▶ テキサス インスツルメンツ インコーポレイテッドの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-07-14
(54)【発明の名称】リードフレームコンデンサ
(51)【国際特許分類】
H01L 25/00 20060101AFI20230707BHJP
H01L 23/50 20060101ALI20230707BHJP
【ＦＩ】
H01L25/00 B
H01L23/50 K
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022577256
(86)(22)【出願日】2021-06-15
(85)【翻訳文提出日】2023-02-14
(86)【国際出願番号】 US2021037410
(87)【国際公開番号】W WO2021257547
(87)【国際公開日】2021-12-23
(31)【優先権主張番号】16/901,310
(32)【優先日】2020-06-15
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】507107291
【氏名又は名称】テキサス インスツルメンツ インコーポレイテッド
(74)【代理人】
【識別番号】230129078
【弁護士】
【氏名又は名称】佐藤 仁
(72)【発明者】
【氏名】ヴィジャイラクシミ カノルカール
(72)【発明者】
【氏名】スリーラム スブラマンヤム ナサム
(72)【発明者】
【氏名】タランヴィル シンハ
【テーマコード（参考）】
5F067
【Ｆターム（参考）】
5F067AB02
5F067BE06
5F067CD10
(57)【要約】
電子デバイス（１００）は、導電リード（１０２）を有するパッケージ構造（１２０）と、パッケージ構造（１２０）内の第１及び第２のダイ（１０６、１０８）と、それぞれの第１及び第２のダイ（１０６、１０８）に電気的に結合され、互いに離間され、互いに直接面するそれぞれの第１及び第２の側部（１１０、１１４）を有する第１及び第２の導電プレート（１０４、１０５）とを備える。パッケージ構造（１２０）の一部が、第１の導電プレート（１０４）の第１の側部（１１０）と第２の導電プレート（１０５）の第２の側部（１１４）との間に延在してコンデンサ（Ｃ１、Ｃ２）を形成する。第１の導電プレート（１０４）の他の側部は第２の導電プレート（１０５）の側部に直接面せず、第２の導電プレート（１０５）の他の側部は第１の導電プレート（１０４）の側部に直接面しない。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
電子デバイスであって、パッケージ構造と、
前記パッケージ構造の外側に部分的に露出される導電リードと、
前記パッケージ構造内の第１のダイ取り付けパッドに取り付けられる第１のダイと、
前記パッケージ構造内の第２のダイ取り付けパッドに取り付けられる第２のダイと、
前記パッケージ構造内の第１の導電プレートであって、第１の側部を有する前記第１の導電プレートと、
前記パッケージ構造内の第２の導電プレートであって、第２の側部を有する前記第２の導電プレートと、
前記パッケージ構造内の前記第１のダイと前記第１の導電プレートとに結合される第１のボンドワイヤと、
前記パッケージ構造内の前記第２のダイと前記第２の導電プレートとに結合される第２のボンドワイヤと、
を含み、
前記第２の導電プレートの前記第２の側部が、前記第１の導電プレートの前記第１の側部から離間され、前記第１の導電プレートの前記第１の側部に直接面しており、前記パッケージ構造の一部が、前記第１の導電プレートの前記第１の側部と前記第２の導電プレートの前記第２の側部との間に延在してコンデンサを形成し、前記第１の導電プレートの他の側部が前記第２の導電プレートの側部に直接面しておらず、前記第２の導電プレートの他の側部が前記第１の導電プレートの側部に直接面していない、
電子デバイス。
【請求項2】
請求項１に記載の電子デバイスであって、前記第１の導電プレートの前記第１の側部が第１の平面内に延在し、
前記第２の導電プレートの前記第２の側部が第２の平面内に延在し、
前記第１及び第２の平面が互いに平行である、
電子デバイス。
【請求項3】
請求項２に記載の電子デバイスであって、前記第１の導電プレート及び前記第２の導電プレートが、前記第１の平面及び前記第２の平面に垂直な第３の平面において同一平面上にある、電子デバイス。
【請求項4】
請求項２に記載の電子デバイスであって、前記パッケージ構造が第１及び第２の対向する側部を有し、
前記パッケージ構造の前記第１及び第２の側部が、第１の方向に沿って互いに離間され、
前記導電リードの一部が、前記パッケージ構造の前記それぞれの第１及び第２の側部に沿って前記パッケージ構造の外側に露出され、
前記導電リードが、前記パッケージ構造の前記それぞれの第１及び第２の側部に沿って第２の方向に沿って互いに離間され、
前記第２の方向が第１の方向に垂直であり、
前記第２の導電プレートの前記第２の側部が、前記第１及び第２の方向の一方に沿って前記第１の導電プレートの前記第１の側部から離間されている、
電子デバイス。
【請求項5】
請求項１に記載の電子デバイスであって、前記パッケージ構造が第１及び第２の対向する側部を有し、
前記パッケージ構造の前記第１及び第２の側部が、第１の方向に沿って互いに離間され、
前記導電リードの一部が、前記パッケージ構造の前記それぞれの第１及び第２の側部に沿って前記パッケージ構造の外側に露出され、
前記導電リードが前記パッケージ構造の前記それぞれの第１及び第２の側部に沿って第２の方向に沿って互いに離間され、
前記第２の方向が第１の方向に垂直であり、
前記第２の導電プレートの前記第２の側部が、前記第１の方向及び第２の方向に垂直な第３の方向に沿って前記第１の導電プレートの前記第１の側部から離間されている、
電子デバイス。
【請求項6】
請求項５に記載の電子デバイスであって、前記第１の導電プレートが、前記第１の側部を有する第１の部分と、第２の部分とを有し、
