功率晶体管106。当功率晶体管106接通时，电流从电池106流经负载电阻110。典型的汽车系统可以具有控制对汽车的各种系统的供电的十几个功率晶体管开关。例如，诸如刮水器电动机、内部照明、汽车的音频系统以及其他系统的系统中的每个系统都可以具有向该特定系统供电的专用开关。
在正常工作期间，可能作为n沟道MOSFET实现的功率晶体管106具有低的漏-源电阻。功率晶体管106可以在宽范围的电压和频率下工作，并且甚至可以在功率晶体管的封装内具有附加电路，该附加电路在正常工作条件期间提供静电放电(ESD)保护和高温保护。然而对功率晶体管106来说，在寿命结束的情况中，电介质击穿或金属化短路可能发生，这导致功率晶体管106被置于低欧姆状态。在一些情况下，源-漏短路发生，这使得不能经由率晶体管106的栅极端子来对其进行控制，从而导致电阻加热和局部热点，其可能引起封装、 PCB或其中设置有该PCB和封装的系统的热点燃。
因为在功率晶体管106内的局部加热点内产生了热量，所以功率晶体管106的热点燃可能导致低电流失效状态。换而言之，高温可能源于小于保险丝102的断路点(trip point)的电流。如果功率晶体管106在低欧姆条件下失效，那么严重的电过载可能点燃该器件。
在一实施例中，通过使用故障时打开机构(或可释放的触点)来避免部件封装的热点燃。在一实施例中，部件封装包括充当温度失效安全机构的可释放的触点机构。例如，通过诸如焊接材料的连接材料将该故障时打开机构(或可释放的触点)保持在压缩状态下。在一实施例中，归因于由于部件失效的异常温度升高，在连接材料软化或熔化之后通过释放该可释放的触点(例如松弛、弹开)将该电路断开。
在一实施例中，可释放的触点电连接至部件封装的管脚和/或电连接至诸如印刷电路板的部件载体的焊盘。可替代地，可释放的触点电连接至部件封装的一管脚和至少一个引线。
在一实施例中，在预定温度之上，将该可释放的触点从该管脚、引线和/或焊盘释放出来。在一实施例中，当部件达到多于约260℃、多于约280℃或多于约300℃的温度时，形成开路。可替代地，当部件达到介于约260℃至约300℃之间的温度时电路断开。
在一实施例中，当部件达到介于约180℃和约240℃之间的温度时，形成开路。可替代地，当部件达到介于约200℃和约240℃之间的温度时电路断开。
在一实施例中，用焊接材料将可释放的触点焊接至该管脚、引线和/或焊盘。在一实施例中，在预定温度下，该焊接材料变得熔化或变成液态由此释放该可释放的触点。该预定温度可以是比用于将部件封装焊接至载体的焊接材料的温度更高的温度。
在一实施例中，该可释放的触点机械连接或钩挂(而不是电连接)在该封装的第一侧处，并且电连接至该封装的第二侧处的管脚和/或引线。可以在该封装的顶表面之上或者沿着该封装的侧表面引导该可释放的触点。
在一实施例中，通过物理切断管脚和引线和/或焊盘和引线之间的电连接来终止短路状态。例如，当达到预定温度时，在某一温度之上通过切断或断开IC封装和印刷电路板之间的电路径，设置在诸如印刷电路板的部件载体上并电 连接至该部件载体的部件封装(例如表面安装的IC封装)将与该印刷电路板电断开。
图1b用封装的部件120的实施例示出了系统120。此处，封装的部件120例如放置在印刷电路板上。图1b示出了封装的部件120可以从印刷电路板130分离的位置。尤其是，可以在131、132和/或134处使封装的部件120从印刷电路板130切断。
图2a-2f示出了封装200的第一实施例。图2a-2c示出了具有处于闭合位置的可释放的触点240的部件封装200，并且图2d-2f示出了具有处于打开位置的可释放的触点240的部件封装200。
部件封装200包括在部件封装200内部的诸如芯片(或管芯)的至少一个部件(未示出)。该部件可以是诸如单个半导体器件的分立器件或者集成电路(IC)。例如，该部件可以是MOSFET，诸如双极晶体管、绝缘栅双极晶体管(IGBT)或功率MOSFET的功率半导体器件，半导体闸流管或二极管。可替代地，该部件是诸如电阻器、电容器、MEMS器件、光电部件或其他功能的器件的无源器件。该部件可以是片上系统(SoC)。
