[发明专利]一种实现封装超大TVS芯片面积的3D封装结构及方法

说明书

本发明涉及一种实现封装超大TVS芯片面积的3D封装结构，至少二个以上的TVS芯片采用RDL布线和导电柱叠片封装，形成各TVS芯片间并联。本发明采用RDL布线作为叠片的载体，实现了叠片方案的基础，增大了封装面积，增大了产品通流，有效面积相比打线增加了几十倍，导通电阻大大降低；通过叠片，使芯片面积增大到原来的2‑4倍以上，在客户对厚度不敏感的情况下面积甚至可以更大。

技术领域

本发明属于半导体芯片封装工艺技术领域。尤其涉及一种实现封装超大TVS芯片面积的3D封装结构。

技术背景

目前智能手机、手表、手环等便携设备越来越被关注，已经成为现在最受关注的行业，整个手机行业集中了半导体最优质的资源：先进的芯片技术、高端的制造工艺、超前的组装技术和各种领先的屏幕、摄像、指纹技术等都在手机上不断被尝试和使用，手机已经成为了最高端半导体技术整合后的产物，聚焦全世界的目光，任何的问题都会被无限放大。与此同时超高集成度的芯片导致了脆弱的ESD表现，超大功率快充带来方便的同时也存在安全隐患，超薄超轻的外观设计导致设备发热更加严重，如此复杂的环境使得可靠性和稳定性都面临着巨大的挑战：充电问题频发，快充的安全隐患不断被提及；EOS和ESD导致的失效问题越来越严重，返修率也成了厂商头疼的问题，这样就使得整个电路系统中过压保护就变得至关重要。目前主流手机厂商电源口和充电口的保护方案都趋向于选择使用高压TVS器件（例如12V，15V，18V等尺寸DFN2020的TVS）配合带TVS的12球OVP（过压保护IC）的组合方案来实现高速快充保护要求。高压快充技术的发展，也对未来TVS器件提出了更高电压如20V、24V、26V等高电压的TVS需求，为了满足高压TVS的测试要求，常规结构的产品和封装已经很难满足要求，必须开发新型TVS结构和封装结构来实现更大的通流能力。同时，便携设备外形尺寸也还在不断缩小，对保护器件尺寸提出了更高的要求：封装尺寸更小、封装厚度更薄和管脚更易焊接。

现有DFN2020封装技术通常采用点胶工艺上芯的方式，随着刷胶工艺的不断进步和发展，目前已经可以批量生产，因此DFN2020外形可以实现最大面积为1.75mm*1.35mm的TVS芯片封装能力，小型化DFN1616外形可以实现最大面积为1.4mm*0.85mm的TVS芯片的封装能力，图1为DFN1616封装刷胶上芯工艺封装剖面示意图。目前TVS芯片41通过刷胶胶水51（型号为8008HT）与框架载体61焊接在一起，然后在芯片41上植焊球31，然后通过焊线32将芯片41的正面电极引到框架62上形成电路。因为刷胶工艺不存在溢胶，因此图1可以实现框架和芯片1：1的封装能力。但是小型化DFN1616的芯片还是太小，目前常规应用外形为DFN2020的封测尺寸，小型化DFN1616的芯片只能达到DFN2020的一半左右，无法满足客户的测试等级，主要原因是芯片尺寸太小、通流能力和浪涌残压不能达到客户要求，导致小型化封装不能被客户认可。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明目的在于：一种实现封装超大TVS芯片面积的3D封装结构，改善传统封装芯片太小的问题。

本发明目的通过下述技术方案实现：一种实现封装超大TVS芯片面积的3D封装结构，至少二个以上的TVS芯片采用RDL布线和导电柱叠片封装，形成各TVS芯片间并联，其中，

TVS芯片一通过共晶方式与载体框架一粘接在一起，TVS芯片一作为最底层芯片，TVS芯片一正面电极通过RDL布线一和一层导电柱一与框架二形成导电连接，同时，通过RDL布线一和与载体框架一连通的一层导电柱二连接，为下一层TVS芯片叠片封装的电路连接做准备；

TVS芯片二背面电极通过二层导电胶与RDL布线一粘接，经RDL布线一和一层导电柱一引到框架二上形成导电连接；TVS芯片二正面电极通过RDL布线二和二层导电柱一、RDL布线一和一层导电柱二连通，将TVS芯片二的正面电极引到载体框架一上形成另一个导电通道，达到TVS芯片一和TVS芯片二并联。