CN115377019A - 一种器件的封装结构 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供了一种器件的封装结构，铜基板、气密层、环氧塑封料和引脚；引脚和环氧塑封料均与铜基板连接；环氧塑封料上设有容置槽；其中，容置槽的槽口朝向铜基板；环氧塑封料上设有供引脚伸入容置槽内部的外引开口；容置槽内填充有气密层。由于气密层设在环氧塑封料的容置槽内，且容置槽中的气密层能将容置槽中的内部引脚完全贴合覆盖，并且气密层能将引脚与环氧塑封料之间的间隙给阻断。由于引脚与环氧塑封料之间的间隙已经被阻断，所以水汽很难再通过此间隙进入器件的内部，这有效防止了器件内部的各个组件因为水汽影响而导致的失效问题的发生。

Description

一种器件的封装结构
技术领域
本发明涉及集成电路技术领域，特别是涉及一种器件的封装结构。
背景技术
IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)是一种复合全控型电压驱动式电子器件，该器件具有开关频率高、输入阻抗较大、热稳定性好、驱动电路简单、低饱和电压及大电流等特性，被作为功率器件广泛应用于工业控制和电力电子系统领域中。
其中，IGBT器件中的塑封料一般是由环氧树脂、固化剂、填料以及其他组份物质组成的一种高分子复合材料，其固有的有机大分子结构，使其本身存在较高的吸湿性。由于塑封料与IGBT器件中的外引线部之间存在间隙，水汽会通过此间隙进入IGBT器件的内部，进入IGBT器件内部的水汽会在塑封料的作用下，附着在芯片表面，并导致芯片和内部电路的失效。
发明内容
鉴于上述问题，提出了本发明实施例以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种器件的封装结构。
为了解决上述问题，本发明实施例公开了一种器件的封装结构，包括：铜基板、气密层、环氧塑封料和引脚；
所述引脚和所述环氧塑封料均与所述铜基板连接；
所述环氧塑封料上设有容置槽；其中，所述容置槽的槽口朝向所述铜基板；
所述环氧塑封料上设有供所述引脚伸入所述容置槽内部的外引开口；其中，部分所述引脚通过所述外引开口伸入所述容置槽的内部，形成内部引脚；
所述容置槽内填充有所述气密层；其中，所述气密层将所述内部引脚完全贴合覆盖，且所述气密层用于填充所述环氧塑封料和所述引脚之间的间隙。
优选的，所述气密层与所述铜基板之间采用压缩密封的方式实现密封连接；
或所述气密层与所述内部引脚之间采用压缩密封的方式实现密封连接。
优选的，所述铜基板和所述引脚的膨胀系数均大于所述气密层的膨胀系数。
优选的，所述封装结构还包括键合线和晶元；
所述键合线的一端与所述内部引脚连接，另一端与所述晶元连接；其中，所述键合线和所述晶元均通过所述环氧塑封料进行塑封。
优选的，所述键合线与所述内部引脚连接的部分设在所述气密层内。
优选的，所述键合线与所述晶元连接的一端的表面设有纹路。
优选的，所述环氧塑封料与所述铜基板之间设有粘接层，所述环氧塑封料通过所述粘接层与所述铜基板连接；
其中，所述粘接层包含有氢氧化铜和氧化亚铜。
优选的，所述铜基板的表面含有氢氧化铜和氧化亚铜，且不含有氧化铜。
优选的，还包括焊料层；
所述晶元通过所述焊料层与所述铜基板连接。
优选的，所述气密层由玻璃材料制成。
本发明实施例包括以下优点：由于气密层设在环氧塑封料的容置槽内，且容置槽中的气密层能将容置槽中的内部引脚完全贴合覆盖，并且气密层能将引脚与环氧塑封料之间的间隙给阻断。由于引脚与环氧塑封料之间的间隙已经被阻断，所以水汽很难再通过此间隙进入器件的内部，这有效防止了器件内部的各个组件因为水汽影响而导致的失效问题的发生。
附图说明
图1是本发明的一种器件的封装结构实施例的结构示意图。
说明书附图中的附图标记如下：
