CN211265442U - 一种新型耐高温的碳化硅器件封装结构 - Google Patents
一种新型耐高温的碳化硅器件封装结构 Download PDFInfo
- Publication number
- CN211265442U CN211265442U CN202020183304.7U CN202020183304U CN211265442U CN 211265442 U CN211265442 U CN 211265442U CN 202020183304 U CN202020183304 U CN 202020183304U CN 211265442 U CN211265442 U CN 211265442U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- chip
- copper
- layer
- high temperature
- nano silver
- 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
Images
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
- H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
- H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
- H01L2224/321—Disposition
- H01L2224/32151—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/32221—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/32225—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
Landscapes
- Die Bonding (AREA)
Abstract
本实用新型涉及半导体技术领域，尤其是涉及一种新型耐高温的碳化硅器件封装结构。该新型耐高温的碳化硅器件封装结构包括：金属外壳、电极管脚、键合线、芯片、上纳米银焊层、覆铜陶瓷基板、下纳米银焊层；所述覆铜陶瓷基板通过下纳米银焊层连接于金属外壳的内侧底部；所述芯片通过上纳米银焊层连接于所述覆铜陶瓷基板上；所述芯片通过键合线与所述电极管脚连接。本实用新型解决目前钎焊与塑封工艺造成碳化硅器件无法工作在200℃以上的高温环境下的技术问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及半导体技术领域，尤其是涉及一种新型耐高温的碳化硅器件封装结构。
背景技术
随着微电子技术的发展，传统的硅和砷化镓半导体材料出于本身结构和特性的原因，在高温、高频、光电，大功率及抗辐射等方面越来越显示出其不足和局限性。众所周知，硅器件难以在高于200℃的高温下工作，特别是当高的工作温度、大功率、高频、及强辐射环境条件下并存时，硅器件就无法“胜任”。碳化硅具有禁带宽度大，击穿电场高，电子饱和漂移速度高，热导率大等良好特性，这就决定了它具有在高温、高电压、高频等条件下工作的良好性质。传统器件的封装焊接主要采用钎焊方式，将器件与金属支架或基板焊接在一起，之后将整个器件进行塑封封装。由于碳化硅器件是可以耐受200℃以上高温的，而传统的钎焊工艺以及塑封外壳，都无法使器件工作在200℃以上的高温应用环境当中，这使得碳化硅器件的应用环境受到了限制。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本实用新型的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种新型耐高温的碳化硅器件封装结构，以解决现有技术中存在的技术问题。
为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
第一方面，本实用新型提供一种新型耐高温的碳化硅器件封装结构，其包括：金属外壳、电极管脚、键合线、芯片、上纳米银焊层、覆铜陶瓷基板、下纳米银焊层；
所述覆铜陶瓷基板通过下纳米银焊层连接于金属外壳的内侧底部；
所述芯片通过上纳米银焊层连接于所述覆铜陶瓷基板上；
所述芯片通过键合线与所述电极管脚连接，所述电极管脚穿过所述金属外壳延伸至外部。
作为一种进一步的技术方案，所述覆铜陶瓷基板包括：上铜层、陶瓷层和下铜层；
所述上铜层设置于所述陶瓷层的上表面，所述芯片通过上纳米银焊层连接于所述上铜层；
所述下铜层设置于所述陶瓷层的下表面，所述下铜层通过下纳米银焊层连接于金属外壳的内侧底部。
作为一种进一步的技术方案，所述陶瓷层的具有伸出于所述上铜层和下铜层的延伸边缘。
作为一种进一步的技术方案，所述芯片为碳化硅MOSFET芯片或者碳化硅二极管芯片或者碳化硅IGBT芯片。
作为一种进一步的技术方案，所述金属外壳包括：连接部和封装壳体；
所述连接部连接于封装壳体的底部；