部件设置在诸如引线框或衬底的部件载体上。可通过管芯附着将部件附接至部件载体。管芯附着可以是导电的或是非导电的。管芯附着可以是包括具有铅或无铅组分的软焊料或者(导电或绝缘的)环氧树脂(epoxy)管芯附着胶的导热的管芯附着。可替代地，通过扩散焊将部件附接至芯片载体。
在一实施例中，该部件是具有顶表面上的源触点和底表面上的漏触点的功率MOSFET晶体管。漏触点直接连接至引线框并且源触点通过丝焊连接至引线。可替代地，源触点直接连接至引线框并且漏触点通过导线键合连接至引线。
在一实施例中部件封装200包括两个部件。例如，部件封装200包括功率半导体芯片和控制芯片，其中该控制芯片控制该功率半导体芯片。该控制芯片可以设置在该功率半导体芯片上。
部件封装200包括密封剂220。密封剂220可以是模塑料、层压材料或包封材料(casing)。密封剂220可以部分地密封部件载体并且完全地密封部件。密封剂220可以完全地或部分地密封导线和/或导电夹。
密封剂220可以包括诸如环氧树脂、聚酰亚胺、聚安酯或聚丙烯酸酯(polyacryliate)化合物的热固型材料。可替代地，该密封剂220可以包括诸如聚 砜、聚亚苯基硫醚或聚醚酰亚胺的热塑型材料。在一实施例中密封材料可以是诸如预浸渍体的层压材料。
部件封装200包括侧表面201-204。部件封装还包括顶表面205、引线250-270、I/O触点208和管脚230。引线250-270和管脚230设置在封装200的第一侧表面201上。引线250-270和管脚230从密封剂220突出。管脚230、引线250-270和I/O触点208可以包括诸如铜的金属。
在一实施例中，通过其第一源/漏将功率半导体芯片连接至I/O触点208并通过其第二源/漏将功率半导体芯片连接至管脚230。将控制芯片连接至引线250-270并连接至功率半导体芯片的栅触点。
部件封装200还包括可释放的触点240。可释放的触点240包括设置在部件封装200的第一侧表面201上的第一部分242和设置在部件封装200的第三侧表面203上的第二部分244。可以在部件封装200的顶表面205之上设置、布置或引导该可释放的触点240。可释放的触点240可以在部件封装200的顶表面205上搭桥(over-bridge)。可释放的触点240可以包括引线245-247。通过连接材料将第一部分242电和机械地连接至管脚230。配置引线245-247和250-270以连接至诸如印刷电路板(未示出)的载体。
将可释放的触点240配置成在一定的热条件下释放、开路或与管脚230断开。可释放的触点240可以是预应力的条带、预应力的金属、压缩的金属条带或金属弹簧。可替代地，可释放的触点240可以是弯曲材料。例如，可释放的触点240可以包括金属、塑料或金属与塑料的组合。在一具体实例中，可释放的触点240是铜弹簧。当释放时，可释放的触点240的引线245-247可以弹起(flip up)或远离密封剂220。
通过连接材料将可释放的触点240连接至管脚230。在一实施例中，配置连接材料以使得在预定温度之上将该可释放的触点240从管脚230释放。在一实施例中，连接材料是焊接材料。可替代地，连接材料是可以在预定温度处将可释放的触点240释放的任何其他热敏材料。
在一实施例中，在高于针对用于将封装芯片焊接至载体的焊接材料的温度的温度处，焊接材料变得熔化。在一实施例中，在约多于260℃的温度或约多于280℃的温度处，连接材料变得熔化并将可释放的触点240从管脚230释放。可替代地，在约260℃和约280℃的温度之间或约260℃和约300℃的温度之间， 连接材料变得熔化或变成液态。此外，在约280℃和约300℃的温度之间将可释放的触点240释放。
连接材料可以包括铜(Cu)/锡(Sn)合金。可替代地，连接材料包括诸如金(Au)/锡或银(Ag)/锡的其他合金。
在一实施例中，在低于针对用于将封装芯片焊接至载体的焊接材料的温度的温度处，焊接材料变得熔化。例如，如果将部件封装200装配到后板(post-board)配件中，在介于约180℃至约200℃之间的温度处，连接材料变得熔化并将可释放的触点240从管脚230释放。可替代地，在介于约200℃和约240℃的温度之间，连接材料变得熔化或变成液态。
