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1、(10)申请公布号 CN 102956629 A (43)申请公布日 2013.03.06 C N 1 0 2 9 5 6 6 2 9 A *CN102956629A* (21)申请号 201210202024.6 (22)申请日 2012.06.06 61/524,382 2011.08.17 US 13/358,718 2012.01.26 US H01L 25/16(2006.01) H01L 23/495(2006.01) H01L 23/31(2006.01) H01L 21/60(2006.01) H01L 21/56(2006.01) (71)申请人英特赛尔美国有限公司 地址美国。
2、加利福尼亚州 (72)发明人 F希伯特 SR里韦特 M艾尔萨 P奥克兰德 (74)专利代理机构上海专利商标事务所有限公 司 31100 代理人毛力 (54) 发明名称 背对背堆叠芯片 (57) 摘要 本文公开的实施方案提供一种电路，所述电 路包括具有有源侧和背侧的第一芯片，其中所述 第一芯片是以倒装晶片方式安装到载体。所述电 路也包括堆叠在所述第一芯片的所述背侧上的第 二芯片，其中所述第二芯片堆叠在所述第一芯片 上，使得所述第二芯片的背侧面向所述第一芯片 的所述背侧，并且所述第二芯片的有源侧背对所 述第一芯片。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. 权利要求书4页 说明书11页 附图12。
3、页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 4 页 说明书 11 页 附图 12 页 1/4页 2 1.一种电路，其包括： 第一芯片，其具有有源侧和背侧，其中所述第一芯片以倒装晶片方式安装到载体；及 第二芯片，其堆叠在所述第一芯片的所述背侧上，其中所述第二芯片堆叠在所述第一 芯片上，使得所述第二芯片的背侧面向所述第一芯片的所述背侧，并且所述第二芯片的有 源侧背对所述第一芯片。 2.根据权利要求1所述的电路，其中所述第一芯片的所述背侧上包括金属层。 3.根据权利要求2所述的电路，其包括将所述第一芯片的所述金属层耦合至所述载体 的一个或多个接合导线。 4.根据权利要。
4、求3所述的电路，其中所述金属层耦合至DC接地端、DC偏电压或滤波器 网络中的一个。 5.根据权利要求1所述的电路，其中所述第二芯片的所述背侧电耦合至所述第一芯片 的所述背侧。 6.根据权利要求5所述的电路，其中所述第二芯片是使用导电环氧树脂或焊料中的一 个而安装到所述第一芯片。 7.根据权利要求1所述的电路，其中所述第一芯片具有横向结构，并且包括高侧装置 和低侧装置；且 其中所述第二芯片具有横向结构，且包括用于所述高侧装置和所述低侧装置的控制 器。 8.根据权利要求1所述的电路，其包括： 晶片封装，其围绕所述第一芯片和所述第二芯片，其中所述载体包括多个引线，其中所 述第一芯片经过安装使得所述有。
5、源侧耦合至所述多个引线中的一个或多个。 9.根据权利要求8所述的电路，其包括将所述第二芯片的所述有源侧耦合至所述多个 引线的子集的接合导线，其中所述多个引线的所述子集安置成至少部分地从所述第一芯片 的占据面积向外。 10.根据权利要求9所述的电路，其中所述多个引线的子集安置成与所述第一芯片的 所述有源侧部分地相对并且从所述第一芯片的占据面积部分地向外，其中所述子集耦合至 所述第一芯片的所述有源侧并且耦合至所述多个接合导线中的一个或多个。 11.根据权利要求8所述的电路，其包括热插塞，所述热插塞热耦合至所述第一芯片的 所述背侧并且暴露于所述晶片封装的外表面处。 12.根据权利要求1所述的电路，其。
6、中所述第一芯片在所述背侧上包括金刚石。 13.根据权利要求1所述的电路，其中所述第二芯片是使用非导电性环氧树脂而安装 到所述第一芯片。 14.根据权利要求1所述的电路，其中所述第一芯片包括选自包括以下各者的组的衬 底：硅、绝缘体上硅、金刚石上硅、硅上金刚石上硅、氮化镓、砷化镓。 15.根据权利要求1所述的电路，其中所述第一芯片包括P-衬底、P-上Pepi衬底、P+ 上Pepi衬底中的一个。 16.根据权利要求1所述的电路，其中所述第一芯片在所述有源侧上包括焊料凸块、铜 柱或可焊接衬垫中的一个。 17.根据权利要求1所述的电路，其中所述电路包括功率变换系统，所述功率变换系统 权 利 要 求 书C。