所述封装壳体具有容纳空间。
作为一种进一步的技术方案，所述封装壳体的内部填充有惰性气体。
第二方面，本实用新型还提供一种制备所述的新型耐高温的碳化硅器件封装结构的方法，其包括如下步骤：
覆铜陶瓷基板与金属外壳烧结，覆铜陶瓷基板通过纳米银焊层焊接于金属外壳的内侧底部；
芯片烧结，芯片通过上纳米银焊层连接于覆铜陶瓷基板上；
芯片通过键合线与所述电极管脚连接；
金属外壳在氮气环境中封帽；
对封帽后的封装结构进行测试。
采用上述技术方案，本实用新型具有如下有益效果：
1.本实用新型中采用金属管壳代替了原有的塑封封装。
2.本实用新型内部焊接的材料采用了耐高温的纳米银焊料。
3.本实用新型中通过内置覆铜陶瓷基板，实现了内部芯片底部与管壳绝缘目的，传统方案是芯片直接与金属框架焊接在一起。
4.本实用新型金属封装内部填充氮气等惰性气体，起到进一步保护器件与增强绝缘的目的。
5.本实用新型解决目前钎焊与塑封工艺造成碳化硅器件无法工作在200℃以上的高温环境下的技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型实施例提供的新型耐高温的碳化硅器件封装结构的立体图；
图2为本实用新型实施例提供的新型耐高温的碳化硅器件封装结构的内部示意图；
图3为本实用新型实施例提供的新型耐高温的碳化硅器件封装结构的俯视图；
图4为本实用新型实施例提供的新型耐高温的碳化硅器件封装结构的剖视图；
图标：1-下纳米银焊层；2-下铜层；3-陶瓷层；4-上铜层；5-芯片；6-金属外壳；7-电极管脚；8-键合线；9-上纳米银焊层。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
以下结合附图对本实用新型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实用新型，并不用于限制本实用新型。
实施例一
结合图1至图4所示，本实施例提供一种新型耐高温的碳化硅器件封装结构，其包括：金属外壳6、电极管脚7、键合线8、芯片5、上纳米银焊层9、覆铜陶瓷基板、下纳米银焊层1；所述覆铜陶瓷基板通过下纳米银焊层1连接于金属外壳6的内侧底部；所述芯片5通过上纳米银焊层9连接于所述覆铜陶瓷基板上；所述芯片5通过键合线8与所述电极管脚7连接，所述电极管脚7穿过所述金属外壳6延伸至外部(三个电极管脚7)。解决目前钎焊与塑封工艺造成碳化硅器件无法工作在200℃以上的高温环境下的技术问题。
本实施例中，作为一种进一步的技术方案，所述覆铜陶瓷基板包括：上铜层4、陶瓷层3和下铜层2；所述上铜层4设置于所述陶瓷层3的上表面，所述芯片5通过上纳米银焊层9连接于所述上铜层4；所述下铜层2设置于所述陶瓷层3的下表面，所述下铜层2通过下纳米银焊层1连接于金属外壳6的内侧底部。
本实施例中，作为一种进一步的技术方案，所述陶瓷层3的具有伸出于所述上铜层4和下铜层2的延伸边缘，例如：上铜层4、陶瓷层3和下铜层2均为长方形，其中陶瓷层3的长度和宽度分别大于上铜层4和下铜层2的长度和宽度。
本实施例中，作为一种进一步的技术方案，所述芯片5为碳化硅MOSFET芯片或者碳化硅二极管芯片或者碳化硅IGBT芯片。
本实施例中，作为一种进一步的技术方案，内部可以通过并联或者串联器件等方式形成不同电流规格或者不同的电路拓扑结构。
本实施例中，作为一种进一步的技术方案，所述金属外壳6包括：连接部和封装壳体(立方体盒体)；所述连接部连接于封装壳体的底部；所述封装壳体具有容纳空间。
本实施例中，作为一种进一步的技术方案，所述封装壳体的内部填充有惰性气体，例如氮气。
实施例二
本实施例还提供一种制备所述的新型耐高温的碳化硅器件封装结构的方法，其包括如下步骤：
覆铜陶瓷基板与金属外壳6烧结，覆铜陶瓷基板通过纳米银焊层焊接于金属外壳6的内侧底部；
芯片5烧结，芯片5通过上纳米银焊层9连接于覆铜陶瓷基板上；
芯片5通过键合线8与所述电极管脚7连接；
金属外壳6在氮气环境中封帽；
对封帽后的封装结构进行测试。
采用上述技术方案，本实用新型具有如下优点：
本实用新型中采用金属管壳代替了原有的塑封封装。
本实用新型内部焊接的材料采用了耐高温的纳米银焊料。
本实用新型中通过内置覆铜陶瓷基板，实现了内部芯片5底部与管壳绝缘目的，传统方案是芯片5直接与金属框架焊接在一起。
本实用新型金属封装内部填充氮气等惰性气体，起到进一步保护器件与增强绝缘的目的。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。
Claims (6)
1.一种新型耐高温的碳化硅器件封装结构，其特征在于，包括：金属外壳、电极管脚、键合线、芯片、上纳米银焊层、覆铜陶瓷基板、下纳米银焊层；
所述覆铜陶瓷基板通过下纳米银焊层连接于金属外壳的内侧底部；
所述芯片通过上纳米银焊层连接于所述覆铜陶瓷基板上；
所述芯片通过键合线与所述电极管脚连接，所述电极管脚穿过所述金属外壳延伸至外部。
2.根据权利要求1所述的新型耐高温的碳化硅器件封装结构，其特征在于，所述覆铜陶瓷基板包括：上铜层、陶瓷层和下铜层；
