[實用新型]VDMOS功率器件芯片焊接層空洞補償結構

有效

• 申請號: 201820656924.0
• 申請日: 2018-05-04
• 公開（公告）號: CN208045489U
• 公開（公告）日: 2018-11-02
• 發明（設計）人: 周理明;王毅;趙成;韓亞;孫越;張孔欣
• 申請（專利權）人: 揚州揚杰電子科技股份有限公司
• 主分類號: H01L23/498
• 分類號: H01L23/498;H01L21/48
• 代理公司: 揚州市蘇為知識產權代理事務所(普通合伙) 32283
• 代理人: 周全;葛軍

VDMOS功率器件芯片焊接層空洞補償結構。涉及電子封裝技術領域，尤其涉及VDMOS功率器件芯片焊接層空洞補償結構。提供了一種結構簡單，有效減小芯片溫升及其對器件封裝結構和器件性能的影響，提高器件質量可靠性的VDMOS功率器件芯片焊接層空洞補償結構。包括基板，所述基板上設有芯片焊接區；所述芯片焊接區的中心和四角端分別設有金屬凸點組，所述金屬凸點組包括金屬中心凸點，所述金屬中心凸點的外側設有至少一個金屬凸點環。所述金屬凸點環包括至少兩個，其從內到外依次分別為第一金屬凸點環、第二金屬凸點環……第n金屬凸點環；n≥3，n為整數。本實用新型設計獨特、結構簡單、制作方便。

技術領域

本實用新型涉及電子封裝技術領域，尤其涉及VDMOS功率器件芯片焊接層空洞補償結構。

背景技術

VDMOS (垂直雙擴散金屬-氧化物半導體場效應晶體管)功率器件能高效地處理大電流，實現高單元集成度和低導通電阻，因而在各種電源模塊中得到廣泛應用。由于VDMOS功率器件高功率和大電流的特點，對散熱的要求較高，一般采用焊錫共晶方式來實現芯片與封裝基板的連接, 以盡可能地減小接觸電阻和提高散熱性能。而芯片焊接層空洞是造成功率半導體芯片因散熱不良而失效的主要原因，焊接層空洞可能導致接觸電阻過大、散熱性能差, 降低器件的可靠性, 如焊接層老化、金屬間化合物(IMC)的生長和分層, 最終會導致芯片破裂，焊接層空洞也會使封裝體熱阻增大, 引起器件電學參數的漂移, 如導通電阻RDS增大和閾值電壓漂移, 同時造成器件安全工作區嚴重縮小。（潘少輝等，VDMOS 器件貼片工藝中氣泡的形成機制與影響，半導體技術，Vol. 32，No. 5，pp.436-439，2007）

研究表明，芯片焊接層中，拐角空洞處芯片溫度最高, 對熱阻的貢獻最大，其次是中心較大面積的空洞, 介于中心與拐角之間的空洞處芯片溫度較低，空洞沿基板對角線從中心移動到端角, 空洞處芯片溫度先減小后增加。因此在芯片焊接工藝過程中, 應盡可能地避免中心孔洞和拐角空洞的形成并減小已成形空洞的尺度。

常規減少及減小焊接層空洞的方法有：①控制焊料分布的平整程度，并使焊料面積稍大于芯片面積；②適當選取被擠出焊料的量和上芯焊頭壓力, 使焊層的厚度在溫度、熱阻、熱應力和整體封裝厚度之間得到優化與折衷；③采用等子清洗方式保證芯片、外殼和焊片的清潔；④在燒結過程中，采用氫氣或甲酸進行還原，保證燒結質量等。（陳穎等，芯片粘接空洞對功率器件散熱特性的影響，半導體技術，Vol. 32，No. 10，pp.859-862，2007；謝鑫鵬等，空洞對功率芯片粘貼焊層熱可靠性影響的分析，半導體技術，Vol. 34，No. 10，pp.960-964，2009）但由于產生空洞的因素和機理較為復雜，空洞發生具有一定的隨機性，使得以上減小焊接層空洞方法的效果具有一定的局限性。

實用新型內容

本實用新型針對以上問題，提供了一種結構簡單，有效減小芯片溫升及其對器件封裝結構和器件性能的影響，提高器件質量可靠性的VDMOS功率器件芯片焊接層空洞補償結構。

本實用新型的技術方案是：包括基板，所述基板上設有芯片焊接區；所述芯片焊接區的中心和四角端分別設有金屬凸點組，所述金屬凸點組包括金屬中心凸點，所述金屬中心凸點的外側設有至少一個金屬凸點環。

所述金屬凸點環包括至少兩個，其從內到外依次分別為第一金屬凸點環、第二金屬凸點環……第n金屬凸點環；n≥3，n為整數。

所述第一金屬凸點環包含四個金屬凸點，對稱分布在金屬中心凸點的四周，所述第二金屬凸點環包含八個金屬凸點，對稱分布在第一金屬凸點環四周……所述第n金屬凸點環包含2ⁿ⁺¹個金屬凸點，對稱分布在第n+1金屬凸點環四周。

所述中心金屬凸點、第一金屬凸點環、第二金屬凸點環……第n金屬凸點環兩兩之間的間隙均相等。

所述金屬中心凸點、第一金屬凸點環中的金屬凸點、第二金屬凸點環中的金屬凸點……第n金屬凸點環中的金屬凸點均為半球體，其通過半球體的平面貼合基板。