本發(fā)明屬于半導(dǎo)體封裝，具體涉及了一種低應(yīng)力高散熱氧化鎵器件封裝結(jié)構(gòu)與方法。

背景技術(shù)：

1、目前對于垂直型氧化鎵功率半導(dǎo)體器件的封裝還在采用正置芯片的引線鍵合封裝形式，這種方式廣泛用于硅基器件，但是由于氧化鎵材料本身熱導(dǎo)率低，正置芯片導(dǎo)致熱量無法有效散出，嚴(yán)重制約器件性能；并且氧化鎵材料脆性大，在引線鍵合的過程中由于機(jī)械應(yīng)力給器件引入一定的應(yīng)力損傷極大增加了器件在使用過程中發(fā)生可靠性問題的風(fēng)險(xiǎn)。

2、因此，必須優(yōu)化封裝結(jié)構(gòu)與封裝方法，增加封裝結(jié)構(gòu)散熱能力，并降低在封裝過程中對器件造成的應(yīng)力損傷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有技術(shù)中正置芯片的引線鍵合封裝形式嚴(yán)重制約器件性能問題，一方面，本發(fā)明提供了一種低應(yīng)力高散熱氧化鎵器件封裝結(jié)構(gòu)，包括基板、氧化鎵器件和階梯型金屬板；

2、所述基板的表面設(shè)置有金屬層，所述基板的中間區(qū)域分布有內(nèi)焊接區(qū)，所述基板外側(cè)區(qū)域分布有外焊接區(qū)，所述氧化鎵器件的正面分布有第一電極區(qū)，所述氧化鎵器件的背面分布有第二電極區(qū)，所述階梯型金屬板的頭部分布有第一焊接區(qū)，所述階梯型金屬板的尾部分布有第二焊接區(qū)；

3、其中，所述第一電極區(qū)朝向所述內(nèi)焊接區(qū)設(shè)置，第一焊接區(qū)朝向所述第二電極區(qū)設(shè)置，所述第二焊接區(qū)朝向外焊接區(qū)設(shè)置。

4、根據(jù)本申請一些實(shí)施例提供的一種低應(yīng)力高散熱氧化鎵器件封裝結(jié)構(gòu)，所述氧化鎵器件為垂直型半導(dǎo)體器件。

5、另一方面，本申請一些實(shí)施例還提供一種封裝方法，應(yīng)用于所述的一種低應(yīng)力高散熱氧化鎵器件封裝結(jié)構(gòu)，具體包括以下步驟：

6、s1、在氧化鎵器件正面第一電極區(qū)放置焊料；

7、s2、將氧化鎵器件正面的第一電極區(qū)置于基板的內(nèi)焊接區(qū)上；

8、s3、在氧化鎵器件背面第二電極區(qū)放置焊料；

9、s4、在階梯型金屬板尾部第二焊接區(qū)焊接區(qū)域放置焊料；

10、s5、將階梯型金屬板頭部第一焊接區(qū)置于氧化鎵器件的第二電極區(qū)上，階梯型金屬板尾部第二焊接區(qū)置于外焊接區(qū)上；

11、s6、將基板、氧化鎵器件和階梯型金屬板置于真空燒結(jié)設(shè)備運(yùn)行燒結(jié)程序，完成封裝。

12、根據(jù)本申請一些實(shí)施例提供的一種封裝方法，s1、s3和s4中，所述焊料包括金屬焊片、錫膏和/或納米銀膏。

13、根據(jù)本申請一些實(shí)施例提供的一種封裝方法，s2中，所述基板1包括直接鍵合銅陶瓷基板和活性金屬釬焊基板。

14、根據(jù)本申請一些實(shí)施例提供的一種封裝方法，s2中，所述基板1的制作材料包括氧化鋁、氮化鋁和/或氮化硅。

15、根據(jù)本申請一些實(shí)施例提供的一種封裝方法，s2和s5中，所述內(nèi)焊接區(qū)和外焊接區(qū)的制作材料包括金和/或銀。

16、根據(jù)本申請一些實(shí)施例提供的一種封裝方法，s4中，所述階梯型金屬板的制作材料包括但不限于金、銀和/或銅。

17、根據(jù)本申請一些實(shí)施例提供的一種封裝方法，s6中，真空燒結(jié)采用升溫預(yù)熱保溫降溫的模式。

18、根據(jù)本申請一些實(shí)施例提供的一種封裝方法，s1、s3和s4中，所述焊料放置方式包括涂覆和絲網(wǎng)印刷。

19、本發(fā)明的有益效果：

20、本發(fā)明對垂直型氧化鎵功率半導(dǎo)體器件封裝方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過利用階梯型金屬板替代傳統(tǒng)的引線鍵合方式，降低了鍵合過程中機(jī)械應(yīng)力對器件的損傷，保障了器件的性能與可靠性。

21、通過采用階梯型金屬板，在實(shí)現(xiàn)電連接的同時(shí)，有效輔助氧化鎵器件散熱，提高了封裝散熱能力，提高了器件的性能。

技術(shù)特征：

1.一種低應(yīng)力高散熱氧化鎵器件封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括基板(1)、氧化鎵器件(2)和階梯型金屬板(3)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低應(yīng)力高散熱氧化鎵器件封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述氧化鎵器件(2)為垂直型半導(dǎo)體器件。

3.一種封裝方法，其特征在于，應(yīng)用于權(quán)利要求1-2任意一項(xiàng)所述的一種低應(yīng)力高散熱氧化鎵器件封裝結(jié)構(gòu)，具體包括以下步驟：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種封裝方法，其特征在于，s1、s3和s4中，所述焊料包括金屬焊片、錫膏和/或納米銀膏。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種封裝方法，其特征在于，s2中，所述基板(1)包括直接鍵合銅陶瓷基板和活性金屬釬焊基板。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種封裝方法，其特征在于，s2中，所述基板(1)的制作材料包括氧化鋁、氮化鋁和/或氮化硅。

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種封裝方法，其特征在于，s2和s5中，所述內(nèi)焊接區(qū)(11)和外焊接區(qū)(12)的制作材料包括金和/或銀。

8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種封裝方法，其特征在于，s4中，所述階梯型金屬板(3)的制作材料包括但不限于金、銀和/或銅。

9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種封裝方法，其特征在于，s6中，真空燒結(jié)采用升溫預(yù)熱保溫降溫的模式。

10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種封裝方法，其特征在于，s1、s3和s4中，所述焊料放置方式包括涂覆和絲網(wǎng)印刷。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體封裝技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及了一種低應(yīng)力高散熱氧化鎵器件封裝結(jié)構(gòu)與方法，旨在解決正置芯片的引線鍵合封裝形式嚴(yán)重制約器件性能問題，本發(fā)明包括基板、氧化鎵器件和階梯型金屬板，基板的表面設(shè)置有金屬層，基板的中間區(qū)域分布有內(nèi)焊接區(qū)，基板外側(cè)區(qū)域分布有外焊接區(qū)，氧化鎵器件的正面分布有第一電極區(qū)，氧化鎵器件的背面分布有第二電極區(qū)，階梯型金屬板的頭部分布有第一焊接區(qū)，階梯型金屬板的尾部分布有第二焊接區(qū)，第一電極區(qū)朝向內(nèi)焊接區(qū)設(shè)置，第一焊接區(qū)朝向第二電極區(qū)設(shè)置，第二焊接區(qū)朝向外焊接區(qū)設(shè)置，通過利用階梯型金屬板替代傳統(tǒng)的引線鍵合方式，降低了鍵合過程中機(jī)械應(yīng)力對器件的損傷，保障了器件的性能與可靠性。

技術(shù)研發(fā)人員：賈元希,林鵬榮,戴晨毅,趙李陽,王潮洋,宋知沂,王世華
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京時(shí)代民芯科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8