CN205944072U - 半导体功率器件封装结构 - Google Patents
半导体功率器件封装结构 Download PDFInfo
- Publication number
- CN205944072U CN205944072U CN201620822002.3U CN201620822002U CN205944072U CN 205944072 U CN205944072 U CN 205944072U CN 201620822002 U CN201620822002 U CN 201620822002U CN 205944072 U CN205944072 U CN 205944072U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- packaging structure
- power device
- metal layer
- semiconductor power
- layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/484—Connecting portions
- H01L2224/48463—Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a ball bond
- H01L2224/48465—Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a ball bond the other connecting portion not on the bonding area being a wedge bond, i.e. ball-to-wedge, regular stitch
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
- H01L2224/732—Location after the connecting process
- H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
- H01L2224/73265—Layer and wire connectors
Landscapes
- Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
本发明公开了一种半导体功率器件封装结构。该封装结构包括：基板，基板的上表面形成有相互隔开的芯片区域和引线区域；金属层，包括形成于芯片区域上的第一金属层和形成于引线区域上的第二金属层；焊接层，形成于第一金属层之上；功率芯片，通过焊接层焊接在第一金属层上；连线，功率芯片通过连线与第二金属层电连接；密封层，包绕功率芯片和连线以形成封装结构。该半导体功率器件封装结构制作工艺简单，成本低廉，可以实现多个功率芯片的组合，甚至与系统电路中的其他元器件集成与同一块绝缘基板上，形成完全集成的电路板，以满足不同的应用需求。
Description
技术领域
本公开涉及半导体领域，具体地，涉及一种半导体功率器件封装结构。
背景技术
在现有功率器件中，TO结构是一种常见的封装形式。当前主流的半导体功率器件如IGBT，MOSFET等，都有TO形式的封装产品。在这种封装产品中，金属基岛的面积较小，一般只能封装1-2颗芯片。而在现代电力电子电路系统中，电路结构往往非常复杂，一个电路中常常需要使用多个功率器件，每一个功率器件都通过各自的引脚连接到电路中，有时候每一个器件都需要独立的散热器，系统的体积非常大，不利于集成。
实用新型内容
本公开的目的是提供一种结构简单且可集成的半导体功率器件封装结构。
为了实现上述目的，本公开提供一种半导体功率器件封装结构，该封装结构包括：基板，所述基板的上表面形成有相互隔开的芯片区域和引线区域；金属层，包括形成于所述芯片区域上的第一金属层和形成于所述引线区域上的第二金属层；焊接层，形成于所述第一金属层之上；功率芯片，通过所述焊接层焊接在所述第一金属层上；连线，所述功率芯片通过所述连线与所述第二金属层电连接；密封层，所述密封层包绕所述功率芯片和连线以形成封装结构。
可选地，所述芯片区域具有多个上下贯穿的通孔，所述第一金属层延伸至所述通孔的侧壁，所述焊接层延伸至所述通孔内部以填充所述通孔。
可选地，所述第一金属层延伸至所述基板的下表面，所述焊接层延伸至所述基板的下表面的一侧。
可选地，所述第一金属层、所述焊接层、以及所述功率芯片分别为多个，且一一对应。
可选地，所述连线为铝线。
可选地，所述焊接层的材料为铅锡合金。
可选地，所述第一金属层和所述第二金属层的材料为铜。
可选地，所述密封层的材料为胶质材料。
通过上述技术方案，采用同一块基板上与功率芯片隔离开的金属层作为功率芯片的电极的引出与外电路相连，并不使用引脚。这样，避免了对引脚进行裁剪、弯折工艺时对封装结构造成的可能的损坏。另外，本公开的半导体功率器件封装结构可以实现多个功率芯片的组合，甚至能够将功率芯片与系统电路中的其他元器件集成于同一基板上，以满足不同的应用需求。并且，本公开的封装结构制作工艺简单，成本低廉，其尺寸和电路结构可以根据需要任意修改。
本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
图1是现有技术中的半导体功率器件TO封装结构的侧视图；
图2是本公开提供的半导体功率器件封装结构的第一种实施方式的侧视图；