连接材料可以包括铜(Cu)/锡(Sn)合金。可替代地，连接材料包括诸如金(Au)/锡或银(Ag)/锡的其他合金。在低于240℃处用于将可释放的触点240释放的连接材料不同于在高于260℃用于将可释放的触点240释放的连接材料。
具有可释放的触点240的部件封装200设置在诸如印刷电路板(PCB)的载体上。在高温短路的条件下，该部件使部件封装200变热并激活热可释放连接材料。当此发生时，如图2b中所示，热可释放连接材料将可释放的触点240释放。例如，将可释放的触点(例如引线245-247)从载体(例如板)断开或解耦合的温度在可释放连接材料的熔点(例如260℃)之上。应该意识到在可替代的实施例中，将可释放的触点240配置成在少于260℃的温度处被释放，并且可以根据具体的实施例和规范而改变。
图3a和3b示出了部件封装300的实施例。图3a示出了具有闭合的可释放的触点340的部件封装300以及图3b示出了具有打开的可释放的触点340的部件封装300。除了下面进一步描述的内容，部件封装300的元件与部件封装200的元件相同或相似。
在该实施例中，部件封装300包括引线350-370和具有单个引线345的可释放的触点340。部件封装300可以包括一个管脚330或诸如两个管脚330、335的多个管脚，闭合位置下具有单个引线345的可释放的触点340布置在管脚上。封装300的实施例可以包括管脚330/335对引线345、350-370的任意其他组合。例如，部件封装300可以包括两个引线350和370以及具有一个引线345的可释放的触点340。
图4a-4f示出了封装400的进一步实施例。附图4a-4c示出了具有处于闭 合位置的可释放触点的封装400以及图4d-4f示出了具有处于打开位置的可释放触点的封装400。
封装400包括密封剂420。密封剂420可以是模塑料、层压材料或包封材料。密封剂420可以密封芯片载体和设置在其上的芯片。密封剂420可以密封导线和/或导电夹。密封剂420可以包括与关于图2的实施例所讨论的相同的材料。
封装400包括侧表面401-404。封装还包括顶表面405、引线450-490、I/O触点408和管脚430。引线450-490和管脚430设置在封装400的第一侧表面401上。引线450-490和管脚430从密封剂420突出。管脚430、引线450-490和I/O触点408可以包括例如铜的金属。
封装400还包括可释放的触点440。可释放的触点440包括设置在封装400的第一侧表面401上的第一部分442和设置在封装400的第二侧表面402上的第二部分444。可以在封装400的顶表面405之上设置、布置或引导该可释放的触点440。可释放的触点440可以在封装400的顶表面405上搭桥。可释放的触点440在管脚430和引线480、490之间提供电和机械连接。在该实施例中，可释放的触点440可以不包括引线而是将引线480、490和管脚430桥接。通过连接材料或桥接将可释放的触点440的第二部分444连接至引线480、490和管脚430。配置引线450-490以连接至诸如印刷电路板(未示出)的载体。
将可释放的触点440配置成在一定的热条件下释放、打开或与管脚430断开。可释放的触点440可以是预应力的条带、预应力的金属、压缩的金属条带或金属弹簧。可替代地，可释放的触点440可以是弯曲材料。例如，可释放的触点440可以包括金属、塑料或金属与塑料的组合。在一具体实例中，可释放的触点440是铜弹簧。在另一实例中，除了连接是金属的引线480、490和管脚430的区域或桥之外，可释放的触点440是塑料的。当释放时，可释放的触点440的桥可以弹起或远离密封剂420。
在一实施例中，配置桥或连接材料在预定温度之上将可释放的触点440从管脚430和引线480和490释放。在一实施例中，连接材料包括焊接材料。在预定温度处焊接材料可以变得熔化，由此将可释放的触点440释放。连接材料和预定温度可以与关于图2的实施例所描述的相同。
