功率器件的封装方法及其封装模块、引线框架技术

一种功率器件的封装方法及其封装模块、引线框架。该封装方法包括烧结过程、连接引线框架的过程、塑封过程和切筋过程。烧结过程中，将银薄膜粘接在功率芯片镀银的背面，通过烧结工艺将功率芯片烧结在基板顶面的镀银区中。烧结完成的基板和功率芯片，通过焊接和引线键合的方式，与引线框架连接。塑封时，在基板需外露的区域放置一层辅助薄膜，对引线框架的塑封区域进行注塑，形成封装外壳。去除辅助薄膜，对引线框架进行切筋，得到功率器件的封装模块。该功率器件的封装模块由该封装方法得到。该封装方法和封装模块增强了功率芯片和基板之间的热传导性能以及提高了产品可靠性。本发明专利技术的引线框架的第一源极管脚形成有连接线，提高了连接的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
功率器件的封装方法及其封装模块、引线框架
本专利技术涉及半导体器件的封装领域，特别涉及一种功率器件的封装方法及其封装模块、引线框架。
技术介绍
随着全球石油资源的枯竭以及全球温室效应的日趋严重，世界各国都在大力发展低碳经济，随着这一趋势的发展，电动汽车取代燃油汽车已经成为必然。同时对应用于汽车变频模块的封装元器件的要求也提高了，然而传统塑料封装工艺已经不能满足电动汽车领域所要求的高导热、高输入阻抗、低电容需求的功率转换。例如，传统封装工艺中，芯片通常会通过粘接材料固定于封装平台上，并通过粘接层实现电连接，芯片所产生的热经由粘接层传递至封装基板以进行导热。该粘结材料通常为银胶或者锡膏，然而，无论是银胶还是锡膏，其自身都含有有机物粘合剂，该有机物粘合剂与空气的氧气结合易产生气体，导致粘接层空洞率高、导热率差。又例如，在传统封装的塑封工艺中，注塑时塑封材料会溢出到封装基板上，后道工序需要通过去溢胶以及镀锡的工艺保证功率器件的可用性，增加了后续去溢胶的工艺流程以及增加了产品的热损耗。
技术实现思路
为了解决传统技术中功率器件的封装方法存在的粘接层空洞率高、导热率差、增加后续去溢胶的工艺流程和增加产品热损耗的问题，本专利技术提供了一种功率器件的封装方法。本专利技术另提供一种功率器件的封装模块，该封装模块可由上述封装方法得到。本专利技术又提供一种功率器件的引线框架，该引线框架包括多列引线单元，该引线单元用于与上述功率器件的封装模块的功率芯片连接。本专利技术提供一种功率器件的封装方法，包括：烧结过程：提供功率芯片和基板，在所述功率芯片的背面镀银，在所述基板的顶面镀银，将预成型的银薄膜粘接在所述功率芯片镀银的背面，通过烧结工艺将功率芯片烧结在所述基板顶面的镀银区中，使所述功率芯片与所述基板烧结在一起；连接引线框架的过程：将烧结完成的所述基板和所述功率芯片，通过焊接和引线键合的方式，与引线框架连接；塑封过程：所述基板和所述功率芯片连接到所述引线框架后，在所述基板需外露的区域放置一层辅助薄膜，对所述引线框架的塑封区域进行注塑，形成封装外壳，使所述封装外壳包覆所述基板、所述功率芯片和部分所述引线框架，部分引线框架露出所述封装外壳；切筋过程：去除所述辅助薄膜，对所述引线框架进行切筋，得到功率器件的封装模块。本专利技术另提供一种功率器件的封装模块，包括：封装外壳，所述封装外壳上形成有顶压孔；基板，封装在所述封装外壳内，所述基板具有底面和顶面，所述顶面和底面均镀银，所述基板底面的镀银区裸露在所述封装外壳外；功率芯片，所述功率芯片的背面镀银，所述功率芯片镀银的背面通过银薄膜与所述基板顶面的镀银区烧结成一起；引线单元，所述引线单元的各管脚与所述基板、所述功率芯片焊接连接或引线键合连接，所述引线单元的管脚部分包覆在所述封装外壳内，部分露出所述封装外壳。