[發明專利]半導體封裝中銅帶鍵合封裝結構

在審

• 申請號: 202111206526.1
• 申請日: 2021-10-15
• 公開（公告）號: CN113948485A
• 公開（公告）日: 2022-01-18
• 發明（設計）人: 王琮;譚笑
• 申請（專利權）人: 青島晶芯半導體有限公司
• 主分類號: H01L23/488
• 分類號: H01L23/488;H01L23/08;H01L21/60
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 李紅媛

半導體封裝中銅帶鍵合封裝結構，本發明要解決現有鋁線鍵合可靠性差、兼容性低、散熱性差，且升降溫連接層耐應力差和抗功率循環性能差等問題。本發明半導體封裝中銅帶鍵合封裝結構是在黃銅法蘭的底座上設置有陶瓷底座，陶瓷底座為環形，在陶瓷底座的兩側分別固定有連接引腳銅帶，封裝裸片固定在黃銅法蘭的底座上，封裝裸片位于陶瓷底座的環形內，鍵合銅帶的一端連接封裝裸片，鍵合銅帶的另一端連接引腳銅帶，陶瓷封蓋蓋合在陶瓷底座上形成密閉封裝腔。本發明通過銅帶鍵合方式，降低了寄生參數、提升熱導率和電阻率，同時具有高抗功率循環性能，提高了可靠性，采用銀基漿料燒結技術耐高溫且熱導率、電導率高。

技術領域

本發明涉及一種半導體封裝中銅帶鍵合封裝結構。

背景技術

半導體，是指常溫下導電性介于導體和絕緣體之間的材料。半導體常應用在集成電路、通信系統、功率器件等領域。隨著通信系統的發展，對更大功率、更高頻率、更大擊穿電壓功率器件的需求日益增加，第三代半導體的發展站在風口上，集成電路領域對氮化鎵(GaN)、碳化硅(SiC)等寬禁帶半導體還需要進一步發展。

半導體封裝是指將通過測試的晶圓按照產品型號及功能需求加工得到獨立芯片的過程。第三代半導體因為其具有高溫、高頻及高壓的特性，對傳統器件封裝工藝提出諸多新挑戰。為了充分發揮第三代半導體器件性能優勢，對新型半導體封裝技術提出了耐高溫、耐高壓、低寄生參數的迫切需求。

傳統半導體封裝技術中，芯片與封裝引腳互聯材料為鋁線，由于鋁線熱膨脹系數與第三代半導體差異較大，隨著結溫提高芯片在開關切換過程中會經歷更大的功率循環、導致鍵合可靠性大幅度下降；同時，針對于高頻應用，鋁線鍵合也會產生很大的寄生參數。傳統焊接工藝中，通常采用錫焊作為鋁線與芯片和引腳的連接層，但錫焊連接層的熔點低、電導率低、熱導率低、連接層厚，無法滿足第三代半導體芯片工作時對高溫、高熱導率、低熱阻的要求。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有鋁線鍵合可靠性差、兼容性低、散熱性差，且升降溫連接層耐應力差和抗功率循環性能差等問題，而提供一種半導體封裝中銅帶鍵合封裝結構。

本發明半導體封裝中銅帶鍵合封裝結構包括黃銅法蘭、封裝裸片、兩個鍵合銅帶、兩個引腳銅帶和陶瓷封蓋，在黃銅法蘭的底座上設置有陶瓷底座，陶瓷底座為環形，在陶瓷底座的兩側分別固定有連接引腳銅帶，封裝裸片固定在黃銅法蘭的底座上，封裝裸片位于陶瓷底座的環形內，鍵合銅帶的一端連接封裝裸片，鍵合銅帶的另一端連接引腳銅帶，陶瓷封蓋蓋合在陶瓷底座上形成密閉封裝腔；

其中鍵合銅帶與封裝裸片的連接通過鍵合焊接，鍵合銅帶與引腳銅帶通過鍵合焊接，鍵合焊接均采用銀基漿料。

本發明提出的一種半導體封裝中銅帶鍵合封裝結構，通過銅帶鍵合方式，降低了寄生參數、提升熱導率和電阻率，同時具有高抗功率循環性能，提高了可靠性；鍵合焊接時，采用銀基漿料燒結技術，其燒結層熔點為500～850℃，耐高溫且熱導率、電導率高，銀基漿料燒結層厚度10-15μm左右，具有更高的熱導率和電導率，更低的熱阻，同時也可提高抗功率循環能力。

附圖說明

圖1為本發明半導體封裝中銅帶鍵合封裝結構的整體結構示意圖；

圖2為半導體封裝中銅帶鍵合封裝結構的側視結構示意圖；

圖3為半導體封裝中銅帶鍵合封裝結構的組裝示意圖；

圖4為半導體封裝中銅帶鍵合封裝結構(未設陶瓷封蓋)的立體結構示意圖；

圖5為鍵合銅帶鍵合焊接處的實物照片；

圖6為半導體封裝中銅帶鍵合封裝結構(未設陶瓷封蓋)的實物照片。

具體實施方式