一种大电流功率半导体器件的封装结构制造技术

技术编号:14729197 阅读:157 留言:0更新日期:2017-02-28 11:13
本实用新型专利技术涉及一种大电流功率半导体器件的封装结构,包括环氧树脂封装体、引线框架、半导体芯片和引线,半导体芯片背面朝下焊接在引线框架的装片基岛上,引线框架引脚区包含第一管脚、第二管脚、和第三管脚,半导体芯片的第一极通过引线焊接在第一管脚的第一焊接区上,所述第二极通过引线焊接在第三管脚的第二焊接区上,第三管脚的管脚宽度大于第一管脚和第二管脚的管脚宽度;该结构通过增加第三管脚的宽度,同时结合芯片的实际电流能力适当增大第三管脚顶端第二焊接区的面积,使其能焊接更多的金属线,同时使用金属片代替金属线,均能提升的功率封装器件的过电流能力,且降低了封装器件的导通电阻,最大限度的体现芯片的实际电流能力。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及半导体器件封装结构,尤其是一种大电流功率半导体器件封装结构,属于半导体器件的制造

技术介绍
功率半导体器件主要用于各种设备的电源和驱动负载,一般电力电子系统既需要电源为其提供能量,也需要推动负载(电机,继电器等)执行处理结果,所以,功率半导体器件对电力电子系统都是必不可少的,功率半导体器件的应用也遍及于各行各业,随着功率半导体器件的更新换代,除特大功率应用领域仍由晶闸管等统治之外,以MOSFET(金属氧化物场效应管)、IGBT(绝缘删双极型晶体管)为代表的功率器件已经占据了主导地位。MOSFET和IGBT这两类器件都为电压驱动型的三端器件,其中MOSFET包括栅极、源极和漏极,其中栅极与源极通常位于芯片的正面,漏极通常位于芯片的背面;IGBT包括栅极、发射极和集电极,其中栅极与发射极通常位于芯片的正面,集电极通常位于芯片的背面。不论是IGBT器件还是MOSFET器件,目前基本仍沿用着现有传统的封装架构,如图1所示的D2PAK(TO-263)传统封装结构,MOSFET或IGBT的漏极(或集电极)通过软焊料焊接在引线框架的基岛上,MOSFET或IGBT的栅极通过5mil的铝线和引线框架的第一管脚相连,MOSFET或IGBT的源极(或发射极)通过3根20mil或4根15mil的铝线和引线框架的第三管脚相连接,且以第二管脚为轴,第一管脚和第三管脚左右近似对称,由于现有传统结构的引线框的三个管脚的宽度和厚度都是一样的,也就是说第一管脚和第三管脚的过电流能力是相同的,而针对IGBT或MOSFET这样的三端有源器件,其与栅极相连的第一管脚是不需要太大电流,与源极(发射极)相连的第三管脚,不光在应用过程中要流过较大的电流,而且也需要这个管脚所产生的寄生参数如Rdson要尽量的小,这样才能满足电力电子系统对大功率,低能耗,高功率密度的要求。显然现有的传统封装结构将两个管脚设置成相同的过流能力是不太合理。可见现有的传统封装结构,如TO-220、TO-247、TO-3P、TO-252(DPAK)、TO-263(D2PAK)、D3PAK等,都是上世纪的产物,而功率半导体芯片如IGBT和MOSFET在这些年取得了长足的进步,其对电流能力的要求一直在持续增加,经过几十年的市场应用,目前,传统封装结构已在大功率半导体器件封装中显示了其电流能力不足的局限性,因此,第三管脚的焊接区面积和第三管脚的引脚宽度一同制约着传统功率器件的过电流能力,所以当芯片允许流过的最大电流大于源极或发射极金属线允许流过的最大电流(120A)时,封装就成为限制产品性能发挥和提升的瓶颈。如上所述,大功率半导体器件特别是用背面散热片导电的直插式或表面贴装式器件的电流能力主要由第三管脚的过电流能力决定的,第三管脚的过电流能力由管脚的宽度和芯片与第三管脚焊接面积决定的,现有传统封装结构的电流能力主要受限于第三管脚引脚宽度,同时焊接区键合的金属引线数量、线径也会造成电流能力受限。
技术实现思路
