[發明專利]一種提高功率芯片表面電流均勻性的打線方法

在審

• 申請號: 202010557344.8
• 申請日: 2020-06-18
• 公開（公告）號: CN111653538A
• 公開（公告）日: 2020-09-11
• 發明（設計）人: 朱袁正;周錦程;朱久桃;叢微微
• 申請（專利權）人: 無錫電基集成科技有限公司
• 主分類號: H01L23/482
• 分類號: H01L23/482;H01L23/49;H01L21/60
• 代理公司: 無錫市匯誠永信專利代理事務所(普通合伙) 32260
• 代理人: 曹慧萍

本發明公開了一種提高功率芯片表面電流均勻性的打線方法，可有效抑制功率芯片源極邊緣位置的溫度上升，避免雪崩擊穿時局部過熱問題產生，包括功率芯片、源極金屬引腳、柵極金屬引腳、柵極金屬線、源極金屬線、漏極金屬引腳、漏極金屬墊片，功率芯片表面設置有源極、柵極、漏極，功率芯片的源極通過源極金屬線與源極金屬引腳連接，功率芯片的柵極通過柵極金屬線與柵極金屬引腳連接，功率芯片底端的漏極與漏極金屬墊片焊接，漏極金屬引腳從漏極金屬墊片上引出，功率芯片的源極上設置有金屬電流橋，金屬電流橋為點狀或線狀。

技術領域

本發明涉及一種半導體器件的封裝方法，尤其是一種能夠提高功率芯片表面電流均勻性的打線方法。

背景技術

功率器件是功率集成電路的核心元器件之一，其廣泛用于電子系統的電源模塊中，起著功率轉換的作用；尤其在新興的5G、特高壓、軌道交通、大數據中心、人工智能等領域發揮著至關重要的作用。

功率芯片如MOSFET和IGBT是目前市場最為常見的功率元件，其通常采用縱向的垂直結構，即源極(發射極)、漏極(集電極)分布于晶圓片兩個相對的平面，可以流過大電流并具有高電壓。為解決終端應用過程中的大電流、大功率和高頻轉換失效或疲勞效應，降低功率芯片局部熱量，防止器件熱擊穿現象發生，設計者往往只關注功率芯片的元胞結構、Gatebus和終端調整，忽略了封裝過程中引線打線也為薄弱的環節，通過研究發現引線鍵合失效機理對提高功率器件可靠性有極其重要的意義。

目前，在功率芯片封裝中，打線的材料主要為鋁線和銅線，在導通電流較小的情況下，只需采用少量的銅線和鋁線即可實現功率芯片和金屬框架的連接；但是，隨著功率器件電流密度的不斷提升，在實際生產中，需要多根鍵合引線連接功率芯片電極和金屬引腳，以便于降低熱電子效應和導通電阻阻值，減少功率損耗，提升產品特性，進而延長產品使用壽命；但受功率芯片表面布局限制，鍵合引線無法均勻分布于芯片表面，并且功率芯片的柵極材料采用多晶硅制作，具有較大的分布電阻，在柵極偏壓條件下，由于這些分布電阻的存在，距離柵極壓焊點較遠的元胞區無法完全有效開啟，如果開啟不充分，就會造成開啟電壓過高，導致芯片表面電流分布不均勻，特別是一些芯片拐角的位置，若開啟慢并伴有電流不均勻，則極易導致芯片在這些區域雪崩擊穿而燒毀的問題出現。

因此，發明一種可提高功率芯片打線位置電流均勻性、保證元胞區所有區域有效開啟、可緩解熱集中現象的打線方法，成為本領域人員亟待解決的問題。

發明內容

針對現有技術中存在的受功率芯片表面布局限制，現有打線方法無法保證芯片表面電流均勻性，導致芯片元胞區，尤其是拐角位置溫度過高而導致芯片損壞的問題，本發明提供了一種提高功率芯片表面電流均勻性的打線方法，可有效抑制功率芯片源極邊緣位置的溫度上升，避免雪崩擊穿時局部過熱問題產生。

為實現以上技術目的，本發明的技術方案是：

一種提高功率芯片表面電流均勻性的打線方法，包括功率芯片、源極金屬線、源極金屬引腳、漏極金屬引腳、漏極金屬墊片、柵極金屬線、柵極金屬引腳，所述功率芯片的表面設置有漏極、柵極、源極；所述漏極布置于所述功率芯片的底端，所述柵極、源極布置于所述功率芯片的頂端；

所述功率芯片底端的漏極與所述漏極金屬墊片的中心焊接，所述漏極金屬引腳從所述漏極金屬墊片上引出，所述功率芯片的源極通過所述源極金屬線與所述源極金屬引腳連接，所述功率芯片的柵極通過所述柵極金屬線與所述柵極金屬引腳連接，所述源極金屬線的一端與所述功率芯片頂端的源極焊接，另一端與所述源極金屬引腳焊接，所述柵極金屬線的一端與所述功率芯片頂端的柵極焊接，另一端與所述柵極金屬引腳焊接，其特征在于：所述功率芯片頂端的源極表面設置有金屬電流橋，所述金屬電流橋為點狀或線狀，所述金屬電流橋不在源極金屬線與所述源極相連接的區域內。

其進一步特征在于，

當所述金屬電流橋為線狀時，其打線方向為任一方向，其長度不小于10um；