[實用新型]一種功率半導體器件封裝結構

有效

• 申請號: 201821598528.3
• 申請日: 2018-09-28
• 公開（公告）號: CN209045530U
• 公開（公告）日: 2019-06-28
• 發明（設計）人: 武偉;唐新靈;王亮;石浩;韓榮剛
• 申請（專利權）人: 全球能源互聯網研究院有限公司
• 主分類號: H01L23/12
• 分類號: H01L23/12;H01L23/31;H01L25/065
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 李博洋

本實用新型公開了一種功率半導體器件封裝結構，該封裝結構包括：至少一個封裝子模組，包括：依次層疊設置的上墊片、功率芯片、芯片定位框架和下墊片，其中，上墊片的尺寸不小于下墊片的尺寸，且上墊片的尺寸與下墊片的尺寸的差異小于預設差值；芯片定位框架具有與芯片終端區接觸的接觸部，接觸部和芯片終端區之間設置有粘接層，以使接觸部和芯片終端區粘接，通過實施本實用新型，有效地減小了功率半導體器件封裝時芯片的彎曲，避免了芯片因產生裂紋甚至發生脆斷而失效，提高了功率半導體器件的可靠性；另一方面減小甚至消除了芯片終端和定位框架之間的間隙，顯著增加了芯片的耐壓等級，滿足電力系統對器件電壓等級的要求。

技術領域

本實用新型涉及半導體器件封裝技術領域，具體涉及一種功率半導體器件封裝結構。

背景技術

目前，隨著電力系統更高電壓等級和更大容量的需求，對于功率半導體器件的耐壓性要求在3300V到4500V，未來可能還會更高。在如此高的電壓等級下，現有的封裝結構和工藝受到了嚴重的挑戰。對于焊接式功率半導體器件來說，可以采用硅凝膠的方式對芯片耐壓終端進行保護，繼而提升封裝后器件的耐壓等級。

對于剛性壓接功率半導體器件而言，壓接結構中芯片同其它零部件之間是靠壓力進行接觸，芯片的背面同鉬片完全接觸，芯片的正面由于有源區和終端的存在，芯片正面有源區同正面的小鉬片進行壓力接觸，芯片四周的終端區域往往不承受壓力。這樣就導致芯片終端同周圍的框架之間存在間隙。隨著芯片電壓等級的提升，芯片和框架之間這種間隙會導致放電的發生，進而使芯片終端受到損壞，造成器件耐壓失效。

另一方面，采用剛性壓接封裝結構的器件在承受壓力時，由于上下接觸面不相等，會導致芯片彎曲。在傳統的中低壓小容量的功率半導體器件封裝中，由于其絕緣終端的尺寸占比比較小，這種芯片兩側不對稱施加壓力的封裝結構給功率芯片帶來的影響還不是很明顯；然而，隨著電壓等級的提升，芯片表面絕緣終端的面積占比會增大，這就造成芯片受彎現象更加嚴重，在芯片背面一側產生較大的拉應力。由于芯片本身是脆性材料，脆性材料的抗拉能力又相對較弱，芯片內部容易產生裂紋，造成芯片發生脆斷，給器件的制備以及可靠性造成嚴重的威脅。

實用新型內容

有鑒于此，本實用新型提供一種功率半導體器件封裝結構，以提高半導體器件的可靠性。

本實用新型提出的技術方案如下：

本實用新型實施例提供一種功率半導體器件封裝結構，包括：至少一個封裝子模組，所述子模組包括：依次層疊設置的上墊片、功率芯片、芯片定位框架和下墊片，其中，所述上墊片的尺寸不小于所述下墊片的尺寸，且所述上墊片的尺寸與所述下墊片的尺寸的差異小于預設差值；所述芯片定位框架具有與芯片終端區接觸的接觸部，所述接觸部和所述芯片終端區之間設置有粘接層，以使所述接觸部和所述芯片終端區粘接。

優選地，所述接觸部為所述芯片定位框架內側與所述終端區形狀相適應的凹槽。

優選地，所述上墊片和所述功率芯片用燒結的方式連接。

優選地，所述粘接層包括有機硅膠層、環氧膠層或聚酰亞胺膠層中的任意一種。

優選地，所述子模組還包括：底座；所述芯片定位框架具有卡扣結構，通過所述卡扣結構與所述底座配合。

優選地，所述子模組還包括：支撐片，所述支撐片設置于所述下墊片的下方，與所述上墊片、功率芯片、芯片定位框架以及下墊片共同設置于所述底座上。

優選地，所述上墊片和所述下墊片包括：鉬片或金屬基復合材料可伐合金片。

優選地，所述支撐片包括：鋁片、銀片或者包含鋁或銀金屬的合金片中的任意一種。

本實用新型技術方案，具有如下優點：