7、N 102956629 A 2/4页 3 包括DC至DC功率变换器、充电器、热调换控制器、AC至DC转换器、桥式驱动器、降压转换 器、升压转换器、降压升压转换器和同步降压转换器中的一个。 18.根据权利要求1所述的电路，其包括： 第三芯片，其堆叠在所述第一芯片的所述背侧上，其中所述第三芯片堆叠在所述第一 芯片上，使得所述第三芯片的背侧面向所述第一芯片的所述背侧并且所述第三芯片的有源 侧背对所述第一芯片。 19.根据权利要求18所述的电路，其中所述第一芯片包括高侧装置和低侧装置，其中 所述高侧装置和所述低侧装置具有横向结构； 其中所述第二芯片包括用于所述高侧装置和所述低侧装置的控制器；且 其中所。
8、述第三芯片包括用于所述高侧装置和所述低侧装置的驱动器。 20.一种集成电路(IC)，其包括： 引线框结构； 第一芯片，其具有有源侧和背侧，所述第一芯片安装到所述引线框结构，使得所述有源 侧面向所述引线框结构并且耦合至所述引线框结构； 第二芯片，其具有有源侧和背侧，所述第二芯片堆叠在所述第一芯片上，使得所述第二 芯片的所述背侧面向所述第一芯片的所述背侧：及 多个接合导线，其耦合至所述第二芯片的所述有源侧且耦合至所述引线框结构。 21.根据权利要求20所述的IC，其中所述第一芯片在所述背侧上包括金属层，所述 封装的IC包括将所述第一芯片的所述金属层耦合至所述引线框结构的一个或多个接合导 线。 22。
9、.根据权利要求20所述的IC，其包括： 导电环氧树脂或焊料中的一个，其将所述第二芯片的所述背侧实体连接并且电耦合至 所述第一芯片的所述背侧。 23.根据权利要求20所述的IC，其中所述第一芯片包括具有高侧装置和低侧装置的功 率级；且 其中所述第二芯片包括用于所述高侧装置和所述低侧装置的控制器。 24.根据权利要求23所述的IC，其包括： 第三芯片，其堆叠在所述第一芯片的所述背侧上，其中所述第三芯片堆叠在所述第一 芯片上，使得所述第三芯片的背侧面向所述第一芯片的所述背侧并且所述第三芯片的有源 侧背对所述第一芯片，其中所述第三芯片包括用于所述高侧装置和所述低侧装置的驱动 器。 25.根据权利要求2。
10、0所述的IC，其包括： 模制化合物，其围绕所述第一芯片和所述第二芯片；及 热插塞，其热耦合至所述第一芯片的所述背侧且暴露于所述模制化合物的外表面处。 26.根据权利要求20所述的IC，其中所述第一芯片的所述背侧上包括金刚石。 27.根据权利要求20所述的IC，其中所述第一芯片包括将所述有源侧耦合至所述引线 框结构的焊料凸块、铜柱或可焊接衬垫中的一个。 28.一种功率变换系统，其包括： 功率级单片集成电路(IC)，其具有横向结构，所述功率级单片IC包括有源侧和背侧， 权 利 要 求 书CN 102956629 A 3/4页 4 所述功率级单片IC的所述有源侧安装到载体； 控制器单片IC，其具有横。
11、向结构，所述控制器单片IC包括有源侧和背侧，所述控制器 单片IC堆叠在所述功率级单片IC上，所述控制器单片IC的所述背侧安装到所述功率级单 片IC的所述背侧，其中所述控制器单片IC经配置以控制所述功率级IC；及 多个接合导线，其耦合至所述控制器单片IC的所述有源侧和所述载体。 29.根据权利要求28所述的功率变换系统，其中所述功率级单片IC包括经配置以实施 同步降压转换器的高侧场效晶体管(FET)和低侧FET。 30.根据权利要求28所述的功率变换系统，其中所述功率级单片IC包括经配置以实施 非同步降压转换器的高侧场效晶体管(FET)和低侧二极管。 31.根据权利要求28所述的功率变换系统，其。
12、中所述功率级单片IC包括与输出负载串 联耦合的低侧场效晶体管(FET)和肖特基(Schottky)二极管。 32.根据权利要求28所述的功率变换系统，其包括： 驱动器单片IC，其具有横向结构，所述驱动器单片IC具有有源侧和背侧，所述驱动器 单片IC堆叠在所述功率级单片IC的所述背侧上，所述驱动器单片IC的所述背侧安装到所 述功率级单片IC的所述背侧，所述驱动器单片IC经配置以驱动所述功率级单片IC。 33.根据权利要求28所述的功率变换系统，其包括： 晶片封装，其围绕所述功率级单片IC、所述控制器单片IC和所述多个接合导线。 34.根据权利要求28所述的功率变换系统，其中所述载体包括印刷电路板。
