[發明專利]一種功率器件封裝結構及其制造方法、電子裝置

在審

• 申請號: 202011626864.6
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112864139A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 侯峰澤;曹立強;王啟東;丁飛
• 申請（專利權）人: 華進半導體封裝先導技術研發中心有限公司;上海先方半導體有限公司
• 主分類號: H01L25/07
• 分類號: H01L25/07;H01L23/498;H01L23/467;H01L23/367
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 薛異榮

本發明提供一種功率器件封裝結構及其制造方法、電子裝置。封裝結構包括：包括基板電路層的基板；基板一側的中間絕緣介質層，中間絕緣介質層開設有貫穿中間絕緣介質層的腔體和通孔；腔體內設置有功率芯片，功率芯片朝向基板一側設置有底電極，底電極電性連接基板電路層；圍成通孔的中間絕緣介質層內側壁表面覆蓋有內層金屬互聯層，內層金屬互聯層還延伸至中間絕緣介質層上朝向基板一側表面和中間絕緣介質層上背向基板一側表面，內層金屬互聯層電性連接基板電路層；外層金屬互聯層，外層金屬互聯層位于中間絕緣介質層背向基板一側，功率芯片背向基板一側設置有頂電極，頂電極電性連接外層金屬互聯層；外層金屬互聯層還電性連接內層金屬互聯層。

技術領域

本發明涉及功率器件模塊化技術，具體涉及一種功率器件封裝結構及電子裝置。

背景技術

傳統的鋁線鍵合式封裝是功率器件最常用、技術最成熟的封裝技術。然而，鋁線鍵合式封裝存在若干技術瓶頸制約碳化硅(SiC)、氮化鎵(GaN)等寬禁帶半導體功率器件的性能提升。例如由于功率器件工作時會產生大量熱，造成高溫環境，鋁線鍵合式封裝的封裝材料，諸如錫基無鉛焊料、塑封料等無法長時間承受200℃以上的高溫環境；此外在高溫環境下，鋁線的寄生電感很大，并且可能發生擊穿，或者互相干擾。因此鋁線鍵合式封裝很難充分發揮SiC、GaN等寬禁帶半導體功率器件的性能。

發明內容

基于上述問題本發明提供一種功率器件封裝結構及其制造方法、電子裝置，以解決SiC、GaN等寬禁帶半導體功率器件性能難以充分發揮的問題。

本發明提供一種功率器件封裝結構，包括：基板，基板包括基板電路層；第一封裝單元，第一封裝單元包括：基板一側的中間絕緣介質層，中間絕緣介質層開設有貫穿中間絕緣介質層的腔體，腔體內設置有功率芯片，功率芯片朝向基板一側設置有底電極，底電極電性連接基板電路層；中間絕緣介質層還開設有貫穿中間絕緣介質層的通孔，圍成通孔的中間絕緣介質層內側壁表面覆蓋有內層金屬互聯層，內層金屬互聯層還延伸至中間絕緣介質層上朝向基板一側表面和中間絕緣介質層上背向基板一側表面，內層金屬互聯層電性連接基板電路層；外層金屬互聯層，外層金屬互聯層位于中間絕緣介質層背向基板一側，功率芯片背向基板一側設置有頂電極，頂電極電性連接外層金屬互聯層；外層金屬互聯層還電性連接內層金屬互聯層。

可選的，第一封裝單元還包括：填充絕緣介質層，填充絕緣介質層填充通孔和腔體中的空隙，且填充絕緣介質層覆蓋中間絕緣介質層背向基板一側的表面，填充絕緣介質層還覆蓋內層金屬互聯層背向基板一側的表面和功率芯片背向基板一側的表面；填充絕緣介質層在內層金屬互聯層和頂電極的對應位置開設多個穿孔，外層金屬互聯層延伸進入多個穿孔，電性連接內層金屬互聯層和頂電極。

可選的，第一封裝單元還包括：緩沖金屬層，緩沖金屬層位于外層金屬互聯層和內層金屬互聯層之間，且位于外層金屬互聯層和功率芯片的頂電極之間，且位于所述外層金屬互聯層和所述填充絕緣介質層之間；緩沖金屬層的金屬活性低于或等于外層金屬互聯層的金屬活性。

可選的，第一封裝單元還包括：外層絕緣介質層，外層絕緣介質層覆蓋填充絕緣介質層背向基板一側的表面，且包覆外層金屬互聯層背向基板一側的表面和側部。

可選的，中間絕緣介質層的具有多個腔體，功率芯片的數量為多個，多個功率器件分別設置于多個腔體中。

可選的，第一封裝單元的數量為多個，多個第一封裝單元中的功率芯片通過基板電路層電性連接；和/或，多個第一封裝單元中的外層金屬互聯層之間電性連接。

可選的，功率器件封裝結構還包括：封裝引腳；第二封裝單元和第三封裝單元，第二封裝單元和第三封裝單元分別電性連接基板電路層，第一封裝單元、第二封裝單元和第三封裝單元相互分立；第二封裝單元封裝有有源器件或無源器件或非功率芯片；第三封裝單元封裝有有源或無源器件或非功率芯片。