芯片的内绝缘封装结构的制作方法

[0001]
本实用新型涉及半导体封装技术领域，具体涉及一种芯片的内绝缘封装结构。


背景技术：

[0002]
功率器件单管产品在实际应用中，在散热要求高的场合，会要求分立器件背面贴装散热器，然后，为了保证高压环境中的功率器件的绝缘性能，需要在制造过程中采用绝缘措施将引线框架与散热器隔开。一般的做法有两种：
[0003]
1、将陶瓷片贴装在分立器件背面，但该方式的缺点是陶瓷片绝缘性能优劣不等，需要繁琐的检验流程，另外，外部贴陶瓷片，制作流程复杂，成品率低，成本偏高，且外部裸露陶瓷片，运输和安装过程中容易磕碰破裂，影响绝缘性能。
[0004]
2、三明治内绝缘结构，即塑封材料采用两层铜框架，一层用于芯片焊接，一层用于背面散热，两层铜框架内用双面覆铜陶瓷片进行绝缘隔离。该方案比外部贴陶瓷片方案可靠性更高，更容易实现量产，但该方案增加了一层焊接层，热阻会增加，另外两层厚框架，成本也随之提高。


技术实现要素：

[0005]
本实用新型为解决上述技术问题，提供了一种芯片的内绝缘封装结构，通过增加绝缘装置其中一面的金属膜厚度，既可以保证绝缘装置的硬度，又可以减少焊接层，降低热阻和生产成本。
[0006]
本实用新型采用的技术方案如下：
[0007]
本实用新型提出了一种芯片的内绝缘封装结构，包括：绝缘装置，所述绝缘装置包括：绝缘片和覆在所述绝缘片表面的金属，覆在所述绝缘片其中一表面的金属的厚度大于覆在所述绝缘片另一表面的金属的厚度，其中，当覆在所述绝缘片第一表面的金属的厚度大于覆在所述绝缘片第二表面的金属的厚度时，所述绝缘装置的第一表面与芯片结合；当覆在所述绝缘片第二表面的金属的厚度大于覆在所述绝缘片第一表面的金属的厚度时，所述绝缘装置的第一表面通过铜框架与所述芯片结合；塑封材料，所述绝缘装置的第二表面与所述塑封材料结合，所述塑封材料包围所述芯片和所述绝缘装置，以将所述芯片进行绝缘封装。
[0008]
本实用新型上述提出的芯片的内绝缘封装结构还具有如下附加技术特征：
[0009]
具体地，所述铜框架包括载片台和引线框架，覆在所述绝缘片的第二表面的金属的厚度大于覆在所述绝缘片第一表面的金属的厚度时，所述载片台的一面通过焊料与芯片进行焊接，且所述载片台的尺寸大于所述芯片的尺寸，所述载片台的另一面通过焊料与所述绝缘装置的第一表面进行焊接。
[0010]
进一步地，所述绝缘片的厚度为0.25～0.5mm，覆在所述绝缘片的第二表面的金属的厚度为1.5～2mm，覆在所述绝缘片第一表面的金属的厚度为 0.25～0.5mm。
[0011]
具体地，覆在所述绝缘片的第一表面的金属的厚度大于覆在所述绝缘片第二表面
的金属的厚度时，还包括：引线框架，所述引线框架与所述覆在所述绝缘片的第一表面的金属连接。
[0012]
进一步地，所述绝缘片的厚度为0.25～0.5mm，覆在所述绝缘片的第一表面的金属的厚度为2～3mm，覆在所述绝缘片第二表面的金属的厚度为 0.25～0.5mm。
[0013]
具体地，所述绝缘片包括陶瓷，所述覆在所述绝缘片表面的金属包括铜。
[0014]
本实用新型的有益效果：
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本实用新型本实用新型通过增加绝缘装置其中一面的金属膜厚度，既可以保证绝缘装置的硬度，又可以减少焊接层，降低热阻和生产成本。
附图说明
[0016]
图1是相关技术中芯片的内绝缘封装结构的剖面示意图；
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图2a是根据本实用新型一个实施例的芯片的内绝缘封装结构的剖面示意图；
[0018]
图2b是根据本实用新型另一个实施例的芯片的内绝缘封装结构的剖面示意图；
[0019]
图3是根据本实用新型一个实施例的绝缘装置的结构示意图。
具体实施方式
[0020]
本实用新型是实用新型人基于对以下问题的研究和认知做出的：
[0021]
如图1所示，三明治内绝缘方案，芯片1到铜框架2，铜框架2到双面覆铜陶瓷片3，双面覆铜陶瓷片3到背面的铜框架2，总共要经历三次焊接工艺，三层焊料引入了热阻的增加，工艺成本和材料成本都较高。芯片1到铜框架2，该框架厚度是为了保证大电流的通过，所以不能减薄。陶瓷片厚度为0.25～0.5mm，陶瓷片厚度直接影响热阻，所以不宜厚，双面覆铜厚度为 0.25～0.5mm，双面覆铜陶瓷片3整体材质较为脆弱。而背面的铜框架2是为了与散热器的贴装，对厚度并没有要求。但如果直接取消该铜框架，仅依赖陶瓷片覆的薄铜，在后期封装冲压过程中，容易造成裂片等质量隐患。
[0022]
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0023]
图2a-2b是根据本实用新型一个实施例的芯片的内绝缘封装结构的剖面示意图，如图2a-2b所示，该芯片的内绝缘封装结构包括：绝缘装置3和塑封材料4。