图3是本公开提供的半导体功率器件封装结构的第二种实施方式的侧视图；
图4是本公开提供的半导体功率器件封装结构的第三种实施方式的侧视图；
图5是本公开提供的半导体功率器件封装结构的图4所示实施方式的俯视图；
图6是本公开提供的半导体功率器件封装结构的第四种实施方式的俯视图；以及
图7是本公开提供的半导体功率器件封装结构的图6所示实施方式的电路示意图。
附图标记说明
101 金属基岛 102 焊接层 103 功率芯片
104 引脚 105 基板 106 金属连接线
107 塑封材料 201 基板 202 金属层
202a 第一金属层 202b 第二金属层 203 焊接层
204 功率芯片 205 连线 206 密封层
207 通孔
具体实施方式
以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常是指本公开提供的半导体功率器件封装结构正常使用的情况下定义的，具体地可参考图1至图4的图面方向。需要说明的是，这些方位词只用于说明本实用新型，并不用于限制本实用新型。
图1是现有技术中的半导体功率器件TO封装结构的侧视图。如图1所示，该封装结构中，基板105上具有金属基岛101，功率芯片103通过焊接层102焊接在金属基岛101上，并通过金属连接线106与引脚104(通常一个封装结构中的引脚104有多个)相连接。最后由塑封材料107将功率器件芯片103、金属基岛101和引脚104固定，形成一个完整的功率器件。
在应用中，通过将封装引脚104焊接到电路板上，功率芯片103自身所产生的损耗通过具有低热阻的金属基岛101散到环境中。通常情况下，金属基岛101还需要连接散热器才能保证足够的散热。TO封装的功率器件由于塑封模具相当昂贵，制造工艺复杂，导致成本高昂，而且只有少数几种标准的封装型号。当电路中需要使用多个功率器件时，每一个功率器件都需要通过各自的引脚连接到电路中，并且通常每一个功率器件都需要独立的散热器，导致系统的体积非常大，不利于集成。
本公开提供一种半导体功率器件封装结构。图2是本公开提供的半导体功率器件封装结构的第一种实施方式的侧视图。如图2所示，该封装结构可以包括基板201、金属层202、焊接层203、功率芯片204、连线205和密封层206。其中，基板201的上表面形成有相互隔开的芯片区域和引线区域。金属层202包括形成于芯片区域上的第一金属层202a和形成于引线区域上的第二金属层202b。焊接层203形成于第一金属层202a之上。功率芯片204通过焊接层203焊接在第一金属层202a上并通过连线205与第二金属层202b电连接。连线205可以通过打线的方式直接与第二金属层202b连接。密封层206包绕功率芯片204和连线205以形成封装结构。
其中，连线205可以为铝线。焊接层203的材料可以为铅锡合金。第一金属层202a和第二金属层202b的材料可以为铜。
通过上述技术方案，采用同一块基板上与功率芯片隔离开的金属层(第二金属层202b)作为功率芯片的电极的引出与外电路相连，并不使用引脚。因此，去除了引脚的制作工艺，从而避免了对引脚进行裁剪、弯折时对封装结构造成的可能的损坏。
另外，本公开的半导体功率器件封装结构可以实现多个功率芯片的组合，也就是，可以将多个功率芯片集成于同一基板上。甚至能够将功率芯片与系统电路中的其他元器件集成于同一基板上，以满足不同的应用需求。并且，本公开的封装结构制作工艺简单，成本低廉，其尺寸和电路结构可以根据需要任意修改。
图3是本公开提供的半导体功率器件封装结构的第二种实施方式的侧视图。如图3所示，芯片区域还可以具有多个上下贯穿的通孔207，第一金属层202a可以延伸至通孔207的侧壁，焊接层203可以延伸至通孔207内部以填充通孔207。
其中，可以先在基板201上通过常用技术制作一个或多个通孔207，然后再在带有通孔207的基板201上制作第一金属层202a。这样，第一金属层202a就可以延伸至通孔207的侧壁，但是并不将通孔207填满，基板201的下方可以不形成有第一金属层202a。接下来，在制作焊接层203时，可以用焊接层203将通孔207填满，基板201的下方可以不形成有焊接层203，如图3所示。
该实施方式中，功率芯片204产生的热量可以通过通孔207内的第一金属层202a和焊接层203从基板201的另一表面散发到环境中，因此，增加了散热面积，进一步提高了半导体功率器件封装结构的散热性能。
图4是本公开提供的半导体功率器件封装结构的第三种实施方式的侧视图。图5是本公开提供的半导体功率器件封装结构的图4所示实施方式的俯视图(密封层206未示出)。如图4所示，第一金属层202a还可以经由通孔207的侧壁延伸至基板201的下表面，焊接层203还可以经由通孔207内部延伸至基板201的下表面的一侧。
其中，与图3中的实施方式相似地，可以先在基板201上通过常用技术制作一个或多个通孔207，然后再在带有通孔207的基板201上制作第一金属层202a。与图3中的实施方式不同的是，第一金属层202a不仅可以延伸至通孔207的侧壁(并不将通孔207填满)，而且在基板201的下方也形成有第一金属层202a。基板201两个侧面的第一金属层202a可以呈对称性分布。接下来，在制作焊接层203时，焊接层203不仅将通孔207填满，还延伸至基板201的下方，基板201两个侧面的焊接层203也可以呈对称性分布。如图4所示。
该实施方式中，功率芯片产生的热量还能够通过基板201下表面的第一金属层202a和焊接层203散发出去，从而进一步增加了散热面积，提高了散热性能。