铜基板1；气密层2；焊料层3；引脚4；环氧塑封料5；键合线6；晶元7；粘接层8。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参照图1，示出了本发明的一种器件的封装结构实施例的结构示意图，具体可以包括：铜基板1、气密层2、环氧塑封料5和引脚4；
所述引脚4和所述环氧塑封料5均与所述铜基板1连接；
所述环氧塑封料5上设有容置槽；其中，所述容置槽的槽口朝向所述铜基板1；
所述环氧塑封料5上设有供所述引脚4伸入所述容置槽内部的外引开口；其中，部分所述引脚4通过所述外引开口伸入所述容置槽的内部，形成内部引脚；
所述容置槽内填充有所述气密层2；其中，所述气密层2将所述内部引脚完全贴合覆盖，且所述气密层2用于填充所述环氧塑封料5和所述引脚4之间的间隙。需要说明的是，气密层2填充环氧塑封料5和引脚4之间的间隙，也可以理解为气密层2阻断由于引脚4伸入环氧塑封料5而造成的的间隙。
在本申请的实施例中，由于气密层2设在环氧塑封料5的容置槽内，且容置槽中的气密层2能将容置槽中的内部引脚完全贴合覆盖，并且气密层2能将引脚4与环氧塑封料5之间的间隙给阻断。由于引脚4与环氧塑封料5之间的间隙已经被阻断，所以水汽很难再通过此间隙进入器件的内部，这有效防止了器件内部的各个组件因为水汽影响而导致的失效问题的发生。
下面，将对本示例性实施例中一种器件的封装结构作进一步地说明。
作为一种示例，所述气密层2与所述铜基板1之间采用压缩密封的方式实现密封连接；
或所述气密层2与所述内部引脚之间采用压缩密封的方式实现密封连接。
所述铜基板1和所述引脚4的膨胀系数均大于所述气密层2的膨胀系数。更具体的，由于铜基板1和引脚4的膨胀系数比气密层2的膨胀系数大，所以在压缩密封的冷却阶段时，由于铜基板1和引脚4的收缩比气密层2的收缩大；所以当压缩密封时，铜基板1和引脚4会对气密层2产生一个压应力，通过这个压应力达到密封连接的效果。需要说明的是，当内部引脚的一端完全抵接在容置槽的槽壁上时，此时的压缩密封为气密层2与所述内部引脚之间的密封连接。
作为一种示例，所述封装结构还包括键合线6和晶元7；
所述键合线6的一端与所述内部引脚连接，另一端与所述晶元7连接；其中，所述键合线6和所述晶元7均通过所述环氧塑封料5进行塑封。
所述键合线6与所述内部引脚连接的部分设在所述气密层2内。更具体的，为了对键合线6起到固定作用，键合线6与内部引脚连接的部分也被设在气密层2内。需要说明的是，在其他实施例中，键合线6的膨胀系数大于气密层2的膨胀系数。所以当进行压缩密封是，键合线6也可以通过与气密层2之间的膨胀系数差异，来实现被气密层2夹紧固定的作用。
作为一种示例，所述键合线6与所述晶元7连接的一端的表面为非光滑面；
其中，所述非光滑面为设有纹路的表面。更具体的，将键合线6与晶元7连接的一端的表面设为非光滑面，可以增加键合线6其键合处与环氧塑封料5的结合力，从而尽可能减少该位置的开裂；同时，在工艺成本允许的情况下增加器件中环氧塑封料5的厚度，进而增加环氧塑封料5耐受水汽压力的阈值极限。
作为一种示例，所述环氧塑封料5与所述铜基板1之间设有粘接层8，所述环氧塑封料5通过所述粘接层8与所述铜基板1连接；
其中，所述粘接层8包含有氢氧化铜和氧化亚铜。更具体的，为了进一步防止因为器件内部进水，导致器件内部各个组成部的界面分层的问题发生，环氧塑封料5与铜基板1之间设有粘接层8，以此增加这两个组成部之间的粘黏性。
作为一种示例，所述铜基板1的表面含有氢氧化铜和氧化亚铜，且不含有氧化铜。
更具体的，在铜基板1的制备中，将铜合金的铜基板1放在烘箱内进行烘烤，烘烤温度为175℃；烘烤后放置于干燥箱内保存，在烘烤3～6min后，铜合金的铜基板1的表面成分就主要由Cu(OH)2和Cu2O组成。需要说明的是，烘烤时间不能超过15分钟以上，否则表面会出现氧化铜。而在使用粘接层8的前提下，氧化铜的存在会显著降低环氧塑封料5与铜基板1之间的粘接力。
