[发明专利]一种GaN芯片的封装结构

说明书

本发明涉及一种GaN芯片的封装结构，包括框架基岛、框架引脚、GaN芯片、控制芯片和塑封体，GaN芯片为场效应管，GaN芯片正装固定在框架基岛上，控制芯片上的控制引脚以铜柱的方式引出，控制芯片倒装地设置在框架引脚和GaN芯片上，控制芯片上的多个控制引脚分别与GaN芯片的G极、框架基岛和框架引脚直接焊接固定。本发明用了创新型的3D堆叠结构，先把控制芯片上的控制引脚以铜柱的方式引出，然后将控制芯片倒装地设置在框架引脚和GaN芯片上，控制芯片上的控制引脚与GaN芯片的G极连通距离大幅缩短，而且铜柱的导电面积大，产生的自感电感极小，对GaN芯片开关速度影响大幅减小，从而使GaN芯片充分发挥效能。

技术领域

本发明涉及半导体封装技术领域，尤其涉及一种GaN芯片的封装结构。

背景技术

第三代半导体GaN芯片（氮化镓）是被广泛应用的场效应管，其主要优点就是开关速度可以做到7纳秒，比传统MOSFET短10倍，其开启和关闭需要控制芯片进行控制。如图1所示，为常用的一种GaN芯片，包括G极、S极和D极，其中G极为控制极，如图2所示，为相关技术中一种GaN芯片的封装结构，包括框架基岛1、框架引脚2、GaN芯片3、控制芯片4和塑封体（未示出），GaN芯片3和控制芯片4均正装固定在框架基岛1上，水平并列布置，GaN芯片3的S极通过焊线6（一般为金线或铜线）与框架基岛1电连接，GaN芯片3的D极通过焊线6与框架引脚2连接，GaN芯片3的G极通过焊线6与控制芯片4的控制引脚41连接，控制芯片4的其它控制引脚41也是通过焊线6与框架基岛1和框架引脚2连接，控制芯片4在指令GaN芯片3开关过程中焊线6内会产生自感电感，自感电感会干扰开关速度，所以控制芯片4的控制引脚41和GaN芯片3的G极之间的焊线6越短越好，如图2所示，GaN芯片3的G极和控制芯片4控制引脚41之间的焊线6平面长度L=0.737mm,计算上线弧后焊线6的总长度大约为1.032mm（平面长度的1.4倍），由于焊线6长度较长，焊线6直径较小，多为38μm、42μm或50μm，导电面积很小，产生的自感电感较大，对GaN芯片3开关速度影响较大；另外，二排框架引脚2分别布置在封装结构的两个对边上，整个封装尺寸为6mm*5mm，也有待进一步改进。

发明内容

本发明针对以上痛点，提供了一种GaN芯片的封装结构，能大幅缩短控制芯片的控制引脚与GaN芯片的G极之间的间距，减小自感电感，降低对GaN芯片开关速度的影响，使GaN芯片充分发挥效能。

本发明是这样实现的：一种GaN芯片的封装结构，包括框架基岛、框架引脚、GaN芯片、控制芯片和塑封体，所述塑封体用于塑封框架基岛、框架引脚、GaN芯片和控制芯片，所述GaN芯片为场效应管，包括G极、S极和D极，所述GaN芯片正装固定在框架基岛上，所述GaN芯片的S极通过焊线与框架基岛电连接，GaN芯片的D极通过焊线与框架引脚连接，所述控制芯片上的控制引脚以铜柱的方式引出，所述控制芯片倒装地设置在框架引脚和GaN芯片上，控制芯片上的多个控制引脚分别与GaN芯片的G极、框架基岛和框架引脚直接焊接固定。

其中，所述控制芯片与GaN芯片3D叠层布置，且相互平行。

其中，所述框架基岛上设有凹槽，所述GaN芯片固定设置在凹槽内，GaN芯片的上表面与框架基岛和框架引脚的上表面平齐，所述控制芯片上的多个控制引脚高度均相同。

其中，所述凹槽通过机械加工去材料制成，或者通过激光加工去材料制成，又或者通过蚀刻工艺制成。

其中，所述框架基岛中部向下折弯出沉台，所述GaN芯片固定设置在沉台内，GaN芯片的上表面与框架基岛和框架引脚的上表面平齐，所述框架引脚的外侧端也向下折弯，框架引脚的下表面与框架基岛的下表面平齐，所述控制芯片上的多个控制引脚高度均相同。

其中，所述框架基岛的上表面和框架引脚的上表面平齐，所述控制芯片上与框架基岛连接的控制引脚的高度为A，所述控制芯片上与框架引脚连接的控制引脚的高度为B，所述控制芯片上与GaN芯片的G极连接的控制引脚的高度为C，其中，A=BC。