前記第１の導電プレートの前記第１及び第２の一部が同一平面上にない、
電子デバイス。
【請求項7】
請求項６に記載の電子デバイスであって、前記第２の導電プレートが前記第２の側部を有する第１の部分と、第２の部分とを有し、
前記第２の導電プレートの前記第１及び第２の一部が同一平面上にない、
電子デバイス。
【請求項8】
請求項６に記載の電子デバイスであって、前記第１の導電プレートの前記第１の側部が第１の平面内に延在し、
前記第２の導電プレートの前記第２の側部が第２の平面内に延在し、
前記第１及び第２の平面が互いに平行である、
電子デバイス。
【請求項9】
請求項５に記載の電子デバイスであって、前記パッケージ構造内の埋め込み誘電体インサートを更に含み、前記第１の導電プレート及び前記第２の導電プレートの一方が、前記埋め込み誘電体インサートの上又は前記埋め込み誘電体インサート内にある、電子デバイス。
【請求項10】
請求項９に記載の電子デバイスであって、前記埋め込み誘電体インサートの上又は中に複数の導電プレートを含む、電子デバイス。
【請求項11】
請求項９に記載の電子デバイスであって、前記第１の導電プレートの前記第１の側部が第１の平面内に延在し、
前記第２の導電プレートの前記第２の側部が第２の平面内に延在し、
前記第１及び第２の平面が互いに平行である、
電子デバイス。
【請求項12】
請求項５に記載の電子デバイスであって、前記第１の導電プレートの前記第１の側部が第１の平面内に延在し、
前記第２の導電プレートの前記第２の側部が第２の平面内に延在し、
第１及び第２の平面が互いに平行である、
電子デバイス。
【請求項13】
方法であって、第１の導電プレートの第１の側部が、第２の導電プレートの第２の側部から離間され、それに直接面し、
前記第１の導電プレートの他の側部が前記第２の導電プレートの側部に直接面しておらず、
前記第２の導電プレートの他の側部が前記第１の導電プレートの側部に直接面していないように、
リードフレームを配置することと、
第１のボンドワイヤを第１のダイ及び前記第１の導電プレートに電気的に接続し、第２のボンドワイヤを第２のダイ及び前記第２の導電プレートに電気的に接続する接続プロセスを実施することと、
パッケージ構造を形成するモールディングプロセスを実施することであって、前記パッケージ構造が、前記第１のダイと、前記第２のダイと、前記第１のボンドワイヤと、前記第２のボンドワイヤと、前記第１の導電プレートの一部と、前記第２の導電プレートの一部とを囲む、前記モールディングプロセスを実施することと、
前記第１の導電プレートと、前記第２の導電プレートと、導電リードとを前記リードフレームの残りの部分から分離することと、
を含む、方法。
【請求項14】
請求項１３に記載の方法であって、前記リードフレームを配置することが、第１のリードフレームを第２のリードフレームに対して、又は誘電体インサートに対して、前記第１のリードフレームの前記第１の導電プレートの前記第１の側部が前記第２のリードフレームの前記第２の導電プレートの前記第２の側部又は前記誘電体インサートの第２の側部から離間され、それに直接面し、
前記第１の導電プレートの他の側部が前記第２の導電プレートの側部に直接面しておらず、
前記第２の導電プレートの他の側部が前記第１の導電プレートの側部に直接面していないように、
配置することを含む、方法。
【請求項15】
請求項１４に記載の方法であって、前記リードフレームを配置することが、前記誘電体インサートに対して前記第１のリードフレームを、
前記第１のリードフレームの前記第１の導電プレートの前記第１の側部が、前記誘電体インサートの前記第２の導電プレートの第２の側部から離間され、それに直接面し、
前記第１の導電プレートの他の側部が前記第２の導電プレートの側部に直接面しておらず、
前記第２の導電プレートの他の側部が前記第１の導電プレートの側部に直接面していないように、
配置することと、
前記誘電体インサートに対して前記第２のリードフレームを、
前記第２のリードフレームの第３の導電プレートの第１の側部が、前記誘電体インサートの第４の導電プレートの第２の側部から離間され、それに直接面し、
前記第３の導電プレートの他の側部が前記第４の導電プレートの側部に直接面しておらず、
前記第４の導電プレートの他の側部が前記第３の導電プレートの側部に直接面していないように、
配置することと、
を含む、方法。
【請求項16】
請求項１３に記載の方法であって、前記リードフレームを配置することが、誘電体インサートに対して第１のリードフレームを、
前記第１のリードフレームの前記第１の導電プレートの前記第１の側部が、前記誘電体インサートの前記第２の導電プレートの前記第２の側部から離間され、それに直接面し、
前記第１の導電プレートの他の側部が前記第２の導電プレートの側部に直接面しておらず、
前記第２の導電プレートの他の側部が前記第１の導電プレートの側部に直接面していないように、
配置することと、
誘電体インサートに対して第２のリードフレームを、
前記第２のリードフレームの第３の導電プレートの第１の側部が、前記誘電体インサートの第４の導電プレートの第２の側部から離間され、それに直接面し、
前記第３の導電プレートの他の側部が第４の導電プレートの側部に直接面しておらず、
前記第４の導電プレートの他の側部が第３の導電プレートの側部に直接面していないように、
配置することと、
を含む、方法。
【請求項17】
システムであって、第１の電圧ドメインの第１の電子回路と、
第２の電圧ドメインの第２の電子回路と、
前記第１及び第２の電子回路に結合される絶縁デバイスと、
を含み、
前記絶縁デバイスが、
パッケージ構造と、
前記パッケージ構造の外側に部分的に露出され、前記第１の電子回路に結合される導電リードの第１のセットと、
前記パッケージ構造の外側に部分的に露出され、前記第２の電子回路に結合される導電リードの第２のセットと、