本专利技术另提供一种功率器件的引线框架，包括多列引线单元，每列引线单元包括漏极管脚、与所述漏极管脚相对的第一源极管脚、第二源极管脚以及门极管脚，所述第一源极管脚与所述第二源极管脚连接；所述第一源极管脚靠近所述漏极管脚的一端形成连接线，所述连接线呈波浪形，所述波浪形的连接线包括至少两个凹槽，其中两个凹槽的底部分别与所述功率芯片的两个源极连接；所述引线单元的漏极管脚用于与用于承载功率器件的基板焊接连接，所述引线单元的第一源极管脚用于与所述功率芯片的源极焊接连接，所述引线框架的门极管脚用于与所述功率芯片的门极键合连接。本专利技术的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：本专利技术的功率器件的封装方法，包括烧结过程、连接引线框架的过程、塑封过程和切筋过程，功率芯片的背面镀银，基板的顶面镀银，银薄膜粘接在功率芯片镀银的背面，通过烧结工艺将功率芯片烧结在基板顶面的镀银区域中，使功率芯片与基板烧结在一起，由于功率芯片的镀银区与银薄膜相烧结，同时银薄膜又与基板顶面的镀银区相烧结，并且都是属于同一种金属之间的烧结融合，因此，银薄膜很好地与功率芯片上的银层和基板顶面的银层相融合，减少了功率芯片与基板之间空洞的产生，甚至可以完全避免空洞，增强了功率芯片和基板之间的导热性能，满足电动汽车领域对功率器件高导热性的要求。并且由于银薄膜厚度不会像银胶或锡膏那样涂布后分布不均匀，烧结后，基板与功率芯片之间的银薄膜厚度非常均匀，可以有效避免功率芯片翘曲，减少空洞，使得基板与功率芯片之间的接触性、传导性更好。烧结完成的基板和功率芯片，通过焊接和引线键合的方式，与引线框架连接。如此与引线框架建立连接，方便与外部电路进行电连接。完成与引线框架的连接后，在基板需外露区域放置一层辅助薄膜，使溢出塑封区域的塑封材料流到该辅助薄膜上，从而保证在基板上没有溢胶避免封装后基板脏污，减少后续去溢胶的工艺流程。进而避免脏污影响封装后器件的热耗散性。对引线框架的塑封区域进行注塑，形成封装外壳，使封装外壳包覆基板、功率芯片和部分引线框架，部分引线框架露出封装外壳，以与外部电路连接。塑封完成后，去除引线框架上的辅助薄膜。对引线框架进行切筋，便得到功率器件封装模块。本专利技术的封装模块包括封装外壳、封装在封装外壳内的基板、功率芯片和引线单元。所述基板具有底面和顶面，顶面和底面均镀银，基板底面的镀银区裸露在封装外壳外，基板的顶面镀银方便与功率芯片烧结，基板的底面镀银且裸露，不仅可加快散热，塑封后的结构还可通过基板底面的镀银区以烧结的方式安装在外部电路板上或其他应用器件上。功率芯片的背面镀银，且该功率芯片镀银的背面通过银薄膜与基板顶面的镀银区烧结成一起。功率芯片和基板通过银薄膜烧结的方式连接在一起，可减少了功率芯片与基板之间空洞的产生，增强了功率芯片和基板之间的导热性能。并且由于银薄膜厚度不会像银胶或锡膏那样涂布后分布不均匀，烧结后，基板与功率芯片之间的银薄膜厚度非常均匀，可以有效避免功率芯片翘曲，减少空洞，使得基板与功率芯片之间的接触性、传导性更好。引线单元的各管脚与基板、功率芯片焊接连接或引线键合连接，引线单元的管脚部分包覆在所述封装外壳内，部分露出封装外壳，藉此，封装模块通过该引线单元与外部电路建立连接。本专利技术的引线框架包括多列引线单元，每列引线单元包括漏极管脚、与所述漏极管脚相对的第一源极管脚、第二源极管脚以及门极管脚，所述第一源极管脚与所述第二源极管脚连接；第一源极管脚靠近漏极管脚的一端形成连接线，连接线呈波浪形，波浪形的连接线包括至少两个凹槽，其中两个凹槽的底部分别与所述功率芯片的两个源极连接。第一源极管脚的连接线替代传统的金属线连接功率芯片，不仅可避免功率芯片连接较多金属线的复杂工艺，造成更多的工艺缺陷，并且还可保证功率芯片和引线单元连接的稳定性。引线单元的漏极管脚用于与承载功率器件的基板焊接连接，引线单元的第一源极管脚与功率芯片的源极焊接连接，所述引线框架的门极管脚用于与所述功率芯片的门极键合连接，由此，该引线框架与需封装的功率芯片建立电连接。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本专利技术。