图5a-5c示出了封装的引线布局或布置500。引线布局500可以是用于封 装400的实施例的布局。引线布局包括第一至第五引线550-590和管脚530。可以将引线550-590连接至诸如印刷电路板(PCB)的载体。将管脚530连接至管脚延伸部522但不将管脚530(通过间隙533)和管脚延伸部522连接到引线590。在一实施例中，(例如通过丝焊)将管脚延伸部522连接至第一晶体管(例如功率晶体管)的源。可替代地，将管脚延伸部522连接至第一晶体管的漏。管脚550-570可以连接至第二晶体管(例如控制晶体管)。该第二晶体管可以控制该第一晶体管。
图5c示出了当通过可释放的触点桥接该间隙533时从管脚延伸部522至引线580、590的电流。如果可释放的触点是闭合的，电流可以通过可释放的触点和引线580、590从功率半导体芯片流向载体。如果可释放的触点打开那么电流被中断。
图6a-6f示出了封装600的进一步实施例。图6a-6c示出了具有在闭合位置中的可释放的触点的封装600并且图6d-6f示出了具有在打开位置中的可释放的触点的封装600。
封装600包括密封剂。密封剂620可以是模塑料、层压材料或包封材料。密封剂620可以密封芯片载体和设置在其上的芯片。密封剂620可以密封导线和/或导电夹。密封剂620可以包括与关于图2的实施例所讨论的相同的材料。
封装600包括侧表面601-604。封装还包括顶表面605、引线650-690、I/O触点608和管脚630。引线650-690和管脚630设置在封装600的第一侧表面601上。引线650-690和管脚630从密封剂620突出。管脚630、引线650-690和I/O触点608可以包括诸如铜的金属。
封装600还包括可释放的触点640。可释放的触点640包括设置在封装600的第一侧表面601上的第一部分642和设置在封装600的第二侧表面602上的第二部分644。通过接头、铰链或枢轴647将第二部分644固定至侧表面602。接头、铰链或枢轴647可以包括密封材料、塑料材料(不同于密封材料)、金属或其组合。接头、铰链或枢轴可以将可释放的触点640夹到侧表面602。
可以沿着或者在封装600的侧表面601、602之上设置、布置或引导该可释放的触点640。可以从封装600的一侧布置可释放的触点640。可释放的触点640在管脚630和引线680、690之间提供机械和电连接。可释放的触点640可以不包括引线。通过连接材料将连接至引线680、690和管脚630或者可释放的 触点640的第一部分642在引线680、690和管脚630上形成桥。配置引线650-690以连接至诸如印刷电路板(未示出)的载体。
将可释放的触点640配置成在一定的热条件下释放、打开或与管脚630断开。可释放的触点640可以是预应力的条带、预应力的金属、压缩的金属条带或金属弹簧。可替代地，可释放的触点640可以是弯曲材料。例如，可释放的触点640可以包括金属、塑料或金属与塑料的组合。在一具体实例中，可释放的触点640是铜弹簧。在另一实施例中，除了连接包括金属的引线680、690和管脚630的桥之外，可释放的触点640是塑料的。当释放时，可释放的触点640的桥可以从侧面弹起或远离密封剂620。
在一实施例中，配置该桥或连接材料以在预定温度之上将该可释放的触点640从管脚630和引线680和690释放。在一实施例中，连接材料包括焊接材料。在预定温度处焊接材料可以变得熔化，由此将该可释放的触点640释放。焊接材料和预定温度可以与关于图2的实施例所描述的相同。
附图7a-7d示出了封装700的实施例。图7a和7b示出了具有闭合的可释放触点740的封装700并且图7c和7d示出了具有打开的可释放触点740的封装700。除了下面进一步描述的内容，封装700的元件与封装600的元件相同或相以。
在该实施例中，封装700包括一个引线780和管脚730，通过可释放的触点740电和机械连接。封装700可以包括通过可释放的触点740而连接或桥接至单个引线780的一个管脚730或诸如多个管脚730的多个管脚。封装700的实施例可以包括管脚730和引线750-770的任何其他组合。例如，封装700可以仅包括两个引线750、760.