13、。 35.一种制造封装电路的方法，所述封装电路具有安装在反向第二芯片上的第一芯片， 所述方法包括： 将所述第二芯片安装到引线框，使得所述第二芯片的有源侧粘接至所述引线框； 将所述第一芯片安装到所述第二芯片的所述背侧，使得所述第一芯片的背侧粘接至所 述第二芯片的所述背侧；及 将所述第一芯片的所述有源侧电耦合至所述引线框。 36.根据权利要求35所述的方法，其中所述第一芯片和所述第二芯片具有横向结构， 并且其中所述第一芯片包括控制器，并且所述第二芯片包括功率级。 37.根据权利要求35所述的方法，其中将所述第二芯片安装到引线框包括使用所述第 二芯片上的焊料球或所述引线框的衬垫上的焊料中的一个或多个。
14、来将所述第二芯片电耦 合至所述引线框。 38.根据权利要求35所述的方法，其中将所述第一芯片安装到所述第二芯片的所述背 侧包括使用焊料或环氧树脂中的一个来将所述第一芯片的所述背侧粘接至所述第二芯片 的所述背侧。 39.根据权利要求35所述的方法，其中将所述第一芯片的所述有源侧电耦合至所述引 线框包括使用一个或多个铜夹或使用一个或多个铝带进行导线接合。 40.根据权利要求35所述的方法，其包括： 将所述第二芯片的所述背侧电耦合至所述引线框。 41.根据权利要求35所述的方法，其包括： 将热插塞粘接至所述第二芯片的所述背侧；及 研磨所述模制化合物以暴露所述热插塞。 权 利 要 求 书CN 1029。
15、56629 A 4/4页 5 42.根据权利要求35所述的方法，其包括： 将第三芯片安装到所述第二芯片的所述背侧，使得所述第三芯片的背侧粘接至所述第 二芯片的所述背侧；及 将所述第三芯片的有源侧电耦合至所述第一芯片的所述有源侧。 43.根据权利要求35所述的方法，其包括： 在所述第二芯片和所述第一芯片上沉积模制化合物；及 固化所述模制化合物。 44.一种电子装置，其包括： 一个或多个处理装置； 一个或多个存储装置，其以通讯方式耦合至所述一个或多个处理装置；及 一个或多个功率变换系统，其耦合至所述一个或多个处理装置和所述一个或多个存储 装置，所述一个或多个功率变换系统具有安装在功率级芯片上的控制。
16、器芯片，使得所述控 制器芯片的背侧粘接至所述功率级芯片的背侧并且经配置以对所述一个或多个处理装置 和所述一个或多个存储装置提供调节的功率。 45.根据权利要求44所述的电子装置，其中所述电子装置包括台式计算机、便携式计 算机或平板计算机、机顶盒或电池充电器中的一个。 权 利 要 求 书CN 102956629 A 1/11页 6 背对背堆叠芯片 0001 相关申请的交叉引用 0002 本申请案要求2011年8月17日提交的美国临时申请案第61/524,382号的优先 权的权利，所述临时申请案在此以引用的方式并入本文。 0003 发明涉及的技术领域 0004 本文的主题涉及半导体装置，具体来说，。
17、涉及半导体封装。 现有技术 0005 工业中需要具有高功率密度、高效率和低成本的功率变换系统，诸如DC至DC转换 器。惯用功率变换系统有若干不同的形式。一种此类功率变换系统包括第一IC中的高侧 装置，其堆叠在第二IC中的低侧装置上，其中控制器与高侧装置和低侧装置相邻。这些功 率变换系统使用铜夹来将高侧芯片与低侧芯片连接在一起。这些铜夹可增加功率变换系统 的成本和大小。这些功率变换系统也可使用导线接合来将高侧装置耦合至输出引线，从而 可能导致归结于较高串联电阻和/或电感的降低的性能。 0006 另一种此类功率变换系统包括单片IC，所述单片IC包括高侧装置、低侧装置和控 制器。这些功率变换系统可使。
18、用倒装晶片、晶片级封装(CSP)和引线框上倒装晶片(FCOL) 来来构建。因为这些系统将所有组件放置在单片IC上，所以归结于整合式高电压横向功率 装置的较小Rdson乘以面积(与可用多个芯片实现的装置相比)，所述系统通常限于较低 电压应用。此外，由于控制器、高侧装置和低侧装置都位于同一IC上，所以与具有多个堆叠 IC的系统相比，所述系统的横向尺寸可能较大。 发明内容 0007 在一个实施例中，提供一种电路。所述电路包括具有有源侧和背侧的第一芯片，其 中所述第一芯片以倒装晶片方式安装到载体。所述电路也包括堆叠在第一芯片的背侧上的 第二芯片，其中所述第二芯片堆叠在所述第一芯片上，使得所述第二芯片的。
