[發明專利]一種高導熱率碳化硅器件封裝結構及方法

在審

• 申請號: 202010645963.2
• 申請日: 2020-07-07
• 公開（公告）號: CN111755413A
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發明（設計）人: 杜蕾;和巍巍;汪之涵
• 申請（專利權）人: 深圳基本半導體有限公司
• 主分類號: H01L23/498
• 分類號: H01L23/498;H01L23/367;H01L21/48
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種高導熱率碳化硅器件封裝結構，包括熱沉，其特征在于，所述高導熱率碳化硅器件封裝結構還包括絕緣基板、電路層及金屬層，所述絕緣基板位于所述電路層及所述金屬層之間，所述金屬層的下表面形成有若干導熱窗口，并覆蓋于所述熱沉上，所述電路層的厚度在0.1mm～3.0mm的范圍內，用于通過刻蝕形成所需的電路圖案，所述絕緣基板用于防止所述電路層與所述金屬層電性接觸，所述金屬層的厚度在0.1mm～4.0mm的范圍內，用于減少所述絕緣基板與所述熱沉之間線性膨脹差，且所述金屬層與所述電路層的厚度之比大于或等于1.4且小于或等于12。

2.如權利要求1所述的高導熱率碳化硅器件封裝結構，其特征在于，所述若干導熱窗口呈陣列分布，所述若干導熱窗口的形狀均為圓柱體、長方體或三菱柱體中的一種。

3.如權利要求1所述的高導熱率碳化硅器件封裝結構，其特征在于，所述絕緣基板為氮化鋁陶瓷材料、氧化鋁陶瓷材料或者碳化硅陶瓷材料中一種。

4.如權利要求1所述的高導熱率碳化硅器件封裝結構，其特征在于，所述電路層、所述絕緣基板、所述金屬層及所述熱沉之間每相鄰的疊層之間設有粘接層，所述粘接層為活性金屬釬焊材料。

5.如權利要求1所述的高導熱率碳化硅器件封裝結構，其特征在于，所述熱沉為Al-SiC多孔復合材料。

6.如權利要求5所述的高導熱率碳化硅器件封裝結構，其特征在于，所述Al-SiC多孔復合材料中的SiC的重量占比為92％以上，且含有金屬元素的質量少。

7.一種高導熱率碳化硅器件封裝方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1、提供一厚度在0.1mm～3.0mm的范圍內的電路層；

S2、采用活性金屬釬焊法將所述電路層粘接于一絕緣基板的上表面；

S3、提供一金屬層，所述金屬層的厚度在0.1mm～4.0mm的范圍內，且所述金屬層的厚度與所述電路層的厚度之比大于或等于1.4且小于或等于12；

S4、采用活性金屬釬焊法將所述金屬層的上表面粘接于所述絕緣基板的下表面，以及將所述金屬層的下表面粘接于一熱沉上。

8.如權利要求7所述的高導熱率碳化硅器件封裝方法，其特征在于，在步驟S3中，對所述金屬層下表面采用化學機械拋光、涂光刻膠、烘干、曝光和顯影光刻，形成光刻膠掩膜，再采用等離子體刻蝕工藝對金屬進行刻蝕，以形成若干個導熱窗口。

9.如權利要求8所述的高導熱率碳化硅器件封裝方法，其特征在于，所述若干導熱窗口呈陣列分布，所述若干導熱窗口的形狀均為圓柱體、長方體或三菱柱體中的一種。

10.如權利要求7所述的高導熱率碳化硅器件封裝方法，其特征在于，步驟S2及步驟S4中采用的活性金屬釬焊法為：

插入Ag-Cu-Ti或Ag-Ti等活性金屬釬焊材料；

在層疊方向上以0.1MPa～3.0MPa加壓，并加熱到溫度800℃，加熱時間為10分鐘；

在加壓狀態下，冷卻至30℃。