前記パッケージ構造内の第１のダイ取り付けパッドに取り付けられ、前記導電リードの前記第１のセットに結合される第１のダイと、
前記パッケージ構造内の第２のダイ取り付けパッドに取り付けられ、前記導電リードの前記第２のセットに結合される第２のダイと、
前記パッケージ構造内の前記第１の導電プレートであって、第１の側部を有する前記第１の導電プレートと、
前記パッケージ構造内の前記第２の導電プレートであって、第２の側部を有する前記第２の導電プレートと、
前記パッケージ構造内の前記第１のダイ及び前記第１の導電プレートに結合される第１のボンドワイヤと、
前記パッケージ構造内の前記第２のダイ及び前記第２の導電プレートに結合される第２のボンドワイヤと、
を含み、
前記第２の導電プレートの前記第２の側部が、前記第１の導電プレートの第１の側部から離間され、前記第１の導電プレートの第１の側部に直接面しており、前記パッケージ構造の一部が、前記第１の導電プレートの前記第１の側部と前記第２の導電プレートの第２の側部との間に延在してコンデンサを形成し、前記第１の導電プレートの他の側部が前記第２の導電プレートの側部に直接面しておらず、前記第２の導電プレートの他の側部が前記第１の導電プレートの側部に直接面していない、
システム。
【請求項18】
請求項１７に記載のシステムであって、前記第１の導電プレートの前記第１の側部が第１の平面内に延在し、
前記第２の導電プレートの前記第２の側部が第２の平面内に延在し、
前記第１及び第２の平面が互いに平行であり、
前記第１の導電プレート及び前記第２の導電プレートが前記第１の平面及び第２の平面に垂直な第３の平面において同一平面上にある、
システム。
【請求項19】
請求項１７に記載のシステムであって、前記第１の導電プレートが、第１の側部を有する第１の部分と、第２の部分とを有し、
前記第１の導電プレートの前記第１及び第２の部分が同一平面上にない、
システム。
【請求項20】
請求項１７に記載のシステムであって、前記絶縁デバイスが前記パッケージ構造内の埋め込み誘電体インサートを更に含み、前記第１の導電プレート及び前記第２の導電プレートの一方が、前記埋め込み誘電体インサート上又は前記埋め込み誘電体インサート内にある、システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
信号絶縁は、例えば、異なる電圧ドメインの回路間で、信号伝達が絶縁バリアを横断しなければならない様々な用途において用いられる。製造された半導体ダイに絶縁構成要素を統合することは、ガルバニック絶縁を伴う容量性絶縁バリアのための誘電体材料として二酸化シリコンを用い、この統合により、製造プロセスにコスト及び複雑さが付加される。コンデンサはシリコンウェハ製造プロセス中にシリコン金属層内に形成され、コンデンサ構造は、特定の製造プロセスノードの幾何学的形状及び設計規則に依存する。また、デバイス設計は、所与の製造設備において、適格な絶縁構成要素を有するプロセスノードのサブセットを用いてのみ作製され得ることが多い。特定された各プロセスノードで製造される構造には絶縁認定及び認証が必要であり、その結果、コストが高くなる。統合された絶縁構成要素は、プロセスチームによる特別な開発を必要とすることが多く、特別な設計ルールを採用することが多い。幾つかの用途は、高電力及び／又は高電圧などの特定のニーズに対して最適化されたウェハ製造プロセスを用い得るが、これらのプロセスは堅牢な絶縁誘電性要件と互換性がない場合がある。新しい設計は、しばしば、電力及び高電圧などの特定のニーズに最適化されたプロセスを、それらの製造プロセスノードのための絶縁構成要素の再設計、並びにそれに続く、絶縁再認定及び認証なしに利用することができない。また、半導体ウェハ製造において絶縁構成要素を統合することは、絶縁ダイのための比較的大きな最小ダイサイズにつながる可能性がある。
【発明の概要】
【0002】
一態様において、電子デバイスが、半導体ウェハ製造プロセスに影響を与えず、追加の基板レベル構成要素を必要としない、低コストのコンパクトな絶縁解決策を提供するために、パターニングされたリードフレームを用いて作成された絶縁構造を含む。一例において、電子デバイスが、導電リードを備えるパッケージ構造と、パッケージ構造内の第１及び第２のダイと、それぞれの第１及び第２のダイに電気的に結合され、互いから離間され、互いに直接面するそれぞれの第１及び第２の側部を有する、第１及び第２の導電プレートとを含み、パッケージ構造の一部が、第１の導電プレートの第１の側部と第２の導電プレートの第２の側部との間に延在してコンデンサを形成する。第１の導電プレートの他の側部は第２の導電プレートの側部に直接面せず、第２の導電プレートの他の側部は第１の導電プレートの側部に直接面しない。
【0003】
一例において、第１の導電プレートの第１の側部は第１の平面内に延在し、第２の導電プレートの第２の側部は第２の平面内に延在し、第１及び第２の平面は互いに平行である。一例において、第１及び第２の導電プレートは、第１及び第２の平面に垂直な第３の平面において同一平面上にある。一実装において、パッケージ構造は、第１の方向に沿って互いに離間された第１及び第２の対向する側部を有し、導電リードは垂直な第２の方向に沿って互いに離間され、第２の導電プレートの第２の側部は、第１及び第２の方向のうちの１つに沿って第１の導電プレートの第１の側部から離間される。
【0004】
別の例において、第２の導電プレートの第２の側部は、第１の方向及び第２の方向に垂直な第３の方向に沿って第１の導電プレートの第１の側部から離間される。一実装において、第１の導電プレートは、第１の側部を有する第１の部分と、第２の部分とを有し、第１の導電プレートの第１の部分と第２の部分とは同一平面上にない。また、一例において、第２の導電プレートは、第２の側部を有する第１の部分と、第２の部分とを有し、第２の導電プレートの第１の部分と第２の部分とは同一平面上にない。別の実装において、電子デバイスは、パッケージ構造内に埋め込み誘電体インサートを更に含み、第１又は第２の導電プレートは埋め込み誘電体インサート上又は中にある。一実装において、複数の導電プレートが埋め込み誘電体インサートの上又は中にある。
