[發(fā)明專利]一種倒裝GaN功率器件封裝結(jié)構(gòu)及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011381123.6
• 申請(qǐng)日: 2020-12-01
• 公開（公告）號(hào): CN112289752B
• 公開（公告）日: 2023-04-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王其龍;徐洋;施嘉穎;楊凱鋒;顧紅霞
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇捷捷微電子股份有限公司
• 主分類號(hào): H01L23/14
• 分類號(hào): H01L23/14;H01L23/488;H01L23/495;H01L21/58;H01L29/861;H01L29/20
• 代理公司: 南京正聯(lián)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32243
• 代理人: 盧海洋

本發(fā)明公開一種倒裝GaN功率器件封裝結(jié)構(gòu)，包括陶瓷基板，陶瓷基板表面下沉有開槽，開槽的槽體形狀呈倒“凹”型，開槽槽體底部和陶瓷基板背部覆有銅層，倒“凹”型槽體的上部中間涂覆有絕緣漆，絕緣漆層的長(zhǎng)邊兩側(cè)和正面銅層之間開有V槽，倒“凹”形槽體的下部和長(zhǎng)邊一側(cè)正面銅層各點(diǎn)上焊錫膏，V槽外側(cè)正面銅層上，遠(yuǎn)離絕緣漆的一側(cè)通過焊錫膏倒裝貼附有芯片，倒“凹”型槽體的下部通過焊錫膏和引線框架腳架焊接區(qū)進(jìn)行焊接。保證芯片在倒扣的狀態(tài)下安全焊接，對(duì)引線框架有定位作用，保證框架在焊接過程中不會(huì)出現(xiàn)滑移現(xiàn)象。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及制造領(lǐng)域，具體是一種倒裝GaN功率器件封裝結(jié)構(gòu)及其制備方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)有常見的裝片工藝是以焊錫膏為粘連劑，將芯片背面貼裝于引線框架載片區(qū)。同時(shí)，為了達(dá)到芯片與器件管腳形成電氣連接的效果，往往采取將芯片正面有源區(qū)與管腳之間進(jìn)行金屬絲鍵合或者銅片搭橋處理。此工藝方法已普遍使用且獲得行業(yè)認(rèn)可，具備可靠的操作性。然而鍵合絲(或銅橋)在整個(gè)電氣回路中會(huì)產(chǎn)生雜散電感，高頻器件對(duì)雜散電感尤為敏感，隨著雜散電感的增大，開通損耗加大。雜散電感還可能導(dǎo)致振蕩，由電流突變引起的振蕩，可能導(dǎo)致由于過壓限制而引起的器件使用受限。此外大功率GaN器件為了獲取足夠的過電流能力，一般采用多線并聯(lián)的鍵合方式。鍵合線與芯片都包含雜散電感，各鍵合線之間還存在互感。若發(fā)生鍵合點(diǎn)故障脫落，器件的雜散電感值和雜散電阻值都會(huì)隨之變大。考慮到元器件產(chǎn)品使用工況復(fù)雜，尤其是一些大功率器件被廣泛用于風(fēng)能發(fā)電，太陽(yáng)能發(fā)電領(lǐng)域，這一類使用場(chǎng)景往往環(huán)境惡劣。功率器件需承受高低溫環(huán)境的沖擊以及高頻率的開關(guān)速度，對(duì)于鍵合質(zhì)量有著較高的要求。因此傳統(tǒng)的金屬絲鍵合或銅片搭橋的做法在一定程度上存有風(fēng)險(xiǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決降低由鍵合線帶來的雜散電感問題，本發(fā)明公開了一種倒裝GaN功率器件封裝結(jié)構(gòu)及其制備方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種倒裝GaN功率器件封裝結(jié)構(gòu)，包括陶瓷基板，陶瓷基板表面下沉有開槽，開槽的槽體形狀呈倒“凹”型，開槽槽體底部和陶瓷基板背部分別覆有正面銅層和背面銅層，倒“凹”型槽體的上部中間涂覆有絕緣漆，絕緣漆層的長(zhǎng)邊兩側(cè)和正面銅層之間開有V槽，倒“凹”形槽體的下部和長(zhǎng)邊一側(cè)正面銅層各點(diǎn)上焊錫膏，V槽外側(cè)正面銅層上，遠(yuǎn)離絕緣漆的一側(cè)通過焊錫膏倒裝貼附有芯片，倒“凹”型槽體的下部通過焊錫膏和引線框架腳架焊接區(qū)進(jìn)行焊接。

進(jìn)一步地，芯片為GaN二極管,屬于平行器件，有源區(qū)皆分布于芯片正面，陰極與陽(yáng)極焊接區(qū)之間做鈍化處理。

進(jìn)一步地，芯片的金屬焊接區(qū)對(duì)準(zhǔn)焊錫膏區(qū)，鈍化區(qū)對(duì)應(yīng)銅層上涂刷的絕緣漆層。

一種倒裝GaN功率器件封裝結(jié)構(gòu)的制備方法，包括下列步驟：

1)在陶瓷基板表面下沉開槽，槽體形狀為倒“凹”型；

2)在開槽的槽底形成銅層；

3)倒”凹”型槽體的上部中間涂覆絕緣漆，絕緣漆層的長(zhǎng)邊兩側(cè)和正面銅層之間開設(shè)V槽；

4)倒”凹”形槽體的下部和長(zhǎng)邊一側(cè)正面銅層各點(diǎn)上焊錫膏；

5)裝片時(shí)在V槽外側(cè)正面銅層上，遠(yuǎn)離絕緣漆一側(cè)，各點(diǎn)上焊錫膏，將芯片倒裝貼附于銅層上，芯片的金屬焊接區(qū)應(yīng)對(duì)準(zhǔn)焊錫膏區(qū)，芯片的鈍化區(qū)對(duì)應(yīng)銅層上所涂刷的絕緣漆層；

6)燒結(jié)時(shí)將上述步驟中的陶瓷覆銅片，引線框架以及芯片連同石墨底板放置于真空高溫?zé)Y(jié)爐中，在預(yù)設(shè)的氣體濃度及溫度下進(jìn)行燒結(jié)。

對(duì)于GaN這一類高頻器件，芯片倒扣焊接的方式可有效降低由鍵合絲帶來的雜散電感的影響。同時(shí)因?yàn)镚aN芯片正面發(fā)熱較快，倒扣焊將芯片正面直接與銅材引線框架貼裝，產(chǎn)生的熱量可迅速傳導(dǎo)。此外由于省略了鍵合的工序，可大幅提升生產(chǎn)效率。并且可避免鍵合點(diǎn)脫落故障帶來的一系列可靠性問題。

本發(fā)明的有益之處：保證芯片在倒扣的狀態(tài)下安全焊接，對(duì)引線框架有定位作用，保證框架在焊接過程中不會(huì)出現(xiàn)滑移現(xiàn)象。