CN210925986U - 一种倒装功率器件封装结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种倒装功率器件封装结构，基板顶部贴合有异形导电金属层，并且在异形导电金属层表面有通过热压成型凸起的导电柱，通过导电连接层将异形导电金属层和功率半导体芯片导电连接；功率半导体芯片的顶面成型有铝电极，并且在铝电极上键合有焊接金属球；异形导电金属层和功率半导体芯片表面设有绝缘层，将芯片和导电柱全部密封包裹，导电柱和焊接金属球顶部一部分裸露在绝缘层表面；采用新的贴片封装结构，能够实现功率半导体芯片垂直导电的性能；用料少，单颗封装成本低；使用异形导电金属层的导电柱导通电流，比传统封装结构中焊线工艺电流密度大；采用绝缘材料进行侧边保护，实现工艺简单，用量少，成本低。

Description

一种倒装功率器件封装结构

技术领域

本实用新型涉及半导体器件领域，尤其是涉及一种倒装功率器件封装结构。

背景技术

现有的功率半导体器件主要分为VDMOS、BJT、二极管，都是垂直导电的功率半导体器件，现有功率半导体贴片封装(SMT)，都是在固定框架上，通过固晶、焊线、塑封、电镀、成型五步主要工序，将功率半导体芯片封装在特定的贴片封装形式中。垂直导电的BJT、VDMOS、二极管等功率器件，由于芯片背面需要通过大电流，更是离不开这种封装结构。

这种结构缺点：1，封装外形体积大，不适合于穿戴电子设备和移动电子设备等要求小空间的电器；

2，成本高，体积大，采用的物料消耗大，成本高。

实用新型内容

本实用新型为克服上述情况不足，旨在提供一种能解决上述问题的技术方案。

一种倒装功率器件封装结构，具有层状结构，层状结构包括具有一定硬度材料的基板，基板顶部贴合有异形导电金属层，并且在异形导电金属层表面有通过热压成型凸起的导电柱，基板上的异形导电金属层一端设有功率半导体芯片，并且在异形导电金属层和功率半导体芯片之间设有导电连接层，通过导电连接层将异形导电金属层和功率半导体芯片导电连接；功率半导体芯片的顶面成型有铝电极，并且在铝电极上键合有焊接金属球；异形导电金属层和功率半导体芯片表面设有绝缘层，绝缘层填满在功率半导体芯片和导电柱的侧面和上面，将芯片和导电柱全部密封包裹，导电柱和焊接金属球顶部一部分裸露在绝缘层表面；裸露在绝缘层表面的导电柱和焊接金属球成型有切面，并且在切面上设有易焊金属保护层。

作为本实用新型进一步的方案：基板为具有硬度的金属、硅、陶瓷、蓝宝石、玻璃其中一种材料。

作为本实用新型进一步的方案：功率半导体芯片厚度比导电柱凸起部分高度低1-1000um。

作为本实用新型进一步的方案：铝电极上的焊接金属球通过超声键合方式成型安装，焊接金属球为合金材料的金/铜/铝/银。

作为本实用新型进一步的方案：绝缘层为环氧树脂、硅胶、陶瓷、光刻胶、聚酰亚胺绝缘材料。

作为本实用新型进一步的方案：导电柱和焊接金属球露出的切面上的易焊金属保护层厚度为1～200um，并且易焊金属保护层为主要成分是锡的易焊多层金属或金属合金。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型采用新的贴片封装结构，能够实现功率半导体芯片垂直导电的性能，封装外形尺寸只比半导体芯片略大，达到芯片级封装尺寸；用料少，单颗封装成本低；使用异形导电金属层的导电柱导通电流，比传统封装结构中焊线工艺电流密度大；采用绝缘材料进行侧边保护，实现工艺简单，用量少，成本低。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型中的结构示意图。

图中：0基板，1异形导电金属层，2导电柱，3导电连接层，4功率半导体芯片，5铝电极，6焊接金属球，7易焊金属保护层，8绝缘层，9切面。

具体实施方式

下面将对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1，本实用新型实施例中，请参阅图1，本实用新型实施例中，一种倒装功率器件封装结构，具有层状结构，层状结构包括具有一定硬度材料的基板0，基板0顶部贴合有异形导电金属层1，并且在异形导电金属层1表面有通过热压成型凸起的导电柱2，基板0上的异形导电金属层1一端设有功率半导体芯片4，并且在异形导电金属层1和功率半导体芯片4之间设有导电连接层3，通过导电连接层3将异形导电金属层1和功率半导体芯片4导电连接；功率半导体芯片4的顶面成型有铝电极5，并且在铝电极5上键合有焊接金属球6；异形导电金属层1和功率半导体芯片4表面设有绝缘层8，绝缘层8填满在功率半导体芯片1和导电柱2的侧面和上面，将功率半导体芯片1和导电柱2全部密封包裹，导电柱2和焊接金属球6顶部一部分裸露在绝缘层8表面；裸露在绝缘层8表面的导电柱2和焊接金属球3顶面成型有切面9，并且在切面9上设有易焊金属保护层7；通过基板0上的异形导电金属层1的一个或多个凸起导电柱2将功率半导体芯片4下面的一个或多个电极连接层通过的电流导入到上面，使得功率半导体芯片4封装后所有的导电电极焊盘在同一侧，适合贴片焊接的要求；

绝缘层8为环氧树脂、硅胶、陶瓷、光刻胶、聚酰亚胺绝缘材料；绝缘层具有如下制作工艺：绝缘层为绝缘材料，绝缘材料覆盖在半导体芯片4和导电柱2表面，得到雏形绝缘层；采用研磨的方式将雏形绝缘表面不平整部分加工，得到发展绝缘层；采用研磨的方式去除部分导电柱2和焊接金属球6，露出的部分进行研磨切面，使得到导电柱2和金属球顶层6表面水平对齐，得到完整的绝缘层；绝缘层8采用绝缘材料进行侧边保护，实现工艺简单，用量少，成本低。

进一步，更优选地：基板0为具有硬度的金属、硅、陶瓷、蓝宝石、玻璃其中一种材料。

更优选地：功率半导体芯片4厚度比导电柱凸起部分高度低1-1000um。

更优选地：铝电极5上的焊接金属球6通过超声键合方式成型安装，焊接金属球6为合金材料的金/铜/铝/银。

更优选地：导电柱2和焊接金属球6露出的切面上的易焊金属保护层9厚度为1～200um，并且易焊金属保护层9为主要成分是锡的易焊多层金属或金属合金。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。

Claims (6)

1.一种倒装功率器件封装结构，具有层状结构，其特征在于，层状结构包括具有一定硬度材料的基板，基板顶部贴合有异形导电金属层，并且在异形导电金属层表面有通过热压成型凸起的导电柱，基板上的异形导电金属层一端设有功率半导体芯片，并且在异形导电金属层和功率半导体芯片之间设有导电连接层，通过导电连接层将异形导电金属层和功率半导体芯片导电连接；功率半导体芯片的顶面成型有铝电极，并且在铝电极上键合有焊接金属球；异形导电金属层和功率半导体芯片表面设有绝缘层，绝缘层填满在功率半导体芯片和导电柱的侧面和上面，将芯片和导电柱全部密封包裹，导电柱和焊接金属球顶部一部分裸露在绝缘层表面；裸露在绝缘层表面的导电柱和焊接金属球成型有切面，并且在切面上设有易焊金属保护层。

2.根据权利要求1所述的一种倒装功率器件封装结构，其特征在于，基板为具有硬度的金属、硅、陶瓷、蓝宝石、玻璃其中一种材料。

3.根据权利要求1所述的一种倒装功率器件封装结构，其特征在于，功率半导体芯片厚度比导电柱凸起部分高度低1-1000um。

4.根据权利要求1所述的一种倒装功率器件封装结构，其特征在于，铝电极上的焊接金属球通过超声键合方式成型安装，焊接金属球为合金材料的金/铜/铝/银。

5.根据权利要求1所述的一种倒装功率器件封装结构，其特征在于，绝缘层为环氧树脂、硅胶、陶瓷、光刻胶、聚酰亚胺绝缘材料。

6.根据权利要求1所述的一种倒装功率器件封装结构，其特征在于，导电柱和焊接金属球露出的切面上的易焊金属保护层厚度为1～200um，并且易焊金属保护层为主要成分是锡的易焊多层金属或金属合金。

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