19、背侧面向所述 第一芯片的背侧，且所述第二芯片的有源侧背对所述第一芯片。 0008 附图简述 0009 图1为具有堆叠在反向功率级上的控制器IC的集成电路(IC)功率变换系统的一 个实施方案的横截面图。 0010 图2为图1的功率变换系统的一个实施方案的俯视图。 0011 图3为具有堆叠在反向功率级上的控制器IC的功率变换系统的另一个实施方案 的横截面图，其中所述功率变换系统具有比图1中所示的实施方案少的控制器引线。 0012 图4为图3的功率变换系统的一个实施方案的俯视图。 0013 图5为具有堆叠在反向功率级上的控制器IC的功率变换系统的又一个实施方案 的横截面图，其中所述功率级的背侧上包括。
20、金属层。 0014 图6为图5的功率变换系统的一个实施方案的俯视图。 0015 图7为具有堆叠在反向功率级上的控制器IC的功率变换系统的又一个实施方案 说 明 书CN 102956629 A 2/11页 7 的横截面图，其中所述功率级的背侧上包括金刚石。 0016 图8为具有堆叠在反向功率级上的控制器IC的功率变换系统的另一个实施方案 的横截面图，其中所述功率变换系统包括热插塞。 0017 图9为具有堆叠在反向功率级上的控制器IC的功率变换系统的又一个实施方案 的横截面图，其中所述功率变换系统在所述功率级的背侧上包括热插塞和金刚石。 0018 图10为具有堆叠在反向功率级IC上的多个IC的功率。
21、变换系统的又一个实施方 案的横截面图。 0019 图11为具有堆叠在反向功率级IC上的控制器IC以和安装在控制器IC上的桥式 电感器的功率变换系统的另一个实施方案的横截面图。 0020 图12为包括堆叠在反向功率级上的多个控制器IC的印刷电路板的一个实施方案 的俯视图。 0021 图13为包括具有堆叠在反向功率级上的控制器IC的功率变换系统的系统的一个 实施方案的方框图，所述系统对处理装置和存储装置提供调节的功率。 0022 详细说明 0023 图1为具有堆叠在功率级IC 104上的控制器IC 102的功率变换系统100的一个 实施方案的横截面图。功率级IC 104可包括芯片(也就是，单片IC。
22、)，所述芯片包括具有 横向结构的高侧装置和/或低侧装置。如本文所使用，横向结构指的是其中用于高侧装置 和低侧装置的信号连接(例如，源极、汲极、闸极)位于衬底的第一侧(在本文中也称为“有 源侧”和“工作表面”)上并且衬底的相对侧(在本文中也称为“背侧”)可用于连接至衬底 (例如，直流接地)的结构。具有横向结构的芯片可包括具有横向结构的一个或多个元件 (例如，晶体管、二极管等)。 0024 在一个实施例中，高侧装置和低侧装置分别包括一个或多个高侧晶体管和低侧晶 体管(例如，场效晶体管(FETs)，以(例如)实施步降(例如，同步降压)转换器。在其它 实施例中，低侧装置可包括二极管(例如，非同步降压转。
23、换器中的肖特基(Schottky)二极 管)。在其它实施例中，功率级可包括NMOSFET作为低侧装置，其中Schottky二极管与输出 负载串联耦合。 0025 功率级IC 104可由任何适合的材料构成并进行适合的掺杂。例如，功率级IC 104 可具有由硅、锗、第III族一第V族或第III族-氮族化合物(例如，氮化镓、砷化镓)、绝 缘体上硅(SOI)(例如，金刚石上硅、硅上金刚石上硅(silicon on diamond on silicon) 和其它材料形成的衬底。所述衬底也可适当掺杂以形成(例如)P-衬底或P+上Pepi衬底 (Pepi on P+substrate)。在SOI实施例中，功。
24、率级IC 104可为N型或P型背侧晶圆。功率 级IC 104也可在背侧上具有金属层，如下文参照图5和图6的展示及描述。高侧装置和低 侧装置可包括任何适合的结构，包括N通道金属氧化物半导体场效晶体管(MOSFET)、P通道 金属氧化物半导体场效晶体管或N和P通道金属氧化物半导体场效晶体管的组合(例如， 横向双扩散MOSFET)、高电子移动性晶体管(HEMT)或其它晶体管，并且只要控制器IC 102 相容，高侧装置和低侧装置就可为增强模式或空乏模式。功率级IC 104可根据包括BiCMOS 和BCD的任何适合的工艺来制造，并且可被剥除以减少层的数目或可使用专用的工艺。 0026 作为横向结构装置，。
25、功率级IC 104可具有有源侧116及背侧118。如以上所提及， 有源侧116可包括用于功率级IC 104的高侧装置及/或低侧装置的信号连接(例如，汲极、 说 明 书CN 102956629 A 3/11页 8 源极、闸极)。在一些实施例中，与功率级IC 104的衬底连接也可经由有源侧116而发生。 如以下所说明，在一些实施例中，除了经由有源侧116进行连接之外或替代经由有源侧116 进行连接，与衬底的连接可经由功率级IC 104的背侧118而发生。 0027 功率级IC 104可经配置来以倒装晶片方式安装到适合的载体110。载体110可 具有用于连接芯片(例如，功率级IC 104)的芯片连接。