图8a-8c示出了具有在打开位置的可释放的触点840的封装800的实施例。
封装800包括芯片、芯片载体和导线和/或导电夹。封装800还包括密封芯片的密封剂820，芯片载体和/或导线/导电夹。密封剂820可以是模塑料、层压材料或包封材料。封装800可以包括与关于图2的实施例所讨论的相同的材料。
封装800包括侧表面801-804。该封装还包括顶表面805、引线850-890、I/O触点808和管脚830。引线850-890和管脚830设置在封装800的第一侧表面801上并且从密封剂820突出。管脚830、引线850-890和I/O触点808可以 包括诸如铜的金属。
封装800还包括可释放的触点840。将可释放的触点840夹入第二侧表面802和第四侧表面804中的槽或凹陷821中。可释放的触点840设置、布置在顶表面805的中心部分上或者覆盖该中心部分。可释放的触点840可以包括直接设置在顶表面805上的横贯部分841。可释放的触点840的第一部分842桥接或连接引线880、890和管脚830。可释放的触点840可以不包括引线。配置引线850-890以连接至诸如印刷电路板(未示出)的封装载体。
将可释放的触点840配置成在一定的热条件下释放、打开或与管脚830和引线880、890断开。可释放的触点840可以是预应力的条带、预应力的金属、压缩的金属条带或金属弹簧。可替代地，可释放的触点840可以是弯曲材料。例如，可释放的触点840可以包括金属、塑料或金属与塑料的组合。在一具体实例中，可释放的触点840是铜弹簧。在另一实例中，除了连接包括金属的引线880、890和管脚830的桥842之外，可释放的触点840是塑料的。当释放时，可释放的触点840的桥842可以弹起或远离密封剂820。
在一实施例中，配置连接桥842、管脚830和引线880、890的连接材料在预定温度之上被释放。在一实施例中，连接材料包括焊接材料。在预定温度处焊接材料可以变得熔化由此将可释放的触点840释放。连接材料和预定温度可以与关于图2的实施例所描述的相同。
图8d-8f示出了封装800的进一步的实施例。除了下面讨论的元件，图8d-8f中的封装800的元件与图8a-8c中的封装800的元件相同或相似。
图8d-8f的封装800还包括推动机构847，其介于可释放的触点840的横贯部分841和可释放的触点840的可移动部分843之间。
将可释放的触点840配置成在一定的热条件下释放、打开或与管脚830和引线880、890断开。可释放的触点840可以是弯曲材料。例如，可释放的触点840可以包括金属、塑料或金属与塑料的组合。可释放的触点840本身可以是或可以不是预应力或预压缩的。在一实施例中，通过诸如弹簧的推动机构847，可释放的触点840可以从密封剂820弹起或移出。可替代地，可释放的触点840可以通过推动机构847和可释放的触点840自身的压缩或应力从密封剂820弹起或移出。该推动机构847可以是预应力的金属或诸如铜金属弹簧的金属弹簧。
图9a-9c示出了设置在封装载体910上的封装900的进一步的实施例。图 9a-9c示出了设置在封装载体910上的具有闭合位置中的可释放的触点925的封装900。
封装900包括芯片、芯片载体和导线和/或导电夹。封装还包括密封芯片、芯片载体和/或导线/导电夹的密封剂920。密封剂920可以是模塑料、层压材料或包封材料。封装900可以包括与关于图2的实施例所讨论的材料相同的材料。
封装900包括侧表面901-904。封装900还包括顶表面905、I/O触点923和引线930-980。引线930-980设置在封装900的第一侧表面901上并从密封剂920中突出。引线930-980和I/O触点923可以包括诸如铜的金属。