【0005】
別の態様が、リードフレームを配置することと、接続及びモールディングプロセスを実施することと、分離プロセスとを含む方法に関する。リードフレームは第１の導電プレートの第１の側部が、第２の導電プレートの第２の側部から離間され、それに直接面するように配置され、第１の導電プレートの他の側部は第２の導電プレートの側部に直接面せず、第２の導電プレートの他の側部は第１の導電プレートの側部に直接面しない。接続プロセスは一例において、第１のボンドワイヤを第１のダイ及び第１の導電プレートに電気的に接続し、第２のボンドワイヤを第２のダイ及び第２の導電プレートに電気的に接続する。モールディングプロセスは、第１及び第２のダイと、第１及び第２のボンドワイヤと、第１及び第２の導電プレートの一部を囲むパッケージ構造を形成する。分離プロセスは、第１の導電プレート、第２の導電プレート、及び導電リードを、リードフレームの残りの部分から分離する。
【0006】
一例において、リードフレームを配置することは、第１のリードフレームの第１の導電プレートの第１の側が、第２のリードフレーム又は誘電体インサートの第２の導電プレートの第２の側から離間され、それに直接面するように、第２のリードフレーム又は誘電体インサートに対して第１のリードフレームを配置することを含む。一実装において、リードフレームを配置することは、第１のリードフレームの第１の導電プレートの第１の側が、誘電体インサートの第２の導電プレートの第２の側から離間され、それに直接面するように、誘電体インサートに対して第１のリードフレームを配置することを含む。この実装はまた、第２のリードフレームの第３の導電プレートの第１の側部が、誘電体インサートの第４の導電プレートの第２の側部から離間され、それに直接面するように、誘電体インサートに対して第２のリードフレームを配置することを含み、第３の導電プレートの他の側部は第４の導電プレートの側部に直接面せず、第４の導電プレートの他の側部は第３の導電プレートの側部に直接面しない。
【0007】
別の態様が、第１及び第２の電子回路又は異なる電圧ドメインを有するシステム、並びに第１及び第２の電子回路に結合される絶縁デバイスに関する。絶縁デバイスは、導電リードを有するパッケージ構造と、パッケージ構造内の第１及び第２のダイと、それぞれの第１及び第２のダイに電気的に結合され、互いに離間され、互いに直接面するそれぞれの第１及び第２の側部を有する第１及び第２の導電プレートとを含み、パッケージ構造の一部が、第１の導電プレートの第１の側部と第２の導電プレートの第２の側部との間に延在してコンデンサを形成する。第１の導電プレートの他の側部は、第２の導電プレートの側部に直接面せず、第２の導電プレートの他の側部は、第１の導電プレートの側部に直接面しない。
【0008】
一例において、第１の導電プレートの第１の側部は第１の平面内に延在し、第２の導電プレートの第２の側部は第２の平面内に延在し、第１及び第２の平面は互いに平行であり、第１の導電プレート及び第２の導電プレートは、第１及び第２の平面に垂直な第３の平面内で同一平面上にある。
【0009】
別の例において、第１の導電プレートは、第１の側部を有する第１の部分と、第２の部分とを有し、第１の導電プレートの第１及び第２の部分は同一平面にある。
【0010】
別の例において、絶縁デバイスは、パッケージ構造内に埋め込み誘電体インサートを含み、第１の導電プレート及び第２の導電プレートのうちの一方が、埋め込み誘電体インサートの上又は中にある。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】第１及び第２の半導体ダイと、開始リードフレームから平面の導電プレートによって形成された絶縁コンデンサとを備える、パッケージ化された電子デバイスの切り欠き上面図である。
【0012】
【0013】
【図3】パッケージ化された電子デバイスを製造する方法のフローチャートである。
【0014】
【0015】
【0016】
【図9】第１及び第２の半導体ダイと、第１及び第２の開始リードフレームから垂直方向に離間された導電プレートを有する絶縁コンデンサとを有する、別の例示のパッケージ化された電子デバイスの頂部斜視図である。
【0017】
【0018】
【図11】第１及び第２の半導体ダイと、第１及び第２の開始リードフレームから垂直方向に離間された導電プレートと、追加の導電コンデンサプレートを有するインサートとを有する絶縁コンデンサとを有する、別の例示のパッケージ化された電子デバイスの頂部斜視図である。
【0019】
【0020】
【発明を実施するための形態】
【0021】
図面において、全体を通して同様の参照番号は同様の要素を示し、種々の特徴
は必ずしも一定の縮尺で描いてはいない。また、用語「結合する」は、間接的又は直接的な電気的又は機械的接続又はそれらの組み合わせを含む。例えば、第１のデバイスが第２のデバイスに結合するか又は第２のデバイスと結合される場合、その接続は、直接電気接続を介するものであり得、又は一つ又は複数の介在デバイス及び接続を介した間接的電気接続を介するものであり得る。様々な回路、システム、及び／又は構成要素の１つ又は複数の動作特性は、回路要素が給電され、動作するときに幾つかの場合において様々な構造の構成及び／又は相互接続から生じる機能の文脈において、以下に説明される。
は必ずしも一定の縮尺で描いてはいない。また、用語「結合する」は、間接的又は直接的な電気的又は機械的接続又はそれらの組み合わせを含む。例えば、第１のデバイスが第２のデバイスに結合するか又は第２のデバイスと結合される場合、その接続は、直接電気接続を介するものであり得、又は一つ又は複数の介在デバイス及び接続を介した間接的電気接続を介するものであり得る。様々な回路、システム、及び／又は構成要素の１つ又は複数の動作特性は、回路要素が給電され、動作するときに幾つかの場合において様々な構造の構成及び／又は相互接続から生じる機能の文脈において、以下に説明される。
【0022】
図１は導電リード１０２、一対の第１の導電プレート１０４、及び一対の第２の導電プレート１０５を含む、開始リードフレーム１０１（例えば、銅線、アルミ等）から形成される導電特徴を有するパッケージ化された電子デバイス１００を示す。別の例において、単一の第１の導電プレート１０４及び単一の第２の導電プレート１０５のみが含まれる。他の例において、２つ以上の第１の導電プレート１０４及び２つ以上の第２導電プレート１０５が含まれる。電子デバイスは更に、第１のダイ取り付けパッド１０６と第２のダイ取り付けパッド１０７とを含み、これもまた、元は製造中の開始リードフレーム１０１の一部である。電子デバイス１００は、第１のダイ取り付けパッド１０６に取り付けられた第１のダイ１０８と、第２のダイ取り付けパッド１０７に取り付けられた第２のダイ１０９とを含む。この例における第１の導電プレート１０４は各々、第１の側部１１０を含む。ダイ１０８及び１０９は、ボンドワイヤ又はフリップチップ電気接続を可能にする導電特徴（例えば、銅又はアルミニウムボンドパッドなど）を有するダイ構造に統合されたトランジスタ、抵抗器、コンデンサ、又は他の電子構成要素を含む、開始ウェハの半導体処理を用いて形成されるような、任意の適切な半導体ベースの回路ダイであり得る。
【0023】
電子デバイス１００は更に、それぞれの第１及び第２のダイ１０８、１０９と、様々なリード及び導電プレートとの間の電気接続を含む。図示の実装において、ボンドワイヤ１１１が、第１のダイ１０８の導電特徴（例えば、ボンドパッド）を導電リード１０２の第１のセットのそれぞれに接続して、電子デバイス１００がはんだ付けされるホストプリント回路基板（図示せず）との電気回路接続を行う。ボンドワイヤ１１１のうちの他のものは、第２のダイ１０９の導電特徴を導電リード１０２の第２のセットに接続する。図示の実装では、第１のダイ１０８に結合される導電リード１０２の第１のセットが、電子デバイス１００の第１の側部側（例えば、図１の左側）にあり、第２のダイ１０９に結合される導電リード１０２の第２のセットが、電子デバイス１００の反対の第２の側部側（例えば、図１の右側）にあるが、これはすべての可能な実装の厳密な要求ではない。電子デバイス１００はまた、一対の第１のボンドワイヤ１１２を含み、その各々は、第１のダイ１０８の導電特徴と第１の導電プレート１０４のそれぞれ１つとの間に結合される。また、一対の第２のボンドワイヤ１１３が各々、第２のダイ１０９の導電特徴と第２の導電プレート１０５のそれぞれ１つとの間に結合される。
【0024】
この例では、第２の導電プレート１０５は各々、第２の側部１１４を有する。一例において、それぞれの導電プレート１０４の第１の側部１１０は、第１の平面（例えば、図１のＹ－Ｚ平面であり、ここでＺ方向は、図中の紙面外である）に延在している。この例では、それぞれの第２の導電プレート１０５の第２の側部１１４は、第２の平面（例えば、これもＹ－Ｚ平面である）に延在し、第１の平面及び第２の平面は互いに平行である。他の例において、第１及び第２の平面は、互いに厳密に平行ではない。別の例において、片側又は両側１１０及び／又は１１４が平面ではない。図示の実装において、第２の導電プレート１０５の各々の第２の側部１１４が、それぞれの第１の導電プレート１０４の第１の側部１１０から離間され、それに直接面する。また、第１の導電プレート１０４の他の側部は、それぞれの第２導電プレート１０５の側部に直接面することはなく、それぞれの第２導電プレート１０５の他の側部は、それぞれの第１の導電プレート１０４の側部に直接面することはない。本明細書で使用するとき、直接面する側部は、導電構造を介在させずに直線に沿って互いに面する導電プレート側部である。電子デバイス１００は、非導電パッケージ構造１２０を更に含む。一例において、パッケージ構造１２０が、モールディングコンパウンドであるか、又はモールディングコンパウンドを含む。パッケージ構造１２０の一部が、それぞれの第１の導電プレート１０４の第１の側部１１０とそれぞれの第２の導電プレート１０５の第２の側部１１４との間に延在して、図１に破線で概略的に示されるように、それぞれのコンデンサＣｌ及びＣ２を形成する。それぞれのプレート側部１１０と１１４との間の介在パッケージ構造１２０は、それぞれのプレート１０４及び１０５の導電材料と共に、第１及び第２のダイ１０８及び１０９の第１及び第２の回路を絶縁するように動作するコンデンサ構造を形成する誘電体を提供する。電子デバイス１００の動作において、例示のコンデンサＣ１及びＣ２は、それぞれの第１及び第２のダイ１０８及び１０９の第１及び第２の電圧ドメイン間にガルバニック容量性絶縁を提供する。
【0025】
他の実装において、単一の絶縁コンデンサが、対応する第１及び第２のプレート１０４及び１０５を用いて、それぞれの第１及び第２の側部１１０及び１１４とともに、電子デバイス１００内に提供される。他の例において、それぞれの第１及び第２のプレート１０４及び１０５の対応する側部１１０及び１１４の配置によって３つ以上の絶縁コンデンサが提供され、ここで、第１の導電プレート１０４の第１の側部１１０は、第２の導電プレート１０５の第２の側部１１４から離間され、それに直接面し、第１の導電プレート１０４の他の側部が、第２の導電プレート１０５の側部に直接面せず、第２の導電プレート１０５の他の側部が、第１の導電プレート１０４の側部に直接面しない。
【0026】