26、侧和用于连接至(例如)印刷电路 板(PCB)的外部连接侧。诸如晶片级封装焊料凸块、铜柱或其它机构的互连件可将功率级 IC 104的有源侧116电耦合及/或热耦合至载体110以及将功率级IC 104实体安装在载 体110上。 0028 控制器IC 102可包括具有用于控制功率级的操作的组件的芯片(也即，单片IC)。 在一个实施例中，控制器IC 102也可具有横向结构，所述结构包括有源侧120和与有源侧 120反向的背侧122，有源侧120包括与所述组件的信号连接。在一个实施例中，与衬底的 连接可经由控制器IC 102的背侧122而发生。在一些实施例中，除了经由背侧122进行连 接之外或替代经由背。
27、侧122进行连接，与控制器IC102的衬底的连接可经由有源侧120而 发生。 0029 控制器IC 102可由任何适合的材料构成并进行适合的掺杂，并且可与功率级IC 104相容。例如，控制器IC 102可具有由硅、锗、第III族-第V族或第III族-氮族化合 物(例如，氮化镓、砷化镓)、绝缘体上硅(SOI)(例如，金刚石上硅、硅上金刚石上硅)和 其它材料形成的衬底。所述衬底也可经适当掺杂以形成(例如)P-衬底或P+上Pepi衬 底。在SOI实施例中，功率级IC 104可为N型或P型背侧晶圆。控制器IC 102可根据包 括BiCMOS、BCD和CMOS技术的任何适合工艺来制造。 0030 如图1。
28、中所示，控制器IC 102可堆叠在功率级IC 104上并安装到功率级IC 104。 控制器IC 102可安置来使得控制器IC 102的背侧122面向(例如，朝向)功率级IC 104 的背侧118并安装在背侧118上。换句话说，控制器IC 102的背侧122可用适合的芯片粘 接化合物108连接至功率级IC 104的背侧118。因此，功率级IC 104可相对于控制器IC 102反向。控制器IC 102可使用任何适合的芯片粘接化合物108安装到功率级IC 104，所 述芯片粘接化合物108包括导电和非导电环氧树脂和焊料。以下更详细说明特定芯片粘接 实施例。 0031 控制器IC 102可用接合导线1。
29、06电耦合至载体110。接合导线的一端可连接至控 制器IC 102的有源侧120，并且接合导线的相对端可连接至载体110上的相应连接(例如， 引线)。接合导线106可由金、铜、铝、其组合或其它适合的组合构成。在其它实施例中，控 制器IC102可用其它构件电耦合至载体110，所述构件包括但不限于铜夹和铝带。 0032 在图1中所示的实施例中，反向功率级IC 104上堆叠的控制器IC 102处于封装 中。作为封装的IC，用于堆叠的控制器IC 102和功率级IC 104的载体110可包括具有 多个引线的引线框结构。功率级IC 104可使用焊料114连接至引线。在一个实施例中， 所述多个引线可包括高侧。
30、闸极引线(例如，用于耦合至高侧晶体管的闸极)、引线中的电压 Vin(例如，用于耦合至高侧晶体管的汲极)、第一输出端Vsw(例如，用于耦合至高侧晶体管 的源极)、DC接地端(例如，用于耦合至衬底和/或耦合至低侧晶体管的源极)、第二输出 端Vsw(例如，用于耦合至低侧晶体管的汲极)、低侧闸极引线(例如，用于耦合至低侧晶体 管的闸极)和用于耦合至控制器IC 102的各种互连件的多个控制器IC引线。在一些实施 说 明 书CN 102956629 A 4/11页 9 例中，与功率级IC 104的衬底的连接可通过有源侧116上衬底的暴露部分连接至载体110 上的引线而发生。在衬底将被DC接地的实施例中，所。
31、述引线可耦合至DC接地端。然而，所 述衬底可耦合至包括DC电压、滤波器网络(例如，用于AC接地端)或AC电压的任何适合 的连接。在其它实施例中，衬底可为浮置的(例如，未连接)。在一些实施例中，与衬底的连 接可经由功率级IC 104的背侧118而发生。参照图5和图6提供关于经由背侧118的与 衬底的背侧连接的更多细节。 0033 在其它实施例中，载体110可包括PCB，使得功率级IC 104上堆叠的控制器IC 102直接安装在PCB上，如参照图12所详细描述。用于功率变换系统100的封装可由包括 陶瓷、塑胶或环氧树脂的任何适合的模制化合物112构成。 0034 图2为堆叠在功率级IC 104上的。
