一种高导热的功率器件封装结构和制作方法技术

技术编号:14117195 阅读:15 留言:0更新日期:2016-12-08 00:13
本发明专利技术公开了一种高导热的功率器件封装结构,功率器件通过金硅或金锗共晶层连接到热沉上,功率器件的衬底为非硅和非锗衬底;同时也公开了该结构的制作方法,包括步骤1,功率器件背金和热沉镀层处理;步骤2,将经过背金处理的功率器件以及镀层处理的热层,进行金硅或金锗共晶焊。本发明专利技术通过优化非硅和非锗衬底功率器件背金工艺和热沉镀层工艺,实现高导热的金硅共金焊,可以满足大功率散热需求的低成本封装方法。

一种高导热的功率器件封装结构和制作方法

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种高导热的功率器件封装结构和制作方法,属于封装

技术介绍
功率半导体器件在现代社会中被广泛应用,已从传统的工业控制、通信、计算机、消费电子、汽车等领域迈向新能源、轨道交通、智能电网、变频家电等诸多产业。传统的功率半导体封装技术是采用铅或无铅合金把器件的一个端面贴合在热沉衬底上,另外的端面与铝线楔或金线键合在一起。大功率和高击穿电压的功率器件如射频功放管、高压MOS开关管、激光器等也越来越多的采用非硅材料,如氮化镓、碳化硅、砷化镓等。功率器件封装具有高可靠性和高散热的要求,非硅衬底功率器件一般采用金锡焊片贴合到热沉衬底上,金锡焊层热导率为57W/m*K,一般厚度大于20微米,导热性能较差,且焊层中锡在功率器件工作高温环境中易老化变脆导致可靠性失效。
技术实现思路
为了解决上述技术问题,本专利技术提供了一种高导热的功率器件封装结构和制作方法。为了达到上述目的,本专利技术所采用的技术方案是:一种高导热的功率器件封装结构,功率器件通过金硅或金锗共晶层连接到热沉上,功率器件的衬底为非硅和非锗衬底。金硅或金锗共晶层厚度为0.5 um -5um。一种高导热的功率器件封装结构的制作方法,包括以下步骤:步骤1,功率器件背金和热沉镀层处理;功率器件背金的过程为:S11)在功率器件的衬底背面沉积金层;S12)在金层上沉积硅层/锗层;S13)在硅层/锗层上沉积金层;热沉镀层的过程为:S21)在热沉上镀阻挡层;S22)在阻挡层上面沉积金层;步骤2,将经过背金处理的功率器件以及镀层处理的热层,进行金硅或金锗共晶焊。硅层/锗层采用溅射或等离子加强化学气相淀积方式沉积。硅层/锗层的厚度为0.5 um -5um。本专利技术所达到的有益效果:本专利技术通过优化非硅和非锗衬底功率器件背金工艺和热沉镀层工艺,实现高导热的金硅共金焊,可以满足大功率散热需求的低成本封装方法。附图说明图1为功率器件封装的结构示意图。图2为衬底背面沉积金层的结构示意图。图3为金层上沉积硅层/锗层的结构示意图。图4为硅层/锗层上沉积金层的结构示意图。图5为热沉上镀阻挡层的结构示意图。图6为阻挡层上面沉积金层的结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案,而不能以此来限制本专利技术的保护范围。如图1所示,一种高导热的功率器件封装结构,包括功率器件1和热沉5,功率器件1通过金硅或金锗共晶层7连接到热沉上。功率器件1的衬底2为非硅和非锗衬底,包括但不限于碳化硅、砷化镓、氧化铝、金刚石等,金硅或金锗共晶层7厚度为0.5 um -5um,热沉5可以是Cu、CPC、CuW、CMC等。上述结构采用金硅或金锗共晶层7实现非硅和非锗衬底功率器件贴片,金硅或金锗共晶层7具有非常高的热导率126W/m*K,材料特性稳定。上述功率器件封装结构制作方法,包括以下步骤:步骤1,功率器件1背金和热沉5镀层处理。功率器件1背金的过程为:S11)如图2所示,在功率器件1的衬底2背面沉积金层3;厚度为5000A~10um,最优厚度为2um。S12)如图3所示,在金层3上沉积硅层/锗层4;硅层/锗层4采用溅射或等离子加强化学气相淀积方式沉积。S13)如图4所示,在硅层/锗层4上沉积金层3;厚度为500A~10um,最优厚度为1000A。热沉5镀层的过程为:S21)如图5所示,在热沉5上镀阻挡层6;阻挡层6为镍层,厚度为1~10um,最优厚度为2um。S22)如图6所示,在阻挡层6上面沉积金层3;厚度为1000~10um,最优厚度为2000A。步骤2,将经过背金处理的功率器件1以及镀层处理的热层,进行金硅或金锗共晶焊。如果功率器件1具备通孔,那么通孔的部分也进行背金处理,但不参与金硅或金锗共晶焊。上述方法通过优化非硅和非锗衬底2功率器件1背金工艺和热沉5镀层工艺,实现高导热的金硅共金焊,可以满足大功率散热需求的低成本封装方法。以上所述仅是本专利技术的优选实施方式,应当指出,对于本
的普通技术人员来说,在不脱离本专利技术技术原理的前提下,还可以做出若干改进和变形,这些改进和变形也应视为本专利技术的保护范围。本文档来自技高网
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一种高导热的功率器件封装结构和制作方法

【技术保护点】
一种高导热的功率器件封装结构,其特征在于:功率器件通过金硅或金锗共晶层连接到热沉上,功率器件的衬底为非硅和非锗衬底。

【技术特征摘要】
1.一种高导热的功率器件封装结构,其特征在于:功率器件通过金硅或金锗共晶层连接到热沉上,功率器件的衬底为非硅和非锗衬底。2.根据权利要求1所述的一种高导热的功率器件封装结构,其特征在于:金硅或金锗共晶层厚度为0.5 um -5um。3.基于权利要求1所述的一种高导热的功率器件封装结构的制作方法,其特征在于:包括以下步骤:步骤1,功率器件背金和热沉镀层处理;功率器件背金的过程为:S11)在功率器件的衬底背面沉积金层;S12)在金层...

【专利技术属性】
技术研发人员:李琳松张耀辉
申请(专利权)人:昆山华太电子技术有限公司
类型:发明
国别省市:江苏;32

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