所述上铜层设置于所述陶瓷层的上表面，所述芯片通过上纳米银焊层连接于所述上铜层；
所述下铜层设置于所述陶瓷层的下表面，所述下铜层通过下纳米银焊层连接于金属外壳的内侧底部。
3.根据权利要求2所述的新型耐高温的碳化硅器件封装结构，其特征在于，所述陶瓷层的具有伸出于所述上铜层和下铜层的延伸边缘。
4.根据权利要求1所述的新型耐高温的碳化硅器件封装结构，其特征在于，所述芯片为碳化硅MOSFET芯片或者碳化硅二极管芯片或者碳化硅IGBT芯片。
5.根据权利要求1所述的新型耐高温的碳化硅器件封装结构，其特征在于，所述金属外壳包括：连接部和封装壳体；
所述连接部连接于封装壳体的底部；
所述封装壳体具有容纳空间。
6.根据权利要求5所述的新型耐高温的碳化硅器件封装结构，其特征在于，所述封装壳体的内部填充有惰性气体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202020183304.7U CN211265442U (zh) | 2020-02-19 | 2020-02-19 | 一种新型耐高温的碳化硅器件封装结构 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202020183304.7U CN211265442U (zh) | 2020-02-19 | 2020-02-19 | 一种新型耐高温的碳化硅器件封装结构 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN211265442U true CN211265442U (zh) | 2020-08-14 |
Family
ID=71961765
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202020183304.7U Active CN211265442U (zh) | 2020-02-19 | 2020-02-19 | 一种新型耐高温的碳化硅器件封装结构 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN211265442U (zh) |
-
2020
- 2020-02-19 CN CN202020183304.7U patent/CN211265442U/zh active Active
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7948069B2 (en) | Surface mountable hermetically sealed package | |
| CN105914185B (zh) | 一种碳化硅功率器件的封装结构及封装方法 | |
| JP6475918B2 (ja) | パワーモジュール | |
| CN109411370A (zh) | 一种倒装焊芯片的htcc系统级封装结构及封装方法 | |
| CN114883284A (zh) | 碳化硅芯片的耐高温封装结构及其制备方法 | |
| CN113517237B (zh) | 一种全桥直接水冷SiC车用模块 | |
| CN211265442U (zh) | 一种新型耐高温的碳化硅器件封装结构 | |
| CN206947320U (zh) | 一种电子装置封装外壳 | |
| CN211555856U (zh) | 一种半导体封装器件及组合半导体封装器件 | |
| CN111146153A (zh) | 一种新型耐高温的碳化硅器件封装结构及制备方法 | |
| CN108807316A (zh) | 半导体封装结构及半导体器件 | |
| CN206931584U (zh) | 一种半导体功率器件用金属外壳 | |
| CN208173593U (zh) | 金属封装串联结构二极管 | |
| CN213816143U (zh) | 一种叠层引线端子及采用该引线端子的功率模块 | |
| CN212517200U (zh) | 一种高压功率半导体芯片的封装结构 | |
| CN212209492U (zh) | 功率模块 | |
| CN209607736U (zh) | 插层dbc功率模块 | |
| CN217588915U (zh) | 半导体器件的封装结构以及电子设备 | |
| CN214672580U (zh) | 集成晶闸管模块的新型封装结构 | |
| CN220400580U (zh) | 高效散热单元式分立器件 | |
| CN220382090U (zh) | 一种单元式塑封模块 | |
| CN214672582U (zh) | 集成igbt模块的新型封装结构 | |
| CN211605145U (zh) | 一种碳化硅芯片在to-220中的封装结构 | |
| CN218647918U (zh) | 一种低电感的SiC功率模块封装结构 | |
| CN220856562U (zh) | 一种平面型sic芯片结构 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |