一种具有高可靠性封装结构的功率器件的制作方法

    专利查询2026-07-02  10


    本技术属于半导体封装,尤指一种具有高可靠性封装结构的功率器件。


    背景技术:

    1、随着大功率器件封装的芯片数量增多,功率器件的工作温度也随之升高,其中覆铜陶瓷基板在功率模块的散热路径上起关键作用,芯片的热量先传导至覆铜陶瓷基板再传导至散热器上,最后由冷却液带走热量。

    2、覆铜陶瓷基板是一种由铜和陶瓷组成的复合材料,由于各层材料之间的热膨胀系数差异较大,覆铜陶瓷基板在受热膨胀过程中会产生内应力,应力会导致覆铜陶瓷基板发生翘曲变形,其变形程度随着温度的升高而增大。覆铜陶瓷基板的变形会导致芯片和覆铜陶瓷基板之间的烧结层、覆铜陶瓷基板和散热器之间的焊接层出现疲劳断裂现象,破坏了功率模块的散热路径,降低了覆铜陶瓷基板的导热能力,增大了功率器件发生失效的风险,不利于提高功率器件的可靠性,降低了功率器件的使用寿命。


    技术实现思路

    1、本实用新型提供一种具有高可靠性封装结构的功率器件,该高可靠性功率器件减轻了覆铜陶瓷基板在受热膨胀过程中的翘曲变形,降低了芯片和覆铜陶瓷基板之间的烧结层、覆铜陶瓷基板和散热器之间的焊接层出现疲劳断裂的风险,提高了功率器件的可靠性和使用寿命。

    2、为了达到上述目的,本实用新型采用如下技术方案:

    3、一种具有高可靠性封装结构的功率器件,包括:

    4、覆铜陶瓷基板,包括基板上铜层、氮化铝陶瓷层以及基板下铜层,所述氮化铝陶瓷层设置于所述基板上铜层和所述基板下铜层之间,所述氮化铝陶瓷层分隔所述基板上铜层和所述基板下铜层,所述基板上铜层位于所述基板下铜层上方,在所述基板上铜层一侧设有芯片;

    5、封装层,具有预设厚度,所述封装层设置于所述覆铜陶瓷基板的上表面,所述封装层对所述覆铜陶瓷基板设有芯片的一侧包覆,所述封装层与所述覆铜陶瓷基板粘接形成一个整体,其中,所述封装层的热膨胀系数低于所述覆铜陶瓷基板中铜的热膨胀系数。

    6、在一些实施方式中,所述封装层由环氧胶制成。

    7、在一些实施方式中,还包括散热器,所述散热器设置于所述基板下铜层的下表面,所述散热器与所述覆铜陶瓷基板连接。

    8、在一些实施方式中,所述散热器包括若干散热柱,若干所述散热柱之间设有预设间隙。

    9、在一些实施方式中,所述基板上铜层上设有多条线路槽,多条所述线路槽贯通所述基板上铜层,多条所述线路槽将所述基板上铜层分为多个区域。

    10、在一些实施方式中,多条所述线路槽相互连通,多条所述线路槽的一端或两端延长至所述覆铜陶瓷基板边缘。

    11、在一些实施方式中,还包括壳体,所述壳体与所述散热器连接,所述壳体沿所述覆铜陶瓷基板侧边设置,形成封装腔体,所述环氧胶设置与所述封装腔形成所述封装层。

    12、在一些实施方式中,所述覆铜陶瓷基板与所述散热器之间设有焊接层,所述焊接层将所述基板下铜层与所述散热器连接。

    13、与现有技术相比较,本实用新型带来的有益效果是:

    14、本申请通过设置热膨胀系数较小、模量较大的封装层,将其设置于覆铜陶瓷基板的基板上铜层,对覆铜陶瓷基板设置芯片的一侧进行包覆,且封装层与覆铜陶瓷基板粘接形成一个整体,使覆铜陶瓷基板在受热膨胀时,通过封装层抵抗覆铜陶瓷基板受热产生的应力变形,避免芯片和覆铜陶瓷基板之间的烧结层、覆铜陶瓷基板和散热器之间的焊接层出现疲劳断裂,提高焊料的可靠性,保证了覆铜陶瓷基板的导热能力,降低功率器件的失效风险,提升功率器件的使用寿命。

    15、本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出,这些将从下面的描述中变得明显,或通过本申请的实践了解到。



    技术特征:

    1.一种具有高可靠性封装结构的功率器件,其特征在于,包括:

    2.根据权利要求1所述的一种具有高可靠性封装结构的功率器件,其特征在于,所述封装层由环氧胶制成。

    3.根据权利要求2所述的一种具有高可靠性封装结构的功率器件,其特征在于,还包括散热器,所述散热器设置于所述基板下铜层的下表面,所述散热器与所述覆铜陶瓷基板连接。

    4.根据权利要求3所述的一种具有高可靠性封装结构的功率器件,其特征在于,所述散热器包括若干散热柱,若干所述散热柱之间设有预设间隙。

    5.根据权利要求1所述的一种具有高可靠性封装结构的功率器件,其特征在于,所述基板上铜层上设置多条线路槽,多条所述线路槽贯通所述基板上铜层,多条所述线路槽将所述基板上铜层分为多个区域。

    6.根据权利要求5所述的一种具有高可靠性封装结构的功率器件,其特征在于,多条所述线路槽相互连通,多条所述线路槽的一端或两端延长至所述覆铜陶瓷基板边缘。

    7.根据权利要求3所述的一种具有高可靠性封装结构的功率器件,其特征在于,还包括壳体,所述壳体与所述散热器连接,所述壳体沿所述覆铜陶瓷基板侧边设置,形成封装腔体,所述环氧胶设置与所述封装腔形成所述封装层。

    8.根据权利要求3所述的一种具有高可靠性封装结构的功率器件,其特征在于,所述覆铜陶瓷基板与所述散热器之间设有焊接层,所述焊接层将所述基板下铜层与所述散热器连接。


    技术总结
    本技术属于半导体封装技术领域,提供一种具有高可靠性封装结构的功率器件,包括覆铜陶瓷基板,其设有基板上铜层,在基板上铜层一侧设有芯片;封装层,设置于覆铜陶瓷基板一侧,其对覆铜陶瓷基板设有芯片的一侧包覆,封装层与覆铜陶瓷基板粘接形成一个整体,其中,封装层的热膨胀系数低于覆铜陶瓷基板中铜的热膨胀系数。本申请通过设置热膨胀系数较低、模量较大的封装层,以此抵抗覆铜陶瓷基板在受热过程中产生的应力形变,从而降低覆铜陶瓷基板的弯曲程度,提高功率器件器件的可靠性和使用寿命。

    技术研发人员:汤佳铭,毛先叶,林雨晨
    受保护的技术使用者:上海海姆希科半导体有限公司
    技术研发日:20240403
    技术公布日:2024/11/26
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