可以理解的是，在本公开的其他实施方式中，基板201下表面的焊接层203还可以在图4的基础上继续在下表面上延伸，以增大与环境的接触面积，提高散热性能。
如上所述，本公开提供的半导体功率器件封装结构的一个重要的优点是，基板的尺寸、芯片区域的位置和数量、连线区域的位置可以根据需要任意设计，也就是说，本公开提供的半导体功率器件封装结构可以将多个功率芯片集成到一块绝缘基板上，实现多个功率芯片的组合，甚至，可以将系统电路中的其它元器件也集成在该绝缘基板上，形成完全集成的电路板，以满足不同的应用需求。
也就是，在本公开的半导体功率器件封装结构中，第一金属层202a、焊接层203、以及功率芯片204分别为多个，且一一对应。图6是本公开提供的半导体功率器件封装结构的第四种实施方式的俯视图。图7是本公开提供的半导体功率器件封装结构的图6所示实施方式的电路示意图。如图6所示，在同一基板上集成了两个互连的IGBT功率芯片。各个电极之间通过连线连接在对应的金属层上，这样，将多个功率芯片(图6示出为两个)集成在了同一基板上。
将多个功率器件集成于同一基板，可以将散热器与基板201的下表面直接相连，满足散热的需求。如果将所需的功率器件全部集成于同一基板，也可以不设置单独的散热器，完全通过金属层202和焊接层203满足散热的需求。这样，大大减少了散热器的使用数量，缩小了整个电路系统的体积。
该实施方式中，将所需的功率器件全部集成于同一基板时，整个基板201及其中设置的功率器件处于相对稳定的状态，接下来并不需要太多工艺上的制作步骤，因此，密封层206也可以不采用塑封材料。例如，密封层206的材料可以为胶质材料，而采用绝缘的胶质材料制作密封层可以降低成本。
以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。
Claims (8)
1.一种半导体功率器件封装结构，其特征在于，该封装结构包括：
基板(201)，所述基板(201)的上表面形成有相互隔开的芯片区域和引线区域；
金属层(202)，包括形成于所述芯片区域上的第一金属层(202a)和形成于所述引线区域上的第二金属层(202b)；
焊接层(203)，形成于所述第一金属层(202a)之上；
功率芯片(204)，通过所述焊接层(203)焊接在所述第一金属层(202a)上；
连线(205)，所述功率芯片(204)通过所述连线(205)与所述第二金属层(202b)电连接；
密封层(206)，所述密封层(206)包绕所述功率芯片(204)和连线(205)以形成封装结构。
2.根据权利要求1所述的半导体功率器件封装结构，其特征在于，所述芯片区域具有多个上下贯穿的通孔(207)，所述第一金属层(202a)延伸至所述通孔(207)的侧壁，所述焊接层(203)延伸至所述通孔(207)内部以填充所述通孔(207)。
3.根据权利要求2所述的半导体功率器件封装结构，其特征在于，所述第一金属层(202a)延伸至所述基板(201)的下表面，所述焊接层(203)延伸至所述基板(201)的下表面的一侧。
4.根据权利要求1所述的半导体功率器件封装结构，其特征在于，所述第一金属层(202a)、所述焊接层(203)、以及所述功率芯片(204)分别为多个，且一一对应。
5.根据权利要求1所述的半导体功率器件封装结构，其特征在于，所述连线(205)为铝线。
6.根据权利要求1所述的半导体功率器件封装结构，其特征在于，所述焊接层(203)的材料为铅锡合金。
7.根据权利要求1所述的半导体功率器件封装结构，其特征在于，所述第一金属层(202a)和所述第二金属层(202b)的材料为铜。
8.根据权利要求1所述的半导体功率器件封装结构，其特征在于，所述密封层(206)的材料为胶质材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201620822002.3U CN205944072U (zh) | 2016-07-29 | 2016-07-29 | 半导体功率器件封装结构 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201620822002.3U CN205944072U (zh) | 2016-07-29 | 2016-07-29 | 半导体功率器件封装结构 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN205944072U true CN205944072U (zh) | 2017-02-08 |
Family
ID=57924933
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201620822002.3U Active CN205944072U (zh) | 2016-07-29 | 2016-07-29 | 半导体功率器件封装结构 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN205944072U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111211097A (zh) * | 2020-02-17 | 2020-05-29 | 珠海格力电器股份有限公司 | 一种功率半导体器件的封装模块和封装方法 |
-
2016
