CN213716885U - 氮化镓半导体器件封装件 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种氮化镓半导体器件封装件，氮化镓半导体器件封装件包括基板、密封材料和氮化镓半导体器件；基板上设置有源极端子、栅极端子和漏极端子；氮化镓半导体器件包括硅衬底、外延层、源极金属、栅极金属和漏极金属；外延层制作在硅衬底上，源极金属、栅极金属和漏极金属均位于外延层上，硅衬底的背面设置有金属层；硅衬底和外延层上贯穿地设置有穿硅通孔，穿硅通孔内设置有电气互连件，电气互连件将源极金属与金属层电连接，金属层与源极端子电连接；漏极金属连接有第一桥接铜片，第一桥接铜片穿过密封材料后与漏极端子电连接；栅极金属与栅极端子电连接。氮化镓半导体器件封装件采用硅衬底且导热性能好。

Description

氮化镓半导体器件封装件

技术领域

本实用新型涉及半导体技术领域，具体地说，是涉及一种氮化镓半导体器件封装件。

背景技术

氮化镓半导体器件在功率放大领域具有非常广泛的应用前景，但是氮化镓半导体器件功率密度高，结温高，会影响器件效率。现有的氮化镓半导体器件主要采用高导热系数的SiC或者金刚石作为衬底。但是SiC或者金刚石的成本高昂，许多厂商多采用Si衬底作为替代方案，但Si导热系数低，不利于散热。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种采用硅衬底且导热性能好的氮化镓半导体器件封装件。

为实现上述第一目的，本实用新型提供一种氮化镓半导体器件封装件，包括基板、密封材料和氮化镓半导体器件；密封材料将氮化镓半导体器件包裹在基板上；基板上设置有源极端子、栅极端子和漏极端子；氮化镓半导体器件包括硅衬底、外延层、源极金属、栅极金属和漏极金属；外延层制作在硅衬底上，源极金属、栅极金属和漏极金属均位于外延层上，硅衬底的背面设置有金属层；硅衬底和外延层上贯穿地设置有穿硅通孔，穿硅通孔内设置有电气互连件，电气互连件将源极金属与金属层电连接，金属层与源极端子电连接；漏极金属连接有第一桥接铜片，第一桥接铜片穿过密封材料后与漏极端子电连接；栅极金属与栅极端子电连接。

由上述方案可见，氮化镓半导体器件为横向器件，采用硅穿孔技术将源极引到背面，正面大部分区域留给漏极，同时正面采用铜片桥接(copper clip)的方法将漏极金属引至相应的端子，采用硅衬底可以降低成本，另外，采用硅衬底的基础上桥接铜片可以加强热传导，降低热阻，达到良好的散热效果，同时桥接铜片通流截面积大，可以减小寄生电感和寄生电阻。

一个优选的方案是，栅极金属连接有第二桥接铜片，第二桥接铜片穿过密封材料连接至栅极端子。

由此可见，可以进一步降低热阻，达到良好的散热效果。

进一步的方案是，第二桥接铜片与栅极金属通过焊料焊接的方式或者通过超声键合的方式连接。

一个优选的方案是，栅极金属通过打线引出。

一个优选的方案是，漏极金属占氮化镓半导体器件的正面的面积大于源极金属占氮化镓半导体器件的正面的面积，漏极金属占氮化镓半导体器件的正面的面积大于栅极金属占氮化镓半导体器件的正面的面积。

由此可见，正面的大部分区域留给了漏极金属，可进一步提高散热效果。

一个优选的方案是，第一桥接铜片与漏极金属通过焊料焊接的方式或者通过超声键合的方式连接。

一个优选的方案是，第一桥接铜片的厚度在200微米至1毫米范围内。

由此可见，第一桥接铜片采用厚铜可以加强热传导，且增大了桥接铜片的通流截面积，减小寄生电感和寄生电阻。

一个优选的方案是，基板为铜基板。

一个优选的方案是，第一桥接铜片包括依次连接的漏极金属连接段、第一折弯段、平行连接段、第二折弯段和端子连接段，平行连接段平行且高于漏极金属连接段，第一折弯段与漏极金属连接段之间、第一折弯段与平行连接段之间、第二折弯段与平行连接段之间以及第二折弯段与端子连接段均呈钝角设置。

附图说明

图1是本实用新型氮化镓半导体器件封装件的截面图。

以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

具体实施方式

参见图1，氮化镓半导体器件3封装件包括基板1、密封材料2和氮化镓半导体器件3，密封材料2将氮化镓半导体器件3包裹在基板1上，基板1为铜基板1,基板1上设置有源极端子11、栅极端子(未图示)和漏极端子12。

