一种SiC功率器件的立体封装方法与流程

本发明涉及半导体封装，尤其是一种sic功率器件的立体封装方法。

背景技术：

1、sic芯片是宽带隙半导体器件的一种，与传统的si基芯片相比，具有优越的热、机械和电特性，如更优越的高温运行能力、更高的功率密度、更高的击穿电压和更宽的频率带宽信号。这些特性不仅使得sic器件能承受更高的工作结温，还能够使其降低对外部冷却设备的要求。随着sic器件的发展，对其电压等级、开关速度、散热能力以及器件体积的要求也越来越高，现有si基封装技术已不能满足sic器件的发展和应用需求，给sic器件封装带来了巨大的挑战。

2、现有技术中，将si基封装技术应用于sic器件会产生如下问题：

3、(1)si基封装中使用的基板热阻较大，基板与底板连接时还会引入寄生电感；

4、(2)随着功率器件的功率密度和工作温度不断攀升，在封装时会出现短路失效、互连结构之间发生裂纹以及孔洞缺陷等问题；

5、(3)传统si基封装的功率器件产生的热量只能通过底面传递，限制了其散热性能，严重影响了sic器件的性能，更使得sic器件无法充分发挥其高温运行能力。

技术实现思路

1、本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种结构合理的一种sic功率器件的立体封装方法，通过设置引线框架，能够替代键合线，从而避免了键合线带来的杂散电感；同时，引线框架的每个导电平面均设置有单独的冷却装置以实现散热，增加了散热面，提升了器件的散热能力。

2、本发明所采用的技术方案如下：

3、一种sic功率器件的立体封装方法，包括如下步骤：

4、s1.准备引线框架、芯片和数条铜带；

5、所述引线框架包括数个用于贴装芯片的导电平面，其中至少一个导电平面的端面上设置有凹槽，以及用于引出芯片电极的引出线；

6、所述芯片包括sic芯片；

7、所述铜带包括用于引出sic芯片栅极的第一铜带，以及用于实现芯片间互连的第二铜带；

8、s2.将sic芯片贴装在导电平面的端面上，并使得sic芯片的栅极位于凹槽内，sic芯片的栅极通过第一铜带引出；sic芯片的源极通过引出线引出；

9、s3.所述引线框架的外部设置有接线柱单元，通过第二铜带连接sic芯片的电极与接线柱单元；

10、s4.通过导热界面材料将散热器连接到导电平面的端面上；

11、s5.通过塑封料包裹引线框架、芯片和接线柱。

12、作为上述技术方案的进一步改进：

13、s1.中，所述引线框架采用铜材质。

14、s2.中，所述sic芯片与导电平面的端面之间设置有缓冲层。

15、所述缓冲层包括钼片和银垫片。

16、所述sic芯片与缓冲层之间、缓冲层与导电平面端面之间通过纳米银包铜焊膏烧结实现互连。

17、s4.中，所述散热器采用液冷散热器。

18、所述引线框架呈折弯状。

19、所述塑封料采用环氧树脂。

20、所述接线柱单元包括正极接线柱和负极接线柱。

21、本发明的有益效果如下：

22、本发明结构紧凑、合理，操作方便，通过设置引线框架，能够降低封装电感，提高散热效率，不仅能够替代dbc基板，避免dbc基板带来的热阻以及dbc与底板连接引入的寄生电感，还能够代替键合线，避免键合线带来的电阻以及杂散电感；同时，引线框架的每个导电平面均设置有单独的冷却装置以实现散热，增加了散热面，提升了器件的散热能力，并且能够减小封装体积，实现了sic器件的轻薄封装。

23、本发明中采用了纳米银包铜复合焊膏烧结互连技术，能够获得更高导电、更高导热以及更耐高温的互连结构，从而有效提高sic器件的工作可靠性，避免封装时出现短路失效、互连结构之间发生裂纹以及孔洞缺陷等问题。

24、本发明中第二铜带沿导电平面的法线方向引出，第一铜带、引出线均平行于导电平面布置，能够减少回路中的杂散电感，从而有效提高sic器件的工作可靠性和稳定性，使其满足高频、高效、高功率密度的使用需求。

技术特征：

1.一种sic功率器件的立体封装方法，其特征在于：包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的一种sic功率器件的立体封装方法，其特征在于：s1.中，所述引线框架(1)采用铜材质。

3.如权利要求1所述的一种sic功率器件的立体封装方法，其特征在于：s2.中，所述sic芯片(3)与导电平面(102)的端面之间设置有缓冲层。

4.如权利要求3所述的一种sic功率器件的立体封装方法，其特征在于：所述缓冲层包括钼片和银垫片。

5.如权利要求3所述的一种sic功率器件的立体封装方法，其特征在于：所述sic芯片(3)与缓冲层之间、缓冲层与导电平面(102)端面之间通过纳米银包铜焊膏烧结实现互连。

6.如权利要求1所述的一种sic功率器件的立体封装方法，其特征在于：s4.中，所述散热器采用液冷散热器。

7.如权利要求1所述的一种sic功率器件的立体封装方法，其特征在于：所述引线框架(1)呈折弯状。

8.如权利要求1所述的一种sic功率器件的立体封装方法，其特征在于：所述塑封料采用环氧树脂。

9.如权利要求1所述的一种sic功率器件的立体封装方法，其特征在于：所述接线柱单元(4)包括正极接线柱和负极接线柱。

技术总结
本发明涉及一种SiC功率器件的立体封装方法，包括如下步骤：准备引线框架、芯片和数条铜带；将SiC芯片贴装在导电平面的端面上，并使得SiC芯片的栅极位于凹槽内，SiC芯片的栅极通过第一铜带引出；SiC芯片的源极通过引出线引出；引线框架的外部设置有接线柱单元，通过第二铜带连接SiC芯片的电极与接线柱单元；通过导热界面材料将散热器连接到导电平面上；通过塑封料包裹引线框架、芯片和接线柱。通过设置引线框架，不仅能够替代DBC基板，避免DBC基板带来的热阻以及DBC与底板连接引入的寄生电感，还能够代替键合线，避免键合线带来的电阻以及杂散电感；同时，引线框架的每个导电平面均设置有单独的冷却装置以实现散热，增加了散热面，提升了器件的散热能力。

技术研发人员：王素,张鹏,戴鑫宇
受保护的技术使用者：江苏索力德普半导体科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1