CN117012741A - 一种金属夹件、电子器件和设备 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种用于功率晶体管电极连接的金属夹件，包括第一部分，配置为利用导电材料与功率晶体管电连接，所述第一部分包括与导电材料接触从而与功率晶体管形成电连接的第一表面；以及第二部分，与所述第一部分相连，配置为与封装框架键合；其中所述第一部分的端部设有自所述第一表面凸出的第三部分，配置为在所述第一表面与导电材料键合时对飞溅的导电材料进行遮挡。
Description
技术领域
本申请涉及芯片封装领域，特别地涉及一种用于功率晶体管的金属夹件、电子器件和设备。
背景技术
在进行芯片封装的时候考虑到工艺制程的限制，需要满足具体的设计规则，例如在特定结构之间的最小距离。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本申请提出了一种用于功率晶体管电连接的金属夹件，包括第一部分，配置为利用导电材料与管芯(die)中的功率晶体管键合，所述第一部分包括与导电材料接触从而与功率晶体管形成电连接的第一表面；以及第二部分，与所述第一部分相连，配置为与封装框架或其他管芯键合；其中所述第一部分的端部设有自所述第一表面凸出的第三部分，配置为在所述第一表面与导电材料键合时对飞溅的导电材料进行遮挡。
特别的，所述第三部分沿垂直于所述第一表面的方向的剖面形状包括三角形、矩形、正方形、体形、部分圆形或椭圆形或不规则形状中的一种。
特别的，所述第三部分连续或间断的分布在所述第一部分的全部或部分边缘。
特别的，所述第三部分包括与所述第一表面平行的结构。
特别的，所述第三部分所述第三部分在垂直于所述第一表面的方向上的尺寸是15-50微米。
特别的，在所述第二部分配置为与第二功率晶体管键合的情况，所述第二部分包括与导电材料接触从而与第二功率晶体管形成电连接的第二表面，所述第二部分端部设有自所述第二表面凸出的第四部分，配置为在所述第二表面与导电材料键合时对飞溅的导电材料进行遮挡。
本申请还提供了一种电子器件，包括第一管芯；其中，第一管芯包括功率晶体管，所述第一管芯中的第一焊盘通过金属打线与其他管芯或者封装框架键合；所述功率晶体管通过金属夹片与第二管芯中的第二功率晶体管或者封装框架电键合；其中所述金属夹片包括如前任一所述的夹片，其中所述金属夹片的第三部分向所述第一管芯上表面延伸。
特别的，所述金属夹片与所述第一焊盘之间的最小距离小于0.3毫米。
特别的，金属夹片第三部分完全或部分的遮挡金属夹片第一表面下方的导电材料的侧表面。
特别的，所述功率晶体管为SGT晶体管。
本申请还提供了一种电子设备，包括如权前任一所述的电子器件。
附图说明
下面，将结合附图对本申请的优选实施方式进行进一步详细的说明，其中：
图1所示为现有的一种电子器件的局部俯视示意图；
图2所示为图1所示的电子器件的局部侧剖示意图；
图3所示为根据本申请一个实施例的电子器件的局部侧剖示意图；
图4所示为根据本申请另一个实施例的电子器件的局部侧剖示意图；
图5所示为图3或图4所示的电子器件的局部俯视示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在以下的详细描述中，可以参看作为本申请一部分用来说明本申请的特定实施例的各个说明书附图。在附图中，相似的附图标记在不同图式中描述大体上类似的组件。本申请的各个特定实施例在以下进行了足够详细的描述，使得具备本领域相关知识和技术的普通技术人员能够实施本申请的技术方案。应当理解，还可以利用其它实施例或者对本申请的实施例进行结构、逻辑或者电性的改变。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。对于附图中的各单元之间的连线，仅仅是为了便于说明，其表示至少连线两端的单元是相互通信的，并非旨在限制未连线的单元之间无法通信。另外，两个单元之间线条的数目旨在表示该两个单元之间通信至少所涉及的信号数或至少具备的输出端，并非用于限定该两个单元之间只能如图中所示的信号来进行通信。