32、控制器IC 102的俯视图，功率级IC 104是安装 在载体110的引线上。如图所示，载体110上的一些引线或其部分是从功率级IC 104的边 缘503(例如，占据面积)向外横向安置。如图所示，多个接合导线106可将控制器IC 102 的有源侧120上的多个衬垫502耦合至这些引线或其部分。在此实施例中，存在从所有四 个侧面上的功率级IC 104的占据面积503向外横向安置的引线或其部分。 0035 这些引线中的一些引线可用作用于控制器IC 102的输入/输出引线，以发送信号 /从功率变换系统100外部的组件接收信号。此外，这些引线中的一个或多个引线可从功 率级IC 104的边缘503部分向外。
33、安置，且部分地位于功率级IC 104下方(例如，与功率级 IC 104的有源侧120相对)。这些一个或多个引线可用以通过将各别引线的在功率级IC 104下方的部分连接至功率级IC 104(例如，连接至闸极)并且将从功率级IC 104的边缘 503向外的引线部分连接至控制器IC 102的接合导线来将控制器IC 102耦合至功率级IC 104。接合导线506为用以将控制器IC 102耦合至功率级IC 104的接合导线的实施例。 0036 如图2中所示，控制器IC 102的占据面积508可比功率级IC 104的占据面积503 小。这样可使得功率级IC 104的背侧118的多个部分得以暴露和接近。在图。
34、2中所示的 一个、两个、三个或所有四个侧面上，功率级IC 104的占据面积503可比控制器IC 102的 占据面积508大。在其它实施例中，在一个、两个、三个或所有四个侧面上，控制器IC 102 的占据面积508可比功率级IC 104的占据面积503大。 0037 图3为包括反向功率级IC 104上堆叠的控制器IC 102的功率变换系统600的另 一个实施例，其中载体610包括用于控制器IC 102的较少输入/输出引线。如图所示，在 功率级IC 104的一侧上，载体610上的引线的外缘与功率级IC 104的占据面积对准。此 实施例可在需要较少输入/输出引线用于控制器IC 102时和/或在需要较。
35、小封装时使用。 0038 图4为图3的控制器IC 102和功率级IC 104的俯视图。如图所示，载体110上引 线中的一些或其部分是从功率级IC 104的边缘503(例如，占据面积)横向向外安置。然 而，在此实施例中，在四个侧面中的三个侧面上存在从功率级IC 104的占据面积503横向 向外安置的引线或其部分。因此，在功率级IC 104的一个侧面上，载体110上的引线并未 延伸经过功率级IC 104的边缘503且与功率级IC 104对准。如图所示，多个接合导线106 可将控制器IC 102的有源侧120上的多个衬垫502耦合至这些引线或其部分。 0039 与参照图2所描述类似，这些引线中的一些。
36、引线可用作用于控制器IC 102的输入 /输出引线，以发送信号/从功率变换系统100外部的组件接收信号。此外，这些引线中的 一个或多个引线可从功率级IC104的边缘503部分地向外安置且部分地位于功率级IC 104 说 明 书CN 102956629 A 5/11页 10 下方(例如，与功率级IC 104的有源侧120相对)。这些一个或多个引线可用以通过将各 别引线的在功率级IC 104下方的部分连接至功率级IC104(例如，连接至闸极)并将从功 率级IC 104的边缘503向外的引线部分连接至控制器IC 102的接合导线来将控制器IC 102耦合至功率级IC 104。接合导线506为用以将控。
37、制器IC 102耦合至功率级IC104的 接合导线的实施例。 0040 在一些实施例中，如图2所示，控制器IC 102的占据面积508可比功率级IC 104 的占据面积503小。这样可使得功率级IC 104的背侧118的多个部分得以暴露和接近。参 照图5至图9提供关于功率级IC 104的背侧118的使用的更多细节。 0041 图5为包括反向功率级IC 104上堆叠的控制器IC 102的功率变换系统800的又 一个实施例，其中在功率级IC 104的背侧118上安置有金属层802(也称为“背部金属”)。 金属层802可提供自功率级IC 104至控制器IC 102的减少的噪声耦合。此外，金属层802。