封装900还包括可释放的触点925。可以将可释放的触点925夹入第二侧表面902和第四侧表面904中的槽或凹陷921中。可替代地，可释放的触点925可以用不同的方法固定到两个侧表面上。可释放的触点925设置、布置在顶表面905的中心部分或者覆盖该中心部分。可释放的触点925的横贯部分941可以直接设置在顶表面905上。可释放的触点925可以不包括引线。配置可释放的触点925的第一部分924和引线930-980以连接至封装载体910(例如印刷电路板)。
在图9a-9c的实施例中，封装900设置在封装载体910上以使引线930-980设置且连接到封装载体910的引线焊盘913-918并且可释放的触点925设置在焊盘912上且连接到焊盘912。
可释放的触点925在一定的热条件下释放、打开或与焊盘912断开。可释放的触点925可以是预应力的条带、预应力的金属、压缩的金属条带或金属弹簧。可替代地，可释放的触点925可以是弯曲材料。例如，可释放的触点925可以包括金属、塑料或金属与塑料的组合。在一具体实例中，可释放的触点925是铜弹簧。可替代地，除了桥接焊盘912和I/O触点923的桥部分922之外，可释放的触点925是塑料的。I/O触点923可以设置为邻近焊盘912但与其有一段距离。可释放的触点925可以连接封装载体910的焊盘912和I/O触点923，以使如果施加电流，则电流从焊盘912通过可释放的触点925(或可释放的触点925的桥部分922)流向I/O触点923。当释放时，可释放的触点925可以弹起或远离密封剂920，从而断开I/O触点923和焊盘912。
在一实施例中，通过焊接材料可以将可释放的触点925连接至焊盘912和/或触点921。在预定温度处焊接材料可以变得熔化由此将可释放的触点925从 焊盘912和/或触点921释放。焊接材料和预定温度可以与关于图2的实施例所描述的相同。
在一实施例中，封装900设置在封装载体910中的散热器(heat sink)911上。焊盘912、913-918和散热器911可以包括诸如铜或铝的金属。封装载体910可以是印刷电路板、衬底、层压材料、陶瓷或工件。
图9d-9f示出了封装900的进一步的实施例。除了下面讨论的元件，图9d-9f中的封装900的元件与图9a-9c中的封装900的元件相同或相似。
图9d-9f的封装900包括波浪形的可释放的触点925。将波浪形的可释放的触点925配置成在一定热条件下释放、打开或与焊盘912断开。波浪形的可释放的触点925可以是弯曲材料。例如，波浪形的可释放的触点925可以包括金属、塑料或金属与塑料的组合。当释放时，波浪形的可释放的触点925的波浪形可以提供力以将可释放的触点从密封剂925移开。在一实施例中，封装900还可以包括附加的推动机构以帮助波浪形可释放的触点925在释放时弹起或向上移动。
图10a-10d示出了设置在封装载体1010上并由外壳1000a覆盖的封装1000的实施例。图10a和10b示出了在外壳1000a中具有开口1010a的第一实施例并且图10c和10d示出了在外壳侧壁中具有槽1020a的第二实施例。图10a和10c示出了将外壳1000a放置在封装1000上之前的系统并且图10b和10d示出了将外壳1000a放置在封装1000上之后的系统。
在一实施例中，封装1000和封装载体1010与图9a-9c或图9d-9f的封装900和封装载体910相同或相似。封装1000包括设置在第一侧1001上并且连接至封装载体的焊盘1013-1018的引线1030-1080。封装1000还包括在封装1000的第三侧1003上的I/O触点1023。I/O触点1023可以设置为邻近焊盘1012但与其有一段距离。可释放的触点1025可以连接封装载体1010的焊盘1012和I/O触点1023，以使如果施加电流，则电流从焊盘1012通过可释放的触点1025(或可释放的触点1025的桥部分)流向I/O触点1023。在一实施例中，通过焊接材料可以将可释放的触点1025连接至焊盘1012和/或I/O触点1023。在预定温度处焊接材料可以变得熔化由此将可释放的触点1025从焊盘1012和/或I/O触点1023释放。焊接材料和预定温度可以与关于图2的实施例所描述的相同。
