功率器件和生产其的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及功率半导体器件领域，特别是涉及一种功率器件和生产其的方法。
【背景技术】
[0002]随着电子技术的发展，越来越多的电子设备朝着小型化、集成化方向发展。功率器件作为电子设备产品的主要器件，也致力于小型化和集成化。其中，功率器件小型化的方向之一是采用封装结构，其结构形式是将器件集成在一个封装体内。并且，随着封装结构的功率密度越来越高，对功率器件在长期工作中的可靠性的要求也越来越高。
[0003]在功率器件中，芯片之间通过键合方式设置有连接件，以实现电气连接。并且模块在工作过程中，芯片为主要的发热源，发热导致热膨胀，由于芯片表面材料与连接件材料的热膨胀系数有差异，必然产生热应力。芯片在不断的开关过程中，键合点就不断受到循环热应力的作用。由此，便会影响键合点强度，降低功率器件的长期可靠性。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是为了克服现有技术中的功率器件由于键合点强度而引起的不能长期可靠工作的不足。
[0005]针对现有技术中所存在的上述技术问题，本发明提出了一种功率器件和生产其的方法。该功率器件能加固键合点，提高提高键合点强度，增加功率器件的长期可靠性。
[0006]根据本发明的第一方面，提出了一种功率器件，包括芯片和设置在芯片之间的用于电气连接的连接件，连接件与芯片键合连接，其中，在连接件与芯片连接的键合点周围设置第一聚酰亚胺层。
[0007]由此，通过在键合点处设置第一聚酰亚胺层，聚酰亚胺层在高温下具有良好的耐高温蠕变性能，能减小芯片表面承受的热应力。并聚酰亚胺层提高芯片和连接件的键合强度，实现键合点的加固。从而通过设置第一聚酰亚胺层提升了该功率器件工作时长期可靠性。
[0008]在一个实施例中，第一聚酰亚胺层由键合点周围延伸至整个芯片的上表面。通过这种设置，减少了芯片产生的局部应力集中，改善了芯片表面的应力分布，从而有助于进一步提高该功率器件的长期可靠性。同时，这种设置方式简化了功率器件的加工工艺，提高了工作效率。
[0009]在一个实施例中，还包括基板和设置在基板的上表面的衬板，衬板具有绝缘体和设置在绝缘体上的附铜层，芯片设置在附铜层的上表面上，在绝缘体的位于附铜层的外周的上表面上设置第二聚酰亚胺层。由于第二聚酰亚胺层具有高绝缘强度，通过上述设置增加了芯片与衬板的绝缘体之间的绝缘性能，从而延长了整个功率器件的使用寿命。
[0010]根据本发明的第二方面，提出了一种生产上述功率器件的方法，功率器件包括芯片、连接件、基板、具有绝缘体和附铜层的衬板、第一聚酰亚胺层，以及第二聚酰亚胺层，该方法包括:
[0011]步骤一，将芯片焊接在衬板的附铜层上，
[0012]步骤二，将连接件键合连接于芯片上，
[0013]步骤三，在芯片的上表面上设置第一聚酰亚胺层，
[0014]步骤四，将衬板焊接在基板的上表面上。
[0015]通过上述方法生产的功率器件，在键合点周围位置设有第一聚酰亚胺层以加固键合点，提高了键合点的强度和抗疲劳性能。并且上述方法工序优化，有助于保证功率器件的长期可靠性。
[0016]在一个实施例中，在步骤三中，在绝缘体的位于附铜层的外周的上表面上设置第二聚酰亚胺层。通过这种方法，利用第二聚酰亚胺层的良好的绝缘性，增加了绝缘体的绝缘效果，从而延长了功率器件的使用寿命。另外，可以同时设置第一聚酰亚胺层和第二聚酰亚胺层，从而优化了工序，节约制造成本。
[0017]在步骤三中，设置第一聚酰亚胺层包括在芯片的上表面上涂覆聚酰胺酸，以及固化聚酰胺酸以形成第一聚酰亚胺层，设置所述第二聚酰亚胺层包括在绝缘体上表面上涂覆聚酰胺酸，以及固化聚酰胺酸以形成第二聚酰亚胺层，其中，固化聚酰胺酸的固化温度小于芯片焊料的熔点。通过这种方法避免了在聚酰胺酸固化过程中的芯片焊料的二次融化，从而保证了功率器件的质量。由此，上述方法有助于提高功率器件的长期可靠性。
[0018]在一个优选地实施例中，在涂覆聚酰胺酸之前，向聚酰胺酸中添加稀释剂。通过这种方法可调整聚酰胺酸的粘度，从而增加聚酰胺酸的涂覆均匀性，降低聚酰亚胺层中的生产气泡，由此，保证了聚酰亚胺层的优良的机械性能。
[0019]与现有技术相比，本发明的优点在于，提高了芯片和连接件的键合强度，实现了键合点的加固，进而提升了该功率器件工作时长期可靠性。此外，生产功率器件的方法能保证聚酰亚胺层的优良的机械性能。
【附图说明】
[0020]下面将结合附图来对本发明的优选实施例进行详细地描述。在图中:
[0021]图1显示了根据本发明的功率器件的结构图。
[0022]图2显示了来自图1的衬板的俯视图。
[0023]图3显示了来自图1的衬板的左视图。
[0024]在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。
【具体实施方式】
[0025]下面将结合附图对本发明做进一步说明。
[0026]图1示意性地显示了根据本发明的功率器件100的结构图。如图1所示，功率器件100包括芯片I和键合在其上的连接件2。此连接件2在键合点11处键合在芯片I的上表面上，用于实现电气连接。功率器件100在工作过程中，芯片I为主要的发热源，发热导致芯片I和连接件2热膨胀，而由于芯片I的材料与连接件2的材料的热膨胀系数不同，必然产生热应力。芯片I在不断的开关过程中，键合点11就不断受到循环热应力的作用。这种应力减低键合点11的强度，有害于功率器件100的长期稳定性。由此，为了增加芯片I和连接件2之间的键合强度，在键合点11的周围设置第一聚酰亚胺层3。由于聚酰亚胺层具有良好的耐高温蠕变性能，第一聚酰亚胺层3能减小芯片I表面承受的热应力，从而固化键合点11。由此，提高了功率器件100的长期可靠性。
[0027]为降低生产成本，同时简化加工过程，连接件2可以构造为铝线。需要说明地是，连接件2不限于铝线，还可以由其它材质制造。例如，铜或银等。
[0028]如图2所示