需要说明的是，在其他实施例中，铜基板1在与引脚4连接的地方设有连接凸起部，此连接凸起部的高度与粘接层8的厚度相同。此时，由于引脚4不会触碰到粘接层8。
作为一种示例，还包括焊料层3；
所述晶元7通过所述焊料层3与所述铜基板1连接。更具体的，晶元7连接在焊料层3远离铜基板1的一面上。需要说明的是，在其他实施例中，铜基板1的中部设有凸台，凸台的高度与粘接层8的厚度相同。此时，焊料层3不会与粘接层8触碰，进而晶元7也不会触碰到粘接层8。
作为一种示例，所述气密层2由玻璃材料制成。更具体的，玻璃材料具有良好的化学稳定性、抗氧化性、电绝缘性和致密性。当玻璃气密层2和铜基板1之间采用压缩密封的方式进行密封连接时，可以不需要其他化合物的辅助。
需要说明的是，对于方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明实施例并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明实施例，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作并不一定是本发明实施例所必须的。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。
以上对本发明所提供的一种器件的封装结构，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种器件的封装结构，其特征在于，包括：铜基板、气密层、环氧塑封料和引脚；
所述引脚和所述环氧塑封料均与所述铜基板连接；
所述环氧塑封料上设有容置槽；其中，所述容置槽的槽口朝向所述铜基板；
所述环氧塑封料上设有供所述引脚伸入所述容置槽内部的外引开口；其中，部分所述引脚通过所述外引开口伸入所述容置槽的内部，形成内部引脚；
所述容置槽内填充有所述气密层；其中，所述气密层将所述内部引脚完全贴合覆盖，且所述气密层用于填充所述环氧塑封料和所述引脚之间的间隙。
2.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述气密层与所述铜基板之间采用压缩密封的方式实现密封连接；
或所述气密层与所述内部引脚之间采用压缩密封的方式实现密封连接。
3.根据权利要求2所述的封装结构，其特征在于，所述铜基板和所述引脚的膨胀系数均大于所述气密层的膨胀系数。
4.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述封装结构还包括键合线和晶元；
所述键合线的一端与所述内部引脚连接，另一端与所述晶元连接；其中，所述键合线和所述晶元均通过所述环氧塑封料进行塑封。
5.根据权利要求4所述的封装结构，其特征在于，所述键合线与所述内部引脚连接的部分设在所述气密层内。
6.根据权利要求4所述的封装结构，其特征在于，所述键合线与所述晶元连接的一端的表面设有纹路。
7.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述环氧塑封料与所述铜基板之间设有粘接层，所述环氧塑封料通过所述粘接层与所述铜基板连接；
其中，所述粘接层包含有氢氧化铜和氧化亚铜。
8.根据权利要求7所述的封装结构，其特征在于，所述铜基板的表面含有氢氧化铜和氧化亚铜，且不含有氧化铜。
9.根据权利要求4所述的封装结构，其特征在于，还包括焊料层；
所述晶元通过所述焊料层与所述铜基板连接。
10.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述气密层由玻璃材料制成。
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