- 2016-07-29 CN CN201620822002.3U patent/CN205944072U/zh active Active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111211097A (zh) * | 2020-02-17 | 2020-05-29 | 珠海格力电器股份有限公司 | 一种功率半导体器件的封装模块和封装方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106129030B (zh) | 半导体芯片封装构件 | |
| US7928590B2 (en) | Integrated circuit package with a heat dissipation device | |
| CN101378040B (zh) | 半导体装置 | |
| US8669650B2 (en) | Flip chip semiconductor device | |
| US9190399B2 (en) | Thermally enhanced three-dimensional integrated circuit package | |
| CN109690761A (zh) | 具有高效热路径及模制底填充的堆叠式半导体裸片组合件 | |
| CN101174616A (zh) | 电路装置 | |
| CN105244347B (zh) | 一种嵌入式封装及封装方法 | |
| CN103811436A (zh) | 改进堆叠式封装结构中的逻辑芯片的热性能 | |
| CN203721707U (zh) | 芯片封装结构 | |
| CN108735721A (zh) | 半导体装置 | |
| CN103762185B (zh) | 半导体叠层封装方法 | |
| US9437587B2 (en) | Flip chip semiconductor device | |
| CN205944072U (zh) | 半导体功率器件封装结构 | |
| CN101882606B (zh) | 散热型半导体封装构造及其制造方法 | |
| CN203774286U (zh) | 一种带散热装置的pop封装 | |
| CN103295920B (zh) | 非绝缘型功率模块及其封装工艺 | |
| CN203871315U (zh) | 电子设备 | |
| CN103887187B (zh) | 半导体封装结构的形成方法 | |
| CN105489578A (zh) | 叠层芯片封装结构 | |
| CN202394887U (zh) | 具有堆叠芯片的半导体封装结构 | |
| CN105226040B (zh) | 一种硅基模块的封装结构及其封装方法 | |
| CN104617077A (zh) | 封装基板和集成电路芯片 | |
| CN212625552U (zh) | 半导体芯片封装结构与电子设备 | |
| CN208923104U (zh) | 基于qfn的芯片封装结构 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20191226 Address after: 518119 1 Yanan Road, Kwai Chung street, Dapeng New District, Shenzhen, Guangdong Patentee after: SHENZHEN BYD MICROELECTRONICS Co.,Ltd. Address before: BYD 518118 Shenzhen Road, Guangdong province Pingshan New District No. 3009 Patentee before: BYD Co.,Ltd. |
|
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 518119 No.1 Yan'an Road, Kuiyong street, Dapeng New District, Shenzhen City, Guangdong Province Patentee after: BYD Semiconductor Co.,Ltd. Address before: 518119 No.1 Yan'an Road, Kuiyong street, Dapeng New District, Shenzhen City, Guangdong Province Patentee before: BYD Semiconductor Co.,Ltd. Address after: 518119 No.1 Yan'an Road, Kuiyong street, Dapeng New District, Shenzhen City, Guangdong Province Patentee after: BYD Semiconductor Co.,Ltd. Address before: 518119 No.1 Yan'an Road, Kuiyong street, Dapeng New District, Shenzhen City, Guangdong Province Patentee before: SHENZHEN BYD MICROELECTRONICS Co.,Ltd. |
|
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |