[發(fā)明專利]一種半導(dǎo)體器件的壓力均衡制作參數(shù)優(yōu)化方法及制作方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711432765.2
• 申請(qǐng)日: 2017-12-26
• 公開（公告）號(hào): CN108170944B
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林仲康;田麗紛;韓榮剛;石浩;張朋;李現(xiàn)兵;張喆;武偉;唐新靈;王亮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院有限公司;國(guó)網(wǎng)山東省電力公司電力科學(xué)研究院;國(guó)家電網(wǎng)有限公司
• 主分類號(hào): G06F30/23
• 分類號(hào): G06F30/23;G06F111/06;G06F113/18;G06F119/14
• 代理公司: 北京三聚陽(yáng)光知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11250
• 代理人: 李博洋

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種半導(dǎo)體器件的壓力均衡制作參數(shù)優(yōu)化方法及制作方法，該半導(dǎo)體器件的壓力均衡制作參數(shù)優(yōu)化方法包括：根據(jù)并聯(lián)多芯片子模組的外輪廓確定半導(dǎo)體器件的電極蓋板的形狀，根據(jù)半導(dǎo)體器件參數(shù)建立半導(dǎo)體器件的有限元模型，并對(duì)有限元模型進(jìn)行有限元分析，從而得到有限元分析結(jié)果，然后根據(jù)半導(dǎo)體器件的電極蓋板的形狀及有限元分析結(jié)果，確定半導(dǎo)體器件的制作參數(shù)。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例提供的半導(dǎo)體器件的壓力均衡制作參數(shù)優(yōu)化方法得到制作參數(shù)，利用該制作參數(shù)制作半導(dǎo)體器件，實(shí)現(xiàn)了半導(dǎo)體器件的壓力均衡，提高了半導(dǎo)體器件的電氣特性和可靠性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及功率半導(dǎo)體器件封裝技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種半導(dǎo)體器件的壓力均衡制作參數(shù)優(yōu)化方法及制作方法。

背景技術(shù)

壓接型功率半導(dǎo)體器件，具有功率密度大、雙面散熱、易于串聯(lián)以及可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，已逐步應(yīng)用于電力系統(tǒng)的高壓直流輸電、電力機(jī)車等高壓、大功率應(yīng)用場(chǎng)合。隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展，尤其是未來(lái)全球能源互聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)建，壓接型功率半導(dǎo)體器件在電網(wǎng)中的需求量將會(huì)越來(lái)越大，這對(duì)壓接型大功率半導(dǎo)體器件的性能和可靠性提出了嚴(yán)格的要求。

壓接型功率半導(dǎo)體器件通過(guò)外部施加壓力將內(nèi)部各個(gè)組件組裝在一起，然而各個(gè)零部件在加工過(guò)程中可能會(huì)存在一定的加工誤差，芯片的制造過(guò)程也會(huì)存在一定的厚度差，這種零部件的加工誤差和芯片的厚度差在組裝時(shí)會(huì)出現(xiàn)累積，如果不加以控制，在大功率模塊多芯片并聯(lián)封裝過(guò)程中，會(huì)導(dǎo)致各芯片的受力出現(xiàn)較大偏差，部分芯片可能會(huì)承受過(guò)大的壓力導(dǎo)致發(fā)生脆性斷裂而損壞，或者部分芯片所受壓力過(guò)小而引起接觸不良，導(dǎo)致接觸熱阻和接觸電阻增大，從而影響器件的電氣特性和可靠性。因此，如何實(shí)現(xiàn)功率半導(dǎo)體器件在封裝過(guò)程中的壓力均衡成為亟待解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述的分析，本發(fā)明實(shí)施例提出了一種半導(dǎo)體器件的壓力均衡制作參數(shù)優(yōu)化方法及制作方法，用以實(shí)現(xiàn)壓接型功率半導(dǎo)體器件在封裝過(guò)程中的壓力均衡。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實(shí)施例采用如下技術(shù)方案：

根據(jù)第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種半導(dǎo)體器件的壓力均衡制作參數(shù)優(yōu)化方法，該半導(dǎo)體器件的壓力均衡制作參數(shù)優(yōu)化方法包括：根據(jù)并聯(lián)多芯片子模組的外輪廓確定半導(dǎo)體器件的電極蓋板的形狀，電極蓋板包括位于半導(dǎo)體器件下部的第一電極蓋板和位于半導(dǎo)體器件上部的第二電極蓋板；獲取半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體器件參數(shù)；根據(jù)半導(dǎo)體器件參數(shù)建立半導(dǎo)體器件的有限元模型，對(duì)有限元模型進(jìn)行有限元分析，得到有限元分析結(jié)果；根據(jù)半導(dǎo)體器件的電極蓋板的形狀及有限元分析結(jié)果，確定半導(dǎo)體器件的制作參數(shù)。

結(jié)合第一方面，在第一方面第一實(shí)施方式中，半導(dǎo)體器件參數(shù)包括：電極蓋板的第一電極尺寸。

結(jié)合第一方面第一實(shí)施方式，在第一方面第二實(shí)施方式中，根據(jù)半導(dǎo)體器件參數(shù)建立半導(dǎo)體器件的有限元模型，對(duì)有限元模型進(jìn)行有限元分析，得到有限元分析結(jié)果，包括：根據(jù)多個(gè)第一電極尺寸建立半導(dǎo)體器件的幾何模型；對(duì)幾何模型劃分映射網(wǎng)格，生成半導(dǎo)體器件的有限元模型；對(duì)有限元模型加載邊界條件；對(duì)加載邊界條件后的有限元模型進(jìn)行有限元分析，得到半導(dǎo)體器件的多個(gè)第一電極尺寸對(duì)應(yīng)的多個(gè)芯片最大受力偏差；根據(jù)多個(gè)第一電極尺寸及多個(gè)芯片最大受力偏差，建立第一電極尺寸和芯片最大受力偏差的關(guān)系曲線，作為有限元分析結(jié)果。

結(jié)合第一方面第二實(shí)施方式，在第一方面第三實(shí)施方式中，對(duì)加載邊界條件后的有限元模型進(jìn)行有限元分析，得到半導(dǎo)體器件的多個(gè)第一電極尺寸對(duì)應(yīng)的多個(gè)芯片最大受力偏差，包括：對(duì)加載邊界條件后的各第一電極尺寸對(duì)應(yīng)的有限元模型，執(zhí)行：采集各芯片上表面的節(jié)點(diǎn)力；分別對(duì)各芯片上表面的節(jié)點(diǎn)力求和，得到各芯片的平均壓力；根據(jù)各芯片的平均壓力計(jì)算半導(dǎo)體器件的芯片最大受力偏差。