在其他实施例中，封装1000可以包括先前在本发明的实施例中描述的封 装。
在一实施例中，可释放的触点1025包括夹子1024。夹子1024可以放置在外壳1000a的开口1010a中。通过从第二和第四侧表面1002、1004的上部中突出的突出模子，夹子1024可以连接至封装1000。当外壳1000a放置在可释放的触点1025之上时，该突出模子可以防止可释放的触点1025失误。通过夹子1024，可以将外壳1000a固定或连接至封装1000。外壳1000a可以是装配到封装1000(和封装载体1010)上的弹簧加压机(spring press)。这在图10a和10b中已示出。外壳1010a可以包括塑料、金属或塑料与金属的组合。
在一实施例中，夹子1024可以放置在设置在外壳1000a的侧壁中的槽1020a中。通过锁入槽1020a中的夹子1024，可以将外壳1000a固定或连接至封装1000。外壳1100可以是装配到封装1000(和封装载体1010)上的弹簧加压机。这在图10c和10d中已示出。
在一实施例中，以另外的方式将外壳1000a固定到封装1000和封装载体1010上。例如，可以通过粘结材料或夹子将外壳1100a附接至封装载体1010。
图11a-11d示出了封装1100的实施例。图11a示出了封装1100的实施例的透视图并且图11b示出了封装1100的实施例的底视图。此外，图11c示出了具有在闭合位置的故障时打开机构的封装1100的实施例的侧视图，并且图11d示出了具有在打开位置的故障时打开机构的封装1100的实施例的侧视图。
封装1100包括密封剂1120。密封剂1120可以是模塑料、层压材料或包封材料。密封剂1120可以密封芯片载体和设置在其上的芯片。密封剂1120可以密封导线和/或导电夹。密封剂1120可以包括与关于图2的实施例讨论的相同的材料。
封装1100包括侧表面1101-1104。封装还包括顶表面1105、底表面1106、I/O触点1108和引线1140-1190。在一实施例中，I/O触点1108包括延伸部1109。延伸的I/O触点1108/1109可以提供低欧姆电阻和良好的散热。引线1140-1190设置在封装1100的第一侧表面1101上。引线1140-1190从密封剂1120突出。
封装1100还包括故障时打开机构1125。该故障时打开机构1125可以设置在封装1100的底表面1106中。该故障时打开机构1125可以设置在孔1130中。在一实施例中，封装1100包括多个孔和多个故障时打开机构1125。例如封装1100包括两个孔1130和两个故障时打开机构1125。可替代地，封装1100 包括一个孔1130和两个故障时打开机构1125。
将故障时打开机构1125配置成在一定的热条件下释放或打开。该故障时打开机构1125可以包括预应力金属、压缩金属或金属弹簧。可替代地，故障时打开机构1125可以是弯曲材料。例如，故障时打开机构1125可以包括金属、塑料或金属与塑料的组合。在一具体实施例中，故障时打开机构1125是焊接到孔1130中的铜弹簧。
在一实施例中，将故障时打开机构1125配置为在预定温度之上释放。在正常工作条件下，支撑材料支撑孔中的故障时打开机构。如果封装1100故障，那么故障时打开机构1125打开并且引线1140-1190与诸如衬底或印刷电路板(图11d)的封装载体1107断开。
在一实施例中，支撑材料可以包括焊接材料，其可以将故障时打开机构1125保持在压缩位置中。在预定温度处该焊接材料可以变得熔化由此打开该故障时打开机构1125。例如将故障时打开机构1125从其压缩位置上释放。焊接材料和预定温度可以与关于图2的实施例所描述的相同。