图1所示为现有的一种电子器件的局部俯视示意图。如图所示，该电子器件可以包括管芯11，其包括功率晶体管，例如SGT晶体管(也可以是其他类型的晶体管)，其电极例如源极可以设置在管芯(die)11的上表面。在本申请的示意图中仅示出了功率晶体管的部分结构，例如在上表面的开口和其中的金属层，而未示出功率晶体管的其他结构。
根据一个实施例，该电子器件还可以包括其他管芯，其工作电流远小于11中包括的功率晶体管的工作电流。
根据一个实施例，管芯11包括通过打线方式与其他不包括功率晶体管的管芯或封装框架键合的焊盘114。此外，管芯11中的功率晶体管上表面的电极通过金属夹片，例如铜夹片(copper clip)与电子器件的封装框架或其他也包括功率晶体管的管芯键合。
图2所示为图1所示的电子器件的局部侧剖示意图。如图2所示，管芯21上表面设有多个开口其中分别形成有金属层206和214。在开口的两侧的管芯上表面可以形成有绝缘钝化层208。金属层206可以通过导电材料例如焊锡204与金属夹件212电连接/键合。金属层214可以通过金属打线(wire bonding)216与其他管芯或封装框架键合。金属夹件具有远大于金属打线的面积和厚度，因此可以承受功率晶体管的大数量级的工作电流。
在实际封装过程中，将金属夹件通过导电材料例如焊锡与金属层206电连接的过程中，可能会产生导电材料的飞溅，这是由于导电材料例如焊锡自身的特点决定的，例如很多焊锡中会包含助焊剂例如松香，在高温条件下助焊剂的汽化可能会发生焊锡的飞溅。另外，由于用于固定金属夹片与管芯的导电材料的熔点比与PCB进行键合的导电材料的熔点更高，因此也更容易发生飞溅。导电材料的飞溅可能会破坏金属打线216，影响产品良率
因此，为了避免上述不良影响，在设计规则中规定了功率晶体管与焊盘114之间的最小距离，或者说金属夹片212与金属层214之间的最小距离。
但是这样一来，金属夹片甚至功率晶体管的面积就受到了限制，对于散热以及传输更大电流的目标来说都不够友好。
图3所示为根据本申请一个实施例的电子器件的局部侧剖示意图。其中相应的序号代表与图2中相应的结构。根据一个实施例图3中的金属夹片可以包括与导电材料304接触的部分312，其端部包括向管芯302表面延伸的凸出部分3122，该部分可以阻挡在固定金属夹片的时候产生的导电材料的飞溅，从而避免对金属打线316的破坏。根据一个实施例，凸出部分3122与部分312中与导电材料接触的表面不平行。
根据一个实施例，金属夹片还可以包括与封装框架或者其他也包括功率晶体管的管芯键合的部分313，其中313与312相连。当313与其他管芯中的其他功率晶体管键合的时候，313也包括与导电材料接触的表面，在313的端部也包括与3122相同或相似的凸出部分(未示出)。
根据不同的实施例，夹片凸出部分3122的侧剖(垂直于312的与导电材料接触的表面)形状可以是如图所示的三角形，也可以是矩形、正方形、正或者倒梯形、部分的圆形或者椭圆形等等形状。
根据不同的实施例，夹片凸出部分3122的长度能阻挡住导电材料的飞溅，最长可以延伸倒钝化层308的上表面。根据一个实施例，导电材料304的厚度可以是30-50微米，凸出部分在垂直于312下表面的方向上的尺寸可以是例如15-50微米。根据一个实施例，凸出部分不接触管芯上表面的材料。
根据不同的实施例，夹片的凸出部分3122可以连续分布在312的部分或全部边缘(与PCB板键合的边缘除外)，也可以间隔的分布在312的部分或全部边缘。
根据不同的实施例，夹片的凸出部分3122与夹片其他部分可以是一体成型的，也可以是分体成型的。
根据一个实施例，夹片的凸出部分3122的内表面与导电材料304之间的最小距离由于没有短路风险，所以不再受到限制。
根据一个实施例，夹片的凸出部分3122的材料可以与夹片的材料相同或者不同。
根据一个实施例，312和313可以具有统一的厚度，该厚度可以是150微米，但是也可以根据实际需要具有不同的厚度。
图4所示为根据本申请另一个实施例的电子器件的局部侧剖示意图。其中402-416与图3中相应的附图标记代表类似的结构。在本实施例中，金属夹片的凸出部分4122包括与412下表面平行的结构以及与该平面不平行的结构。因此，仍然可以对导电材料的飞溅形成阻挡。根据一个实施例，与该平面不平行的结构在垂直于412下表面的方向上的尺寸可以是例如15-50微米。
图5所示为图3或图4所示的电子器件的局部侧剖示意图。由于金属夹片凸出部分的存在，功率晶体管与焊盘514之间的最小距离，或者说金属夹片512与金属层514之间的最小距离可以大幅度缩小，最小可以到例如小于0.3毫米。这样一来，金属夹片的面积更大，功率晶体管可以流经更大的工作电流，散热效果也可以更好。
本申请还提供了一种电子设备，包括如前所述的电子器件。
上述实施例仅供说明本申请之用，而并非是对本申请的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本申请范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此，所有等同的技术方案也应属于本申请公开的范畴。
Claims (11)
1.一种用于功率晶体管电连接的金属夹件，包括：
第一部分，配置为利用导电材料与第一管芯中的第一功率晶体管键合，所述第一部分包括与导电材料接触从而与功率晶体管形成电连接的第一表面；以及
第二部分，与所述第一部分相连，配置为与封装框架或第二管芯中的第二功率晶体管键合；
其中所述第一部分的端部设有自所述第一表面凸出的第三部分，配置为在所述第一表面与导电材料键合时对飞溅的导电材料进行遮挡。
2.如权利要求1所述的夹件，其中所述第三部分沿垂直于所述第一表面的方向的剖面形状包括三角形、矩形、正方形、体形、部分圆形或椭圆形或不规则形状中的一种。
3.如权利要求1所述的夹件，其中所述第三部分连续或间断的分布在所述第一部分的全部或部分边缘。
4.如权利要求1所述的夹件，其中所述第三部分包括与所述第一表面平行的结构。
5.如权利要求1所述的夹件，其中所述第三部分在垂直于所述第一表面的方向上的尺寸是15-50微米。
6.如权利要求1所述的夹件，其中在所述第二部分配置为与第二功率晶体管键合的情况，所述第二部分包括与导电材料接触从而与第二功率晶体管形成电连接的第二表面，所述第二部分端部设有自所述第二表面凸出的第四部分，配置为在所述第二表面与导电材料键合时对飞溅的导电材料进行遮挡。
7.一种电子器件，包括
第一管芯；
其中，第一管芯包括功率晶体管，所述第一管芯中的第一焊盘通过金属打线与其他管芯或者封装框架键合；所述功率晶体管通过金属夹片与第二管芯中的第二功率晶体管或者封装框架键合；
其中所述金属夹片包括如权利要求1-6中任一所述的夹片，其中所述金属夹片的第三部分向所述第一管芯上表面延伸。
8.如权利要求7所述的电子器件，其中所述金属夹片与所述第一焊盘之间的最小距离小于0.3毫米。
9.如权利要求7所述的电子器件，其中金属夹片第三部分完全或部分的遮挡金属夹片第一表面下方的导电材料的侧表面。
10.如权利要求7所述的电子器件，其中所述功率晶体管为SGT晶体管。
11.一种电子设备，包括如权利要求7-10任一所述的电子器件。
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