38、 可经由导线接合804耦合至载体110上的引线。所述导线接合804可提供经由功率级IC 104的背侧118连接至功率级IC 104的衬底。在衬底将被DC接地的实施例中，引线可耦合 至DC接地端。然而，在其它实施例中，引线可耦合至包括DC电压、滤波器网络或AC电压的 任何适合的连接。在其它实施例中，衬底可为浮置的(例如，无导线接合804)。 0042 芯片粘接化合物108可放置在金属层802与控制器IC 102之间。在此，可将导 电环氧树脂或焊料用作芯片粘接物108，以将控制器IC102的背侧122电耦合至功率级IC 104的背侧118和接合导线804。此外，在一些实施例中，控制器IC 102也。
39、可在其背侧122 上具有金属层。因此，导电环氧树脂或焊料可将控制器IC 102的背侧122上的金属层电耦 合至功率级IC 104的背侧118和导线接合804。因此，与控制器IC 102的衬底的连接也可 经由其背侧122而发生。在衬底将被DC接地的实施例中，耦合至所述衬底的引线可耦合至 DC接地端。然而，所述衬底可耦合至包括DC电压、滤波器网络或AC电压的任何适合的连 接。在其它实施例中，衬底可为浮置的(例如，与功率级IC 104的背侧118电绝缘和/或 未连接至导线接合804)。 0043 功率级IC 104和/或控制器IC 102的背侧上的金属层可由包括以下材料的任 何适合的材料构成：TiN。
40、iAg、TiNiAu、CrAu、TiAl、TI(AlCu)合金(例如，铝中0.5铜)、 TiCuAl(Ti、铜、铝的单独层，其中Ti为薄的(约100埃至3000埃)以获得粘着力和低接触 电阻，Cu可为薄或厚的(约1000埃至3微米)以减小电阻，且Al用以避免铜的氧化且可 为薄的(例如，200埃至1微米)。在其中功率级IC 104和/或控制器IC 102包括此金 属层的实施例中，用于功率级IC 104和/或控制器IC 102的衬底可为具有P+的Pepi衬 底(Pepi with P+substrate)或P-衬底。 0044 图6为展示堆叠在功率级IC 104上的控制器IC 102的功率变换系统。
41、800的俯视 图，功率级IC 104是安装在载体110的引线上。如图所示，接合导线804连接至功率级IC 104的背侧118(例如，金属层802)的暴露区域。所述接合导线804耦合于载体110上的引 线(例如，接地引线)的另一端，所述引线是从功率级IC 104的占据面积503向外横向安 置。 0045 图7为包括反向功率级IC 104上堆叠的控制器IC 102的功率变换系统1000的 另一个实施例，其中功率级IC 104在背侧118上包括金刚石1002。金刚石1002可用于功 率级IC 104的背侧118上，以改善跨越功率级IC 104的热流。换句话说，金刚石1002可 说 明 书CN 102。
42、956629 A 10 6/11页 11 提供热自功率级IC 104上的热点至可耗散热的位置的有效横向运动。所述热转移可包括 热转移至功率级IC 104上的较冷位置和/或转移至可允许热耗散出封装的热插塞。参照 图8提供关于热插塞的更多细节。 0046 金刚石1002可以任何适合的形式形成。例如，功率级IC 104可具有金刚石衬底上 的硅或硅衬底上的金刚石上的硅。在其它实施例中，功率级IC 104可由标准衬底(例如， 硅)构成，并且可将其中具有金刚石的另一衬底接合至所述衬底的背侧。此外，金刚石1002 在性质上可为微晶或纳米晶。在一些实施例中，金刚石1002可为P硅衬底上的掺杂的P型 (例如，硼。
43、)，以促成功率级IC 104的衬底的接地。除了散布来自功率级IC 104的热以外， 金刚石104也可辅助散布来自控制器IC 102的背侧122的热。因此，热梯度可使控制器IC 102与功率级IC 104两者平稳。此外，金刚石可改善控制器IC 102与功率级IC 104之间 的热耦合，此可使得更易于保护功率变换系统1000免于过热。在一个实施例中，芯片粘接 物108可为导热材料(例如，环氧树脂、焊料)，且可安置于功率级IC 104的背侧118上的 金刚石1002与控制器IC 102的背侧122之间。在其它实施例中，不同于金刚石1002的材 料可用作用于功率级IC 104的背侧118的散热器。 0。