尽管已经详细描述了本发明及其优点，但是应当理解此处在不脱离如所附权利要求书限定的本发明的精神和范围的情况下，可以做出各种改变、替换或改造。
此外，不意图本申请的范围受限于说明书中描述的事物、手段、方法和步骤的工艺、机器、制造、组成的具体实施例。从本发明的公开，本领域的技术人员将会很容易意识到现在已有的或者今后将开发的事物、手段、方法或步骤的工艺、机器、制造、组成，其与根据本发明可以使用的此处已描述的相应实施例执行基本相同的功能或实现基本相同的结果。因此意图将所附的权利要求包括在诸如事物、手段、方法或步骤的工艺、机器、制造、组成的范围内。
Claims (20)
1.一种半导体封装，包括：
芯片载体；
芯片，其设置在芯片载体上；
密封剂，其密封芯片和芯片载体；
管脚，其从密封剂突出；以及
故障时打开机构，其设置在密封剂上并且连接至管脚，其中将故障时打开机构配置为如果温度超过预定温度则与管脚断开。
2.如权利要求1的半导体封装，还包括从密封剂突出的引线，其中该故障时打开机构还连接在引线上并且桥接管脚与引线。
3.如权利要求1的半导体封装，其中该故障时打开机构包括引线。
4.如权利要求1的半导体封装，其中该故障时打开机构包括铜弹簧。
5.如权利要求1的半导体封装，其中该故障时打开机构的第一部分设置在密封剂的第一侧上，其中该故障时打开机构的第二部分连接到管脚，并且其中管脚设置在密封剂的第二侧上。
6.如权利要求5的半导体封装，其中密封剂的第一侧和密封剂的第二侧是相对侧。
7.如权利要求5的半导体封装，其中密封剂的第一侧和密封剂的第二侧是相邻侧。
8.如权利要求1的半导体封装，其中在密封剂的顶表面之上引导该故障时打开机构。
9.如权利要求1的半导体封装，其中沿着密封剂的表面的引导该故障时打开机构。
10.一种系统，包括：
印刷电路板，其包括触点；以及
封装芯片，其设置在印刷电路板上，封装芯片包括密封剂和设置在密封剂上的故障时打开机构，其中故障时打开机构连接至触点，并且其中将该故障时打开机构配置为如果超过预定温度则与触点断开。
11.如权利要求10的系统，其中该故障时打开机构是可释放的引线。
12.如权利要求10的系统，其中封装芯片还包括管脚，其中通过连接材料将管脚连接至该故障时打开机构，并且其中将连接材料配置成当温度超过预定温度时液化或变得熔化。
13.如权利要求10的系统，其中封装的芯片还包括I/O触点，其中通过连接材料将I/O触点连接至该故障时打开机构，并且其中将连接材料配置为当温度超过预定温度时液化或变得熔化。
14.如权利要求13的系统，其中预定温度在约260℃和约300℃之间。
15.如权利要求13的系统，其中预定温度在约180℃和约240℃之间。
16.如权利要求10的系统，其中该系统还包括外壳，该外壳设置在印刷电路板上并包围封装芯片。
17.如权利要求10的系统，其中封装芯片包括功率半导体芯片和设置在该功率半导体芯片上的控制芯片。
18.一种器件，包括：
半导体封装，包括：
芯片载体；
芯片，其设置在芯片载体上；
密封剂，其密封芯片和芯片载体；
在芯片载体中的孔；以及
故障时打开机构，其设置在孔中，其中将故障时打开机构配置为如果温度超过预定温度则打开。
19.如权利要求18的器件，其中半导体封装包括半导体封装的第一侧表面的I/O触点和封装的第二侧表面上的引线。
20.如权利要求19的器件，还包括封装载体，其中半导体封装设置在封装载体上，使得I/O触点接触第一载体焊盘并且引线接触第二载体焊盘，其中当故障时打开机构打开时，I/O与第一载体焊盘断开和/或引线与第二载体焊盘断开。
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