一例において、図１に示されるように、単一の開始リードフレーム１０１が、第１及び第２の導電プレート１０４及び１０５をつくるために用いられる。この例では、第１の導電プレート１０４及び第２の導電プレート１０５は、それぞれのプレート面１１０及び１１４の第１の平面及び第２の平面に垂直な第３の平面（例えば、Ｘ－Ｙ平面）において同一平面上にあるが、これはすべての可能な実装の要件ではない。図１の例において、更に、それぞれのプレート１０４及び１０５の間、及びそれぞれの第１及び第２のダイ１０８及び１０９の第１及び第２の電圧ドメインの間の絶縁が、横方向に沿って提供される。例えば、図９～図１２に関連して以下に示され、説明されるように、他の実装において、垂直のコンデンサプレート間隔及び絶縁方向が提供される。図１の例では、パッケージ構造１２０が、それぞれのリード１０２がそれに沿って配置される第１及び第２の対向する側部を有し、パッケージ構造１２０の第１及び第２の側部は、第１の方向（例えば、図１のＸ方向）に沿って互いに離間され、導電リード１０２の一部が、パッケージ構造１２０のそれぞれの第１及び第２の側部に沿ってパッケージ構造１２０の外部に露出される。一例において、リードが、概して、パッケージ構成１２０の外側と同一平面上にあり、クワッドフラットノーリード（ＱＦＮ）パッケージ又はＭＩＳ、ＲＬＦ等のようなプレモールドパッケージを含むリードレスパッケージタイプの場合のように、底部及び側部に沿って部分的に露出される。この例では、導電リード１０２は、パッケージ構造１２０のそれぞれの第１及び第２の側部に沿って第２の方向（例えば、図１のＹ方向）に沿って互いに離間され、ここで第２の方向Ｙが第１の方向Ｘに垂直である。また、図示の例において、第２の導電プレート１０５の第２の側部１１４が、第１の方向Ｘに沿って第１の導電プレート１０４の第１の側部１１０から離間される。他の例において、第１の（Ｙ）方向に沿ってなど、Ｘ－Ｙ平面内の異なる方向に沿った横方向コンデンサプレート間隔が可能である。
【0027】
図２は、図１のパッケージ化された電子デバイス１００内の半導体ダイ１０８及び１０９並びに絶縁コンデンサＣ１及びＣ２内に実装された絶縁通信回路２００を示す。特定の用途において、図１のコンデンサＣ１及びＣ２が、カスタムのパターン化されたリードフレーム１０１を用いて作成される単一又はマルチチャネルデジタルアイソレータを提供する。動作において、リードフレーム金属エリア１０４及び１０５間の横方向容量結合を用いて、それぞれの第１のダイ１０８及び第２のダイ１０９の異なる電圧ドメイン回路間で１つ又は複数の信号が転送される。絶縁通信回路２００は、例えば、１００ｋｂｐｓから１５０Ｍｂｐｓまでの帯域幅を有する高周波数データチャネルと、例えば、ＤＣから１００ｋｂｐｓまでの帯域幅を有する低周波チャネルとを含む。１つの例示の実装において、高周波数データチャネルに入るシングルエンド入力信号が、入力においてインバータゲートを介して差動信号に分割される。次のコンデンサ－抵抗器ネットワークは信号を小さく狭い過渡に区別し、これらの過渡は２つのコンパレータによってレール・トゥー・レール差動パルスに変換される。コンパレータ出力は、マルチプレクサに給電する出力を有するＮＯＲゲートフリップフロップを駆動する。フリップフロップの駆動出力における決定論理（ＤＣＬ）が、信号過渡間の持続時間を測定する。２つの連続する過渡間の持続時間が、（例えば、低周波信号の場合のように）或る時間制限を超える場合、ＤＣＬは、出力マルチプレクサを強制的に高周波数から低周波チャネルに切り替えさせる。一例において、低周波入力信号が、内部発振器の搬送周波数を用いてパルス幅変調（ＰＷＭ）されて、容量性障壁を通過させることができる十分に高い周波数を生成する。入力が変調されると、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）が、高周波搬送波を出力マルチプレクサに送る前に、高周波搬送波を実際のデータから除去する。この例では、パッケージ構造１２０を形成する際に用いられるモールド化合物又は任意の他の封止材が、湿度、温度、及び信頼性応力条件にわたって堅牢な高誘電体強度障壁を提供するように設計された絶縁間隔を有する絶縁絶縁誘電体障壁として作用する。開始リードフレーム１０１は、所与の回路用途のために必要に応じて、回路性能のための相互静電容量のための所望のカスタム設計でパターン化することができる。キャパシタ絶縁は、ダイ１０８及び１０９を作成するために用いられる機能的シリコン又は他の半導体処理のための任意のプロセス製造ノードと組み合わせることができる。この点に関して、リードフレーム１０１は、ダイ１０８及び１０９を製造する際に用いられる製造処理を変更することなく、特定の絶縁用途に合わせることができ、半導体ダイの製造は、統合された絶縁構成要素解決策と比較して、簡略化され、費用効率が高い。また、記載された例は、既存のパッケージアセンブリプロセス及び装置を用いて製造することができ、それによって、コンパクトなコスト効率の高い絶縁解決策を提供する。
【0028】
図３～図７も参照すると、図３はパッケージ化された電子デバイスを製造する方法３００を示し、図４～図７は、方法３００に従った製造の様々な段階における、図１のパッケージ化された電子デバイスの例１００を示す。方法３００は、図３の３０２において、１つ又は複数のリードフレーム、例えば、図４のリードフレーム１０１を配置することで開始し、第１の導電プレート１０４の第１の側部１１０が、第２の導電プレート１０５の第２の側部１１４から離間され、それに直接面し、第１の導電プレート１０４の他の側部が第２の導電プレート１０５の側部に直接面せず、第２の導電プレート１０５の他の側部が第１の導電プレート１０４の側部に直接面しないようにする。３０４においてダイ取り付けプロセスが実施され、図５に示されるように、第１のダイ１０８を第１のダイ取り付けパッドに取り付け、第２のダイ１０９を第２のダイ取り付けパッド１０７に取り付ける。方法３００は、３０６において、接続プロセスを実施することで継続する。図６に示される一例において、接続プロセスは、第１のボンドワイヤ１１２を第１のダイ１０８及び第１の導電プレート１０４に電気的に接続するワイヤボンディングプロセスである。ワイヤボンディングプロセスはまた、第２のボンドワイヤ１１３を第２のダイ１０９及び第２の導電プレート１０５に電気的に接続する。図６の例において、３０６におけるワイヤボンディングプロセスは、ダイ１０８及び１０９の導電特徴（例えば、ボンドパッド）間の複数ボンドワイヤ１１１、１１２及び１１３をリード１０２及び／又は導電プレート１０４及び１０５と相互接続して、絶縁コンデンサＣｌ及びＣ２を含む電気回路を形成する。