本技术的目的是为了增加大功率半导体器件封装结构的电流能力,提供一种大电流功率半导体器件的封装结构,该结构通过增加引线框架的第三管脚的宽度,结合芯片实际电流能力适当增大第三管脚顶端第二焊接区的面积,使第二焊接区能焊接更多的金属线,或者使用金属片替代金属线,以此来提升的功率封装器件的过电流能力,同时降低封装器件的导通电阻,最大限度的体现芯片的实际电流能力。为实现以上技术目的,本技术的技术方案是:一种大电流功率半导体器件的封装结构,包括环氧树脂封装体、引线框架、半导体芯片和引线,所述引线框架包括环氧树脂封装体外的散热区、环氧树脂封装体内的装片基岛和引脚区,所述散热区与装片基岛连接,所述引脚区包含第一管脚、第二管脚和第三管脚,所述第二管脚位于第一管脚和第三管脚之间,所述第一管脚顶端设有第一焊接区,所述第二管脚与装片基岛连接,所述第三管脚顶端设有第二焊接区,且第三管脚的管脚宽度大于第一管脚和第二管脚的管脚宽度;所述半导体芯片的正面设有第一极和第二极,背面设有第三极,所述半导体芯片背面的第三极焊接在引线框架的装片基岛上,所述第一极通过引线焊接在第一管脚的第一焊接区上,所述第二极通过引线焊接在第三管脚的第二焊接区上,所述第二管脚通过引线框架的装片基岛与半导体芯片背面的第三极连接;所述环氧树脂封装体内封装有半导体芯片、引线、装片基岛、第一焊接区、第二焊接区和第三管脚的顶端。进一步地,所述第三管脚顶部的第二焊接区向第二管脚方向横向延伸,所述第二管脚顶部与引线框架的装片基岛连接区域向第一管脚顶部的第一焊接区方向扭转,第二焊接区面积大于第一焊接区面积。进一步地,所述引线为金属线或金属片,所述金属线为铜线、金线、铝线或合金线,所述金属片为铝带、铜带、铝镁合金带或镀锡铜带。进一步地,所述的半导体芯片为IGBT或MOSFET,所述IGBT的第一极为栅极,第二极为发射极,第三极为集电极,所述MOSFET的第一极为栅极,第二极为源极,第三极为漏极。进一步地,所述焊接的方式为热超声压焊、超声冷楔焊、银烧结或软钎焊。进一步地,所述半导体芯片的封装形式为TO-263(D2PAK)、TO-220、TO-247、TO-3P、TO-252(DPAK)、TO-262或TO-268(D3PAK),所述封装形式的第二管脚的管脚根据工艺和应用的要求可部分切除。与现有技术相比,本技术具有以下优点:1.通过增大第三管脚顶端第二焊接区的面积,使能焊接更多更粗的金属线或金属片,同时增加引线框架第三管脚的宽度,显著提升了大功率半导体器件的过电流能力。2.通过增大第三管脚顶端第二焊接区的面积,使能焊接更多更粗的金属线或金属片,同时增加引线框架第三管脚的宽度,减少了器件的因封装原因而带来的额外的寄生电阻(即减小了Rdson),明显改善了功率半导体器件在大电流应用下因封装而导致的发热和可靠性问题。3.通过对现有传统封装结构的改善,带来的额外好处是,封装厂不需要额外添置设备,只需要对现有的设备进行升级改造既能满足加工要求,体现了该封装结构的便捷性,降低了制造成本,加快了产品上市时间。附图说明图1为现有传统D2PAK(TO-263)封装IGBT或MOSFET示意图。图2为本技术的D2PAK(TO-263)封装IGBT或MOSFET示意图。图3为本技术的D2PAK(TO-263)封装无环氧树脂封装体的结构示意图。图4为本技术的D2PAK(TO-263)封装有环氧树脂封装体的结构示意图。图5为本技术的TO-220封装无环氧树脂封装体的结构示意图。图6为本技术的TO-220封装有环氧树脂封装体的结构示意图。附图说明:1-封装体、2-引线框架、3-半导体芯片、4-引线、5-第一极、6-第二极、7-框架区、8-装片基岛、9-引脚区、10-第三极、91-第一管脚、92-第二管脚、93-第三管脚、911-第一焊接区、931-第二焊接区。具体实施方式下面结合具体附图和两个实施例对本技术作进一步说明。实施例1为封装形式为TO-263,根据附图2、3和4所示,本技术所提出的一种大电流功率半导体器件的封装结构,包括环氧树脂封装体1、引线框架2、半导体芯片3和引线4,所述引线框架2包括环氧树脂封装本文档来自技高网
...
一种大电流功率半导体器件的封装结构

