[發明專利]一種大功率器件的封裝結構和方法

有效

• 申請號: 202310580845.1
• 申請日: 2023-05-23
• 公開（公告）號: CN116314051B
• 公開（公告）日: 2023-08-11
• 發明（設計）人: 曹周;桑林波;陳勇;張怡;孫少林;蔡擇賢;王仁懷;雷楚宜;曾文杰;唐朝寧;盧茂聰
• 申請（專利權）人: 廣東氣派科技有限公司
• 主分類號: H01L23/29
• 分類號: H01L23/29;H01L23/31;H01L23/495;H01L21/50;H01L21/56
• 代理公司: 廣東柏權維知識產權代理有限公司 44898
• 代理人: 陳燕妹

本發明提供了一種大功率器件的封裝結構和方法，涉及芯片封裝技術領域，包括基島、芯片、塑封體及引腳，基島上粘接若干芯片，若干芯片之間通過第一金屬線連接，基島上設置彈性材料層，彈性材料層包覆在芯片及第一金屬線外圍，彈性材料層及基島外圍包覆塑封體，塑封體上開設通孔，通孔一端與塑封體外部連通，通孔另一端延伸至彈性材料層外部，引腳一端嵌埋于塑封體內并通過第二金屬線與芯片連接，引腳另一端延伸至塑封體外部。本發明中，通過彈性材料層覆蓋芯片及第一金屬線，產品工作時，彈性材料層能夠吸收溫度循環時因熱膨脹系數不匹配而產生的內應力，大幅度降低易分層截面的應力，解決界面分層問題，大幅度提升產品使用壽命。

技術領域

本發明涉及芯片封裝技術領域，特別涉及一種大功率器件的封裝結構和方法。

背景技術

市面上大功率封裝結構采用傳統的陶瓷封裝，其成本較高，目前各家企業都在研究采用塑封料取代陶瓷封裝以大幅度降低成本。如圖1所示，現有大功率器件的封裝結構包括基島，基島上通過芯片粘接材料粘接有芯片，芯片通過第一金屬線相互連接，芯片通過第二金屬線與引腳連接，基島與引腳構成金屬引線框架，環氧塑封料包覆基島、芯片粘接材料、芯片、第一金屬線、第二金屬線及部分引腳，但是由于環氧塑封料、芯片以及金屬引線框架的熱膨脹系數差距比較大，產品使用過程中溫度升高，產品內應力較大，產品在經受溫度循環考核時只能做到800循環，封裝結構會發生界面分層問題，如芯片粘接材料燒結銀與環氧塑封料界面分層、芯片與環氧塑封料界面分層、芯片粘接材料與金屬基島界面分層，導致產品電性失效，縮短產品的使用壽命。

發明內容

本發明提供一種大功率器件的封裝結構和方法，用以解決目前封裝結構中環氧塑封料、芯片以及金屬引線框架的熱膨脹系數差距比較大，產品使用過程中溫度升高，產品內應力較大，封裝結構會發生界面分層的技術問題。

為解決上述技術問題，本發明公開了一種大功率器件的封裝結構，包括：基島、芯片、塑封體及引腳，基島上粘接若干芯片，若干芯片之間通過第一金屬線連接，基島上設置彈性材料層，彈性材料層包覆在芯片及第一金屬線外圍，彈性材料層及基島外圍包覆塑封體，塑封體上開設通孔，通孔一端與塑封體外部連通，通孔另一端延伸至彈性材料層外部，引腳一端嵌埋于塑封體內并通過第二金屬線與芯片連接，引腳另一端延伸至塑封體外部。

優選地，彈性材料層采用高絕緣彈性材料制得，彈性材料為聚酰亞胺或硅膠中的任意一種。

優選地，通孔設置有一個或多個。

優選地，彈性材料層還包覆第二金屬線及引腳靠近第二金屬線一端。

優選地，第二金屬線采用Z字形金屬線。

本發明還提供了一種大功率器件的封裝方法，用于制得上述一種大功率器件的封裝結構，包括以下步驟：

步驟1：獲取基島及芯片，將芯片粘接在基島上；

步驟2：取第一金屬線，將第一金屬線兩端分別與兩個芯片鍵合連接；

步驟3：取第二金屬線及引腳，將第二金屬線一端與芯片鍵合連接，將第二金屬線另一端與引腳鍵合連接；

步驟4：在芯片及第一金屬線外圍覆蓋彈性材料層；

步驟5：在彈性材料層及基島外圍注塑環氧塑封料，制得塑封體，采用一體成型工藝或激光打孔中任意一種方式制備通孔，通孔制備完成后，制得封裝結構。

優選地，彈性材料層及塑封體均采用注塑裝置制得，注塑裝置包括料筒，料筒下端設置導流管，導流管呈L型，導流管輸出端設置注塑頭，注塑頭下端呈錐形，注塑頭下端設置注塑口，注塑頭上方設置保護管，保護管下端與導流管連通，保護管與注塑頭同心設置。