【0029】
方法３００は、図３の３０８において、モールドパッケージ構造１２０を形成するモールディングプロセスを用いて継続する。図７の例において、モールディングプロセスは、リードフレームアセンブリの各見込み電子デバイス領域に個別のモールドパッケージ構造１２０を作成する。この例における個々のパッケージ構造１２０は、各々、第１のダイ１０８、第２のダイ１０９、第１のボンドワイヤ１１２、第２のボンドワイヤ１１２、第１の導電プレート１０４の一部、及び第２の導電プレート１０５の一部を囲む。幾つかの実装はまた、図３における３１０でのリードトリミング及び形成動作を含むが、これは全ての可能な実装の厳密な要求ではない。３１２において、方法３００は、例えば、レーザー切断又はソーイングを用いて、リードフレーム１０１の残りの部分から、第１の導電プレート１０４、第２の導電プレート１０５、及び導電リード１０２を分離することを更に含む。図８は、分離されたパッケージ化された電子デバイス１００の例を示す。
【0030】
図９及び図１０も参照すると、図９における別の例示のパッケージ化された電子デバイス９００が、図１０に示されるそれぞれの第１及び第２の開始リードフレーム１００１及び１００２の導電プレート１０４及び１０５の配置及び位置決めを介して形成される、リードフレームベースの絶縁コンデンサを含む。この例は、Ｚ方向に沿った垂直コンデンサプレート間隔を提供し、第１のリードフレーム１００１のそれぞれの第１の導電プレート１０４は、上向きの略平面の第１の側部を有し、第２のリードフレーム１００２の対応するそれぞれの第２の導電プレート１０５は、下向きの略平面の第２の側部を有する。この例における電子デバイス９００は、上述のリード１０２、ダイ取り付けパッド１０６及び１０７、半導体ダイ１０８及び１０９、並びに、モールドされたパッケージ構造１２０、並びに、ダイ１０８及びリード１０２及び導電プレート１０４及び１０５間の相互接続を提供するボンドワイヤ（図９には図示せず）を含み、パッケージ構造１２０の誘電材料によってそれぞれ分離される４つの導電プレート１０４及び４つの導電プレート１０５によって生成された４つのコンデンサを介して、２つの絶縁された電圧ドメイン及びコンデンサ接続を有する電気回路を形成する。
【0031】
図１の電子デバイス１００と同様に、第２の導電プレート１０５の各々の下向きの第２の側部は、それぞれの第１の導電プレート１０４の上向きの第１の側部から離間され、それに直接面する。また、第１の導電プレート１０４の他の側部は、それぞれの第２導電プレート１０５の側部に直接面することはなく、それぞれの第２導電プレート１０５の他の側部は、それぞれの第１の導電プレート１０４の側部に直接面することはない。また、図９及び図１０の例において、パッケージ構造１２０は、第１の方向Ｘに沿って互いに離間された第１及び第２の対向する側部を有し、導電リード１０２の一部は、パッケージ構造１２０のそれぞれの第１及び第２の側部に沿ってパッケージ構造１２０の外側に露出される。また、導電リード１０２は、パッケージ構造１２０のそれぞれの第１及び第２の側部に沿って第２の方向Ｙに沿って互いに離間される。この例では、それぞれの第２の導電プレート１０５の第２の側部が、第１の方向Ｘ及び第２の方向Ｙに垂直な第３の方向Ｚに沿って、それぞれの第１の導電プレート１０４の第１の側部から垂直に離間される。他の実装において、第１の導電プレート及び第２の導電プレートは、Ｙ方向に沿ってなど、互いに横方向に離間される。
【0032】
図１０に示されるように、第１の導電プレート１０４は各々、第１の側部を有する第１の部分と、屈曲部によって第１の部分に接合する第２の部分とを有し、それぞれの第１の導電プレート１０４の第１の部分及び第２の部分は同一平面上にない。同様に、それぞれの第２の導電プレート１０５は、第２の側部を含む第１の部分と、屈曲部によって第１の部分に接合する第２の部分とを有し、それぞれの第２の導電プレート１０５の第１及び第２の部分は同一平面上にない。製造中（例えば、上記の例示の方法３００に従った３０２において）、第１のリードフレーム１００１は、図１０に示されるように、第２のリードフレーム１００２に対して位置決めされて、第１のリードフレーム１００１の第１の導電プレート１０４の第１の側部が、第２のリードフレーム１００２の第２の導電プレート１０５のそれぞれの第２の側部から離間され、それに直接面し、第１の導電プレート１０４の他の側部はそれぞれの第２の導電プレート１０５の側部に直接面せず、第２の導電プレート１０５の他の側部は第１の導電プレート１０４の側部に直接面しない。
【0033】
図１１及び図１２も参照すると、図１１は、第１及び第２の半導体ダイ１０８及び１０９と、第１及び第２の開始リードフレーム１１０１及び１１０２から垂直方向に離間された導電プレートを有する絶縁コンデンサと、追加のそれぞれの第１及び第２の導電コンデンサプレート１１０４及び１１０５を有する誘電体インサート１１０３とを有する別の例示のパッケージ化された電子デバイス１１００を示す。図１２は、第１及び第２の開始リードフレーム１１０１及び１１０２と、図１１のパッケージ化された電子デバイス１１００を製造する際に用いられるインサート構造１１０３とを示す。インサート構造１１０３は、一例において、誘電性媒体によって分離されたそれぞれの第１及び第２の上面導電プレート１１０４及び１１０５を有する。インサート構造１１０３、１１０４、１１０５は、デュアルレベルラミネート構造、プレモールドリードフレーム（ＰＭＬＦ）、ＭＩＳなどを含むが、これらに限定されない様々な手法によって製造することができる。様々な実装において、第１の導電プレート１１０４及び第２の導電プレート１１０５のうちの１つ又は複数が、埋め込み誘電体インサート１１０３上又はその中にある。