【技术保护点】
一种大电流功率半导体器件的封装结构,包括环氧树脂封装体(1)、引线框架(2)、半导体芯片(3)和引线(4),所述引线框架(2)包括环氧树脂封装体(1)外的散热区(7)、环氧树脂封装体(1)内的装片基岛(8)和引脚区(9),所述散热区(7)与装片基岛(8)连接,所述引脚区(9)包含第一管脚(91)、第二管脚(92)和第三管脚(93),所述第二管脚(92)位于第一管脚(91)和第三管脚(93)之间,所述第一管脚(91)顶端设有第一焊接区(911),所述第二管脚(92)与装片基岛(8)连接,所述第三管脚(93)顶端设有第二焊接区(931),且第三管脚(93)的管脚宽度大于第一管脚(91)和第二管脚(92)的管脚宽度;所述半导体芯片(3)的正面设有第一极(5)和第二极(6),背面设有第三极(10),所述半导体芯片(3)背面的第三极(10)焊接在引线框架(2)的装片基岛(8)上,所述第一极(5)通过引线(4)焊接在第一管脚(91)的第一焊接区(911)上,所述第二极(6)通过引线(4)焊接在第三管脚(93)的第二焊接区(931)上,所述第二管脚(92)通过引线框架(2)的装片基岛(8)与半导体芯片(3)背面的第三极(10)连接;所述环氧树脂封装体(1)内封装有半导体芯片(3)、引线(4)、装片基岛(8)、第一焊接区(911)、第二焊接区(931)和第三管脚(93)的顶端。...

【技术特征摘要】
1.一种大电流功率半导体器件的封装结构,包括环氧树脂封装体(1)、引线框架(2)、半导体芯片(3)和引线(4),所述引线框架(2)包括环氧树脂封装体(1)外的散热区(7)、环氧树脂封装体(1)内的装片基岛(8)和引脚区(9),所述散热区(7)与装片基岛(8)连接,所述引脚区(9)包含第一管脚(91)、第二管脚(92)和第三管脚(93),所述第二管脚(92)位于第一管脚(91)和第三管脚(93)之间,所述第一管脚(91)顶端设有第一焊接区(911),所述第二管脚(92)与装片基岛(8)连接,所述第三管脚(93)顶端设有第二焊接区(931),且第三管脚(93)的管脚宽度大于第一管脚(91)和第二管脚(92)的管脚宽度;所述半导体芯片(3)的正面设有第一极(5)和第二极(6),背面设有第三极(10),所述半导体芯片(3)背面的第三极(10)焊接在引线框架(2)的装片基岛(8)上,所述第一极(5)通过引线(4)焊接在第一管脚(91)的第一焊接区(911)上,所述第二极(6)通过引线(4)焊接在第三管脚(93)的第二焊接区(931)上,所述第二管脚(92)通过引线框架(2)的装片基岛(8)与半导体芯片(3)背面的第三极(10)连接;所述环氧树脂封装体(1)内封装有半导体芯片(3)、引线(4)、装片基岛(8...

【专利技术属性】
技术研发人员:朱袁正朱久桃叶鹏杲永亮
申请(专利权)人:无锡新洁能股份有限公司
类型:新型
国别省市:江苏;32

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1