氮化镓半导体器件3包括硅衬底4、外延层5、源极金属6、栅极金属(未图示)和漏极金属8。外延层5制作在硅衬底4上，源极金属6、栅极金属和漏极金属8均位于外延层5上，硅衬底4的背面41设置有金属层61。硅衬底4和外延层5上贯穿地设置有穿硅通孔31，穿硅通孔31内设置有电气互连件62，电气互连件62将源极金属6与金属层61电连接，金属层61与源极端子11通过焊料焊接的方式电连接在一起。漏极金属8连接有第一桥接铜片81，第一桥接铜片81穿过密封材料2后与漏极端子12电连接,第一桥接铜片81与漏极金属8通过焊料焊接的方式或者通过超声键合的方式连接。第一桥接铜片81的厚度在200微米至1毫米范围内。

第一桥接铜片81包括依次连接的漏极金属连接段811、第一折弯段812、平行连接段813、第二折弯段814和端子连接段815，平行连接段813平行且高于漏极金属连接段811，第一折弯段812与漏极金属连接段811之间、第一折弯段812与平行连接段813之间、第二折弯段814与平行连接段813之间以及第二折弯段814与端子连接段815之间均呈钝角设置。

可选地，栅极金属连接有第二桥接铜片，第二桥接铜片穿过密封材料2后与栅极端子电连接,第二桥接铜片与栅极金属通过焊料焊接的方式或者通过超声键合的方式连接。在其他实施例中，栅极金属也可以通过打线引出后与栅极端子连接。

漏极金属8占氮化镓半导体器件3的正面32的面积大于源极金属6占氮化镓半导体器件3的正面32的面积，漏极金属8占氮化镓半导体器件3的正面32的面积大于栅极金属占氮化镓半导体器件3的正面32的面积。

由上可见，氮化镓半导体器件为横向器件，采用硅穿孔技术将源极引到背面，正面大部分区域留给漏极，同时正面采用铜片桥接(copper clip)的方法将漏极金属引至相应的端子，采用硅衬底可以降低成本，另外，采用硅衬底的基础上桥接铜片可以加强热传导，降低热阻，达到良好的散热效果，同时桥接铜片通流截面积大，可以减小寄生电感和寄生电阻。

最后需要强调的是，以上仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种变化和更改，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.氮化镓半导体器件封装件，其特征在于，包括基板、密封材料和氮化镓半导体器件；

所述密封材料将所述氮化镓半导体器件包裹在所述基板上；

所述基板上设置有源极端子、栅极端子和漏极端子；

所述氮化镓半导体器件包括硅衬底、外延层、源极金属、栅极金属和漏极金属；

所述外延层制作在所述硅衬底上，所述源极金属、所述栅极金属和所述漏极金属均位于所述外延层上，所述硅衬底的背面设置有金属层；

所述硅衬底和所述外延层上贯穿地设置有穿硅通孔，所述穿硅通孔内设置有电气互连件，所述电气互连件将所述源极金属与所述金属层电连接，所述金属层与所述源极端子电连接；

所述漏极金属连接有第一桥接铜片，所述第一桥接铜片穿过所述密封材料后与所述漏极端子电连接；

所述栅极金属与所述栅极端子电连接。

2.根据权利要求1所述的氮化镓半导体器件封装件，其特征在于：

所述栅极金属连接有第二桥接铜片，所述第二桥接铜片穿过所述密封材料连接至所述栅极端子。

3.根据权利要求2所述的氮化镓半导体器件封装件，其特征在于：

所述第二桥接铜片与所述栅极金属通过焊料焊接的方式或者通过超声键合的方式连接。

4.根据权利要求1所述的氮化镓半导体器件封装件，其特征在于：

所述栅极金属通过打线引出。

5.根据权利要求1至4任一项所述的氮化镓半导体器件封装件，其特征在于：

所述漏极金属占所述氮化镓半导体器件的正面的面积大于所述源极金属占所述氮化镓半导体器件的正面的面积，所述漏极金属占所述氮化镓半导体器件的正面的面积大于所述栅极金属占所述氮化镓半导体器件的正面的面积。

6.根据权利要求1至4任一项所述的氮化镓半导体器件封装件，其特征在于：

所述第一桥接铜片与所述漏极金属通过焊料焊接的方式或者通过超声键合的方式连接。

7.根据权利要求1至4任一项所述的氮化镓半导体器件封装件，其特征在于：

所述第一桥接铜片的厚度在200微米至1毫米范围内。

8.根据权利要求1至4任一项所述的氮化镓半导体器件封装件，其特征在于：

所述基板为铜基板。

9.根据权利要求1至4任一项所述的氮化镓半导体器件封装件，其特征在于：

所述第一桥接铜片包括依次连接的漏极金属连接段、第一折弯段、平行连接段、第二折弯段和端子连接段，所述平行连接段平行且高于所述漏极金属连接段，所述第一折弯段与所述漏极金属连接段之间、所述第一折弯段与所述平行连接段之间、所述第二折弯段与所述平行连接段之间以及所述第二折弯段与所述端子连接段均呈钝角设置。

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