[實用新型]一種功率電子器件雙面粘接結構

有效

• 申請號: 201220516554.3
• 申請日: 2012-10-09
• 公開（公告）號: CN202796905U
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發明（設計）人: 梅云輝;連嬌愿;陸國權;陳旭
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H01L23/00
• 分類號: H01L23/00;H01L23/367
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 王麗

技術領域

本實用新型涉及功率電子器件封裝技術領域，特別是一種芯片雙面粘接基板的結構，通過加入金屬管層調節芯片厚度不等及雙面粘接的殘余熱應力，實現多芯片雙面粘接的電子器件。?

背景技術

目前國內功率電子器件中，封裝型式主要為芯片與基板的的單面連接或雙面連接，連接方法主要是采用回流焊，導電膠或焊膏實現。芯片與基板的單面連接結構中，熱量的傳遞方向主要是由芯片到基板的單方向傳遞，加之連接層的較大熱阻，散熱能力非常有限，大大限制了功率電子器件的封裝功率及芯片的工作效率。采用芯片直接雙面連接基板可大大提高散熱能力，但芯片承受應力及殘余熱應力較大，容易造成芯片碎裂損壞而使功率電子器件失效，成品率低，不適于工業應用及生產。多芯片封裝時，一是芯片受力更加不均勻導致芯片失效可能性更大，二是芯片厚度的不等無法采用直接雙面粘接結構封裝功率電子器件。因此，這兩種方法的效率都不高且應用范圍非常有限，不滿足當今功率電子器件大功率封裝的要求。為此有必要研究新的方法或結構，解決封裝中的各種難題，同時實現功率電子器件雙面粘接及多芯片大功率封裝。?

發明內容

本實用新型的目的在于針對上述技術中的不足做出改進，即本實用新型要解決的技術問題是提出一種功率電子器件雙面粘接的新結構，這種結構不僅能夠在增強電子器件散熱能力的同時，改善芯片上殘余熱應力分布，起到保護芯片的作用，而且能夠實現不等厚度芯片的多級芯片封裝功率電子器件。?

為解決上述問題，本實用新型提出新的技術方案，具體技術如下：?

一種功率電子器件雙面粘接結構，在芯片與一側基板之間設置有金屬管層，金屬管的數量大于等于2，金屬管間的中心間距P大于金屬管直徑D，金屬管長度L小于等于芯片尺寸；兩塊基板上涂刷的連接材料尺寸大于等于芯片尺寸。?

所述的金屬管材料為銀或銅。?

所述的連接材料為焊膏或焊料。?

所述焊膏為納米銀焊膏或導電銀膠，焊料為金錫焊料。?

所述的結構包括一個上基板，一個下基板，三層連接材料，金屬管子以及若干個厚度任意不等的多種芯片組成，芯片厚度相差不超過所選金屬管子的管徑；上基板通過連接材料與芯片直接相連，芯片另一側通過連接材料與金屬管相連，金屬管又通過連接材料與下?基板相連。?

本實用新型的功率電子器件雙面粘接結構的制備方法，先在兩塊基板及芯片上分別涂刷焊膏或導電膠，經干燥后，再在其中一塊基板的連接材料上，粘接芯片未涂連接材料的一側，在芯片連接材料上排布金屬管，最后將附有連接材料的上基板連接到芯片與金屬管及下基板部分，完成芯片雙面粘接基板結構；進行連接材料的燒結成型，進行壓力輔助燒結，將制成的芯片雙面冷卻結構放入平板熱壓機內，施加壓力使上下基板平行以便于下一步封裝，并同時進一步使管子發生變形，管子橫截面變為近似橢圓形。?

所述的輔助燒結，燒結時間為5～15分鐘，泄壓后進一步燒結的燒結溫度大于熱壓溫度，燒結時間為5～10分鐘。?

進行連接材料的燒結成型過程中，進行壓力輔助燒結，將制成的芯片雙面冷卻結構放入平板熱壓機內，施加相應的壓力使上下基板平行以便于下一步封裝，并同時進一步使管子發生變形，管子橫截面變為近似橢圓形，以增大管子與芯片的接觸面積，增加熱導能力。壓力輔助燒結后進行進一步燒結以提高粘接強度，增加連接機械可靠性。?

在本實用新型中，鋪設的金屬管的長度L略小于對應方向的芯片長度以保證連接可靠和結構緊湊，金屬管的直徑D小于芯片對應寬度的1/4以便有足夠的接觸面積保證傳熱，同時也盡可能增加管數均衡芯片上的應力分布。金屬管間的中心間距P大于管外徑，以保證在壓縮變形階段，管子有足夠的空間產生變形而不破壞連接層，從而在使用過程中，管子層可小幅自由變形改善芯片承受應力狀況。?

此外，在上述技術方案中，芯片可為單片雙面封裝，僅改善應力分布狀況提高芯片壽命，也可為厚度相同的多片，改善各芯片及結構整體承受應力狀況。本方案最值得一提的優點是可以將多片不同厚度的芯片進行雙面粘接，厚度不等由各管層的不等變形來補充和調節，為功率電子器件向高功率密度及高集成度發展提供了方法，能解決當今電子封裝過程中的難題。?

附圖說明

下面結合附圖對本實用新型的具體實施方式作進一步詳細說明，其中：?

圖1為本實用新型多芯片雙面粘接結構一種實施方式的結構組成示意圖；?

圖2為本實用新型的焊膏涂刷方法示意圖；?

圖3為本實用新型多芯片雙面粘接結構的一種實施方式的燒結成型結構俯視圖；?