44、047 图8为包括反向功率级IC 104上堆叠的控制器IC 102的功率变换系统1100的另 一个实施例，其中热插塞1102连接至功率级IC 104的背侧118。热插塞1102可通过使热 能够经由功率变换系统1102的顶部耗散来辅助耗散来自功率级IC 104的热。热插塞1102 可连接至功率级IC 104的背侧118的暴露区域，且可延伸穿过将暴露于功率变换系统1100 的顶部的外部部分上的封装。在其它实施例中，可使用可(例如)连接至功率级IC 104的 侧面的其它类型的热插塞。 0048 图9为包括反向功率级IC 104上堆叠的控制器IC 102的功率变换系统1200的 另一个实施例，其在功率。
45、级IC 104的背侧118上具有热插塞1102和金刚石1002两者。在 此，热插塞1102可具有与参照图8所描述的相同的功能，并且金刚石1002可用以通过提供 跨越功率级IC 104和控制器IC 102至热插塞1102的更有效的热转移来进一步增加热插 塞1102的热耗散。 0049 图10为包括堆叠在反向功率级IC 104上的多个IC 102、1302的功率变换系统 1300的又一个实施例。在此实施例中，多个IC 102、1302包括控制器IC 102和驱动器IC 1302。类似于如上所述的控制器IC 102，驱动器IC 1302可包括芯片(也就是，单片IC)， 所述芯片具有用于驱动功率级IC。
46、 104中的高侧装置和/或低侧装置的组件。在一个实施 例中，驱动器IC 1302可具有横向结构，所述结构包括有源侧(包括与组件的信号连接)和 背侧，在一些实施例中，所述背侧可用作至衬底的连接(例如，DC接地端)。在其它实施例 中，可将两个以上单片IC(也就是，芯片)堆叠在功率级IC 104上。 0050 可如参照图1所描述而堆叠多个IC 102、1302。例如，可使用任何适合的芯片粘接 化合物108将多个IC 102、1302安装到功率级IC104，所述芯片粘接化合物108包括导电 和非导电性环氧树脂和焊料。在一些实施例中，可安置堆叠在功率级IC 104上的IC 102、 1302中的一个或多。
47、个，使得一个或多个IC 102、1302的背侧安装在功率级IC 104的背侧 118上。也即，可用适合的芯片粘接化合物108将IC102、1302中的一个或多个的背侧连接 至功率级IC的背侧118。 0051 可用接合导线106将多个IC 102、1302电耦合至载体110。接合导线的一端可连 说 明 书CN 102956629 A 11 7/11页 12 接至多个IC 102、1302的有源侧，且所述接合导线的相对端可连接至载体110上的引线。多 个IC 102、1302也可经由一个或多个芯片电耦合至芯片接合导线1304。 0052 在一些实施例中，功率变换系统1300可具有如参照图5所论述。
48、的耦合至载体110 的功率级IC 104的背侧118。此外，在一些实施例中，功率变换系统1300可在功率级IC 104的背侧118上包括金刚石。最后，功率变换系统1300的一些实施例可在功率级IC 104 的背侧118上包括热插塞。 0053 图11为具有堆叠在反向功率级IC 104上的控制器IC 102以和安装在控制器IC 102上的桥式电感器1402的功率变换系统1400的另一个实施例的横截面图。功率级IC 104可以倒装晶片方式安装到载体1401上，且控制器IC 102可如参照图1所述而堆叠并安 装在功率级IC 104上。所堆叠的控制器IC 102和功率级104可安置在电感器1402下方。
49、， 电感器1402以铜支撑件1404电耦合并连接至载体1401。电感器1402、功率级IC 104和 控制器IC 102可由适合的模制化合物1406围绕。 0054 图12为包括反向功率级IC上多个堆叠的控制器IC的印刷电路板(PCB)1500的一 个实施方案的俯视图。如图所示，堆叠在功率级IC104上的控制器IC 102也可安装在PCB 1500上。在此，功率级IC 104可安装在PCB 1500上，且控制器IC 102可如参照图1所述 而堆叠并安装在功率级IC 104上。在一个实施例中，可使用HLA构造。如图所示，在PCB 1500上可包括多个堆叠的控制器IC和功率级IC组合1502。在PCB 1500上使用此组合可 使得从(例如)第一功率级IC 104上的控制器IC 102到不同(第二)功率级IC 104能 够进行芯片至芯片的导线接合。堆叠控制器IC 102也可使得能够减少用于耦合至控制器 IC 102的导线接合长度。此外，PCB 1500可包括蚀刻的电感器以和包括离散组件的其它组 件。 0055 功率级IC 104上堆叠的控制器IC 102。