附图说明此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本专利技术的实施例，并于说明书一起用于解释本专利技术的原理。图1为本专利技术的功率器件的封装方法流程图。图2为基板的结构示意图。图3为功率芯片与基板烧结后的结构示意图。图4为引线框架的结构示意图。图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种功率器件的封装方法，其特征在于，包括：烧结过程：提供功率芯片和基板，在所述功率芯片的背面镀银，在所述基板的顶面镀银，将预成型的银薄膜粘接在所述功率芯片镀银的背面，通过烧结工艺将功率芯片烧结在所述基板顶面的镀银区中，使所述功率芯片与所述基板烧结在一起；连接引线框架的过程：将烧结完成的所述基板和所述功率芯片，通过焊接和引线键合的方式，与引线框架连接；塑封过程：所述基板和所述功率芯片连接到所述引线框架后，在所述基板需外露的区域放置一层辅助薄膜，对所述引线框架的塑封区域进行注塑，形成封装外壳，使所述封装外壳包覆所述基板、所述功率芯片和部分所述引线框架，部分引线框架露出所述封装外壳；切筋过程：去除所述辅助薄膜，对所述引线框架进行切筋，得到功率器件的封装模块。

【技术特征摘要】
1.一种功率器件的封装方法，其特征在于，包括：烧结过程：提供功率芯片和基板，在所述功率芯片的背面镀银，在所述基板的顶面镀银，将预成型的银薄膜粘接在所述功率芯片镀银的背面，通过烧结工艺将功率芯片烧结在所述基板顶面的镀银区中，使所述功率芯片与所述基板烧结在一起；连接引线框架的过程：将烧结完成的所述基板和所述功率芯片，通过焊接和引线键合的方式，与引线框架连接；塑封过程：所述基板和所述功率芯片连接到所述引线框架后，在所述基板需外露的区域放置一层辅助薄膜，对所述引线框架的塑封区域进行注塑，形成封装外壳，使所述封装外壳包覆所述基板、所述功率芯片和部分所述引线框架，部分引线框架露出所述封装外壳；切筋过程：去除所述辅助薄膜，对所述引线框架进行切筋，得到功率器件的封装模块。2.根据权利要求1所述的功率器件的封装方法，其特征在于，在烧结过程中，将所述功率芯片、所述银薄膜和所述基板置于上模具和下模具之间，利用加热棒使所述上模具和下模具的温度达到200～300度，所述上模具通过动力泵对所述功率芯片、所述银薄膜和所述基板施加大于15Mpa的压力，烧结3～4分钟。3.根据权利要求1所述的功率器件的封装方法，其特征在于，在烧结过程之前，在所述基板上形成绝缘槽，所述绝缘槽将所述基板10的顶面分成芯片烧结区和焊接区，所述基板顶面的镀银区位于所述芯片烧结区中；在连接引线框架的过程中，通过真空回流焊工艺，将所述引线框架的漏极管脚与所述基板顶面的镀银区焊接连接，将所述引线框架的源极管脚与所述功率芯片的源极焊接连接，所述引线框架的门极管脚与所述基板的焊接区、所述功率芯片的门极通过引线键合连接。4.根据权利要求3所述的功率器件的封装方法，其特征在于，所述引线框架的源极管脚包括第一源极管脚和第二源极管脚，所述第一源极管脚靠近所述功率芯片的一端形成连接线，所述连接线呈波浪形，所述波浪形的连接线包括至少两个凹槽，其中两凹槽的底部分别与所述功率芯片的两个源极连接。5.根据权利要求1所述的功率器件的封装方法，其特征在于，在塑封过程中，利用可移动的顶针顶压所述基板，以防止所述基板翘曲，随着塑封材料的进入，所述顶针向上移动，使所述塑封材料能够覆盖整个基板；在塑封过程中，采用玻璃化温度为195℃～205℃的树脂材料对所述塑封区域进行塑封。6.根据权利要求1所述的功率器件的封装方法，其特征在于，在所述基板的顶面镀银时，同时在所述基板的底面镀银；在塑封过程中，所述辅助薄膜覆盖在所述基板底面的镀银区，且所述辅助薄膜的尺寸大于所述基板底面的镀银区；所述功率芯片的衬底为碳...

【专利技术属性】
技术研发人员：周福鸣，刘军，朱贤龙，周泽雄，
申请(专利权)人：深圳赛意法微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44