一种功率半导体器件的封装结构及封装方法与流程

本发明涉及半导体集成电路应用领域，尤其涉及一种功率半导体器件的封装结构及封装方法。

背景技术：

1、功率半导体器件作为电力电子变换器中的核心器件，目前已经广泛应用于新能源系统逆变器、电池管理、电驱系统、变频器等领域。碳化硅、氮化镓等第三代半导体芯片由于具有更高的开关频率、功率密度，已经成为高功率电力电子变换器系统的最优选择，这也给功率半导体芯片封装结构及封装工艺提出了更高的要求。

2、传统分立式功率半导体封装结构主要由金属引线框架、半导体芯片、键合线、塑封体组成，半导体芯片通过焊料焊接在金属引线框架上，通过键合线完成半导体芯片及金属引线框架引脚的连接，然后将半导体芯片、金属引线框架及键合组合结构进行塑封，然后进行电镀、切筋、分选测试。由于塑封体热导率很小，因此传统分立式功率半导体封装结构主要通过金属引线框架底面进行散热，同时采用键合线的形式进行连接，会引入较大的寄生电阻。因此，传统分立式功率器件散热能力及导通电流能力受限。

技术实现思路

1、鉴于以上现有技术存在的问题，本发明提出一种功率半导体器件的封装结构及封装方法，主要解决现有器件散热能力及电流导通能力受限的问题。

2、为了实现上述目的及其他目的，本发明采用的技术方案如下。

3、本申请提供一种功率半导体器件的封装结构，包括：金属框架；芯片，其焊接在所述金属框架的一侧平面；跳线结构，其包括跳线区和槽体区，所述跳线区由所述槽体区的侧壁向外延伸，所述槽体区的底部焊接在所述芯片背离所述金属框架的一侧，所述槽体区的开口背离所述金属框架；金属引脚，与所述跳线区远离所述槽体区的一端焊接，并与所述芯片键合以引出所述芯片的控制电极。

4、在本申请一实施例中，所述槽体区的底部设置有第一通孔。

5、在本申请一实施例中，所述封装结构还包括封装体，所述封装体包裹所述金属框架、所述芯片、所述跳线结构，所述金属引脚部分伸出所述封装体。

6、在本申请一实施例中，所述槽体区外侧壁设置有多个凹槽，所述跳线区设置有第二通孔。

7、在本申请一实施例中，所述金属引脚背离所述跳线区的一侧平面与所述金属框架背离所述芯片的一侧平面平齐，其中所述金属框架、所述槽体区和所述芯片形成的堆叠结构的最大厚度等于所述跳线区与所述金属引脚形成的堆叠结构的最大厚度。

8、在本申请一实施例中，所述跳线区靠近所述槽体区的边缘设置有缺口区域。

9、在本申请一实施例中，所述槽体区通过焊料或者所述封装体的封装材料填充形成填充层，通过所述封装体封装后，在所述封装体对应所述填充层的区域设置散热器。

10、本申请还提供一种功率半导体器件的封装方法，包括：提供金属框架、芯片、跳线结构和金属引脚，其中所述跳线结构包括跳线区和槽体区，所述跳线区由所述槽体区的侧壁向外延伸；将所述芯片焊接在所述金属框架的一侧平面；将所述槽体区的底部焊接在所述芯片背离所述金属框架的一侧，所述槽体区的开口背离所述金属框架；将金属引脚与所述跳线区远离所述槽体区的一端进行焊接，并将所述金属引脚与所述芯片键合以引出所述芯片的控制电极。

11、在本申请一实施例中，将所述槽体区的底部焊接在所述芯片背离所述金属框架的一侧，包括：在所述芯片背离所述金属框架的一侧形成第一锡膏阵列，其中所述第一锡膏阵列中锡膏面积大于所述槽体区的底部面积的50%；将所述槽体区的底部置于所述第一锡膏阵列上，通过回流焊将所述槽体区的底部焊接在所述芯片上。

12、在本申请一实施例中，将金属引脚与所述跳线区远离所述槽体区的一端进行焊接，包括：在所述金属引脚一侧平面形成第二锡膏阵列，其中所述第二锡膏阵列中锡膏面积大于所述金属引脚对应平面面积的40%；将所述跳线区远离所述槽体区的一端置于所述第二锡膏阵列上，通过回流焊将所述跳线区焊接在所述金属引脚上。

13、如上所述，本发明提出的一种功率半导体器件的封装结构及封装方法，具有以下有益效果。

14、本申请通过金属框架和跳线结构配合实现双面散热，增强器件的散热能力。跳线结构的槽体区经过填充后可与散热器直连提高槽体区所在面的散热能力，同时避免传统散热方式增加寄生电阻的问题。

技术特征：

1.一种功率半导体器件的封装结构，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的功率半导体器件的封装结构，其特征在于，所述槽体区的底部设置有第一通孔。

3.根据权利要求1所述的功率半导体器件的封装结构，其特征在于，所述封装结构还包括封装体，所述封装体包裹所述金属框架、所述芯片、所述跳线结构，所述金属引脚部分伸出所述封装体。

4.根据权利要求3所述的功率半导体器件的封装结构，其特征在于，所述槽体区外侧壁设置有多个凹槽，所述跳线区设置有第二通孔。

5.根据权利要求1所述的功率半导体器件的封装结构，其特征在于，所述金属引脚背离所述跳线区的一侧平面与所述金属框架背离所述芯片的一侧平面平齐，其中所述金属框架、所述槽体区和所述芯片形成的堆叠结构的最大厚度等于所述跳线区与所述金属引脚形成的堆叠结构的最大厚度。

6.根据权利要求1所述的功率半导体器件的封装结构，其特征在于，所述跳线区靠近所述槽体区的边缘设置有缺口区域。

7.根据权利要求3所述的功率半导体器件的封装结构，其特征在于，所述槽体区通过焊料或者所述封装体的封装材料填充形成填充层，通过所述封装体封装后，在所述封装体对应所述填充层的区域设置散热器。

8.一种功率半导体器件的封装方法，其特征在于，包括：

9.根据权利要求8所述的功率半导体器件的封装方法，其特征在于，将所述槽体区的底部焊接在所述芯片背离所述金属框架的一侧，包括：

10.根据权利要求8所述的功率半导体器件的封装方法，其特征在于，将金属引脚与所述跳线区远离所述槽体区的一端进行焊接，包括：

技术总结
本申请提供一种功率半导体器件的封装结构及封装方法，该封装结构包括：金属框架；芯片，其焊接在所述金属框架的一侧平面；跳线结构，其包括跳线区和槽体区，所述跳线区由所述槽体区的侧壁向外延伸，所述槽体区的底部焊接在所述芯片背离所述金属框架的一侧，所述槽体区的开口背离所述金属框架；金属引脚，与所述跳线区远离所述槽体区的一端焊接，并与所述芯片键合以引出所述芯片的控制电极。本申请可进行双面散热提高散热能流。

技术研发人员：任真伟
受保护的技术使用者：深圳平创半导体有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16