[0024]
其中，绝缘装置3包括：绝缘片31和覆在绝缘片表面的金属32，覆在所述绝缘片其中一表面的金属的厚度大于覆在绝缘片另一表面的金属的厚度，其中，如图2a所示，当覆在绝缘片第一表面的金属的厚度大于覆在绝缘片第二表面的金属的厚度时，绝缘装置3的第一表面与芯片1结合；如图2b所示，当覆在绝缘片第二表面的金属的厚度大于覆在绝缘片第一表面的金属的厚度时，绝缘装置的第一表面通过铜框架2与芯片1结合。绝缘装置3的第二表面与塑封材料4结合，塑封材料4包围芯片1和绝缘装置3，以将芯片1进行绝缘封装。
[0025]
具体地，如图3所示，绝缘装置3包括绝缘片31和覆在绝缘片表面的金属32，绝缘装置3的具有上下两个表面，金属膜厚度可以为0.25～0.5mm，本实用新型中覆在绝缘片31其中一表面的金属的厚度大于覆在绝缘片31另一表面的金属的厚度，即将覆在其中一个表面
的金属的厚度增加，可以增加到 1.5～2mm，以增加绝缘装置的强度，且增加金属厚度的表面无需与其接触的物体进行焊接，减少一层焊料带来的热阻增加，既可以保证绝缘装置的硬度，又可以减少焊接层，降低热阻和生产成本。
[0026]
更为具体地，作为一种示例，如图2a所示，铜框架2包括载片台21和引线框架22，覆在绝缘片的第二表面的金属的厚度大于覆在绝缘片第一表面的金属的厚度时，载片台21的一面通过焊料5与芯片1进行焊接，且载片台 21的尺寸大于芯片1的尺寸，载片台21的另一面通过焊料5与绝缘装置的第一表面进行焊接。
[0027]
其中，绝缘片的厚度可以为0.25～0.5mm，覆在绝缘片的第二表面的金属 32的厚度可以为1.5～2mm，覆在绝缘片第一表面的金属32的厚度可以为 0.25～0.5mm。
[0028]
具体地，铜框架2包括载片台21和引线框架22，载片台21用以承托芯片1，因此，载片台21的尺寸需大于芯片1的尺寸，引线框架22用以管腿引出，同普通分立器件管腿作用。将绝缘装置3中与塑封材料4结合的表面的金属的厚度增加，具体可增加至1.5～2mm，以增加绝缘装置的强度，无需在绝缘装置3与塑封材料4之间再焊接的铜框架，减少一层焊料带来的热阻增加，节省了物料成本，且封装工艺也更简单，提升了生产效率。
[0029]
作为另一种示例，覆在绝缘片的第一表面的金属的厚度大于覆在绝缘片第二表面的金属的厚度时，上述的芯片的内绝缘封装结构还可以包括：引线框架22，引线框架22与覆在绝缘片31的第一表面的金属连接。其中，绝缘片31的厚度为0.25～0.5mm，覆在绝缘片的第一表面的金属32的厚度可以为 2～3mm，覆在绝缘片第二表面的金属32的厚度为可以0.25～0.5mm。
[0030]
也就是说，将绝缘装置3中与靠近芯片1的表面的金属的厚度增加，具体可增加至2～3mm，厚度满足通大电流要求，芯片1可直接焊接到该金属膜上，无需增加铜框架承载芯片的部分(即载片台21)，引线框架22根据铜工艺的不同，可以是一次成型也可以采用焊接工艺。这样芯片部分纵向热阻比相关技术中的三明治内绝缘结构少了两层焊接层，热阻降低了，强度也满足生产要求，可靠性高并增加绝缘片的强度。
[0031]
在本实用新型的实施例中，绝缘片31可以为任何可以实现绝缘的材料，例如陶瓷、聚酰亚胺、橡胶等，覆在绝缘片表面的金属32可以为任何可以实现绝缘材料保护和散热器贴装的材料，例如铜、铝、金等，考虑到特性、成本及生产可行性，陶瓷加铜是目前比较好的选择，即绝缘片31为陶瓷，覆在绝缘片表面的金属32为铜，为较好的选择。
[0032]
综上所述，根据本实用新型的芯片的内绝缘封装结构，当覆在绝缘片第一表面的金属的厚度大于覆在绝缘片第二表面的金属的厚度时，绝缘装置的第一表面与芯片结合；当覆在绝缘片第二表面的金属的厚度大于覆在绝缘片第一表面的金属的厚度时，绝缘装置的第一表面通过铜框架与芯片结合，绝缘装置的第二表面与塑封材料结合，所述塑封材料包围芯片和绝缘装置，以将芯片进行绝缘封装。本实用新型通过增加绝缘装置其中一面的金属膜厚度，既可以保证绝缘装置的硬度，又可以减少焊接层，降低热阻和生产成本。
[0033]
在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0034]
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固
定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0035]
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0036]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0037]
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。