【0034】
電子デバイス１１００は、上述のリード１０２、ダイ取り付けパッド１０６及び１０７、半導体ダイ１０８及び１０９、並びにモールドパッケージ構造１２０、並びにダイ１０８とリード１０２及び導電プレート１０４、１１０４、１０５及び１１０５との間の相互接続を提供するボンドワイヤ１１１、１１２及び１１３を有し、それぞれパッケージ構造１２０の誘電体によって分離された、４つの導電プレート１０４及び４つの導電プレート１０５並びにインサート構造１１０３の関連する導電プレート１１０４及び１１０５によって生成された４つのコンデンサを介して、２つの絶縁された電圧ドメイン及びコンデンサ接続を有する電気回路を形成する。この例では、パッケージ構造１２０は、第１の方向Ｘに沿って互いに離間した第１及び第２の対向する側部を有し、導電リード１０２の一部が、それぞれの第１及び第２のパッケージ構造側部に沿ってパッケージ構造１２０の外側に露出される。この例における導電リード１０２は、第２の方向Ｙに沿って互いに離間され、それぞれの第２の導電プレート１０５、１１０５の第２の側部は、第３の方向Ｚに沿ってそれぞれの第１の導電プレート１０４、１１０４の第１の側部から離間される。この例はまた、垂直コンデンサプレート間隔を提供するが、これはインサート構造を使用するすべての可能な実装の厳密な要件ではない。
【0035】
製造中（例えば、上記の例示の方法３００に従った３０２において）、第１のリードフレーム１１０１、第２のリードフレーム１１０２、及び誘電体インサート構造１１０３は、第１のリードフレーム１００１の第１の導電プレート１０４の第１の側部が、誘電体インサート１１０３の第２の導電プレート１１０５のそれぞれの第２の側部から離間され、それに直接面するように、互いに対して位置決めされ、第１の導電プレート１０４の他の側部は、第２の導電プレート１１０５の側部に直接面せず、第２の導電プレート１１０５の他の側部は、第１の導電プレート１０４の側部に直接面しない。この例における３０２での相対的な位置決めはまた、第２のリードフレーム１１０２の第３の導電プレート１０５の第１の側が、誘電体インサート１１０３の第４の導電プレート１１０４の第２の側部と離間し、それに直接面し、第３の導電プレート１０５の他の側が、第４の導電プレート１１０４の側部に直接面せず、第４の導電プレート１１０４の他の側が、第３の導電プレート１０５の側部に直接面しないことを提供する。
【0036】
図１３は、絶縁された一次及び二次回路と、図１のパッケージ化された電子デバイス１００を含む制御又はフィードバック信号経路とを有する電力変換システム１３００を示す。この例は、絶縁変圧器１３０４の一次巻線の第１の端部に結合される出力を有するＤＣ電源１３０２を含む。一次巻線の第２の端部が、一次側スイッチング回路１３０６に結合される。変圧器１３０４の二次巻線が、例えば、フライバックスイッチング電力変換システム１３００を実装するために、二次回路１３０８に結合される。二次回路１３０８は、負荷１３１０を駆動するための調整された出力電力を提供するように結合される。この例における電子デバイス１００は、フィードバック信号又はスイッチング制御信号を二次回路１３０８から一次側スイッチング回路１３０６に供給する絶縁デバイスである。一例において、二次回路１３０８は、例えば、変圧器１３０４の二次巻線に結合されるスイッチング回路のゼロ交差を表す、出力又は負荷側電圧ドメインに対する信号を絶縁デバイス１００に提供する。この例では、絶縁デバイス１００は、絶縁信号を一次側スイッチング回路１３０６に提供し、それに応答して、一次側スイッチング回路は、変圧器１３０４の一次巻線に電流を流すために、スイッチを閉じるための新しいスイッチングサイクルを開始する。別の例において、二次回路１３０８は、負荷１３１０の出力電圧又は出力電流を表すフィードバック信号を絶縁デバイス１００に提供し、一次側スイッチング回路１３０６は、絶縁デバイス１００からのフィードバック信号に従って、出力電圧又は出力電流を閉ループ方式で調整する。
【0037】
説明される例は、パッケージタイプ及びフットプリントにわたる適用性を備える、信号分離のためのグローバルな低コスト絶縁解決策を提供する。また、これらの例は、半導体ダイ１０８及び１０９上又はその中にコンデンサ絶縁構成要素を集積する必要なしに、単一のパッケージ電子デバイス１００、９００、１１００内に高電圧絶縁を提供するために用いることができ、それによって、ダイ製造のコスト及び複雑さを低減する。また、説明された電子デバイス１００、９００、１１００は、パッケージ化された電子デバイス自体内の集積を提供し、それによって、光カプラ又は他の外部絶縁構成要素の使用に関連する余分なコスト及び基板空間を軽減又は回避する。記載された例は、シリコン製造プロセスが不可知である解決策のためのリードフレーム金属構造を使用する信号分離を提供する。また、得られる解決策は、シリコン製造プロセスにおける絶縁構成要素の集積よりもはるかに低いコストを有する。また、電子デバイス１００、９００、及び１１００は、現存のリードフレーム製造及びアセンブリインフラストラクチャ及びプロセスを用いて製造することができ、様々な様々な設計及び使用応用例に適応することができる。これらの絶縁解決策は、堅牢な絶縁バリアを提供しながら、すべてのリードフレーム及び／又は積層ベースのパッケージタイプ及びフォームファクタに拡張することができる。記載された例は、シリコン製造プロセスノードから絶縁構成要素従属性をなくし、絶縁絶縁解決策をリードフレーム自体に統合することによって、各プロセスノードのための個別の設計、資格、及び認可要件のために、高コスト、長いサイクル時間、及び絶縁技術に基づく開発限界の従来の問題に対する技術的解決法を提供する。
【0038】
本発明の特許請求の範囲内で、説明した例において改変が成され得、他の実装も可能である。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【国際調査報告】