一种电子元件封装结构及半导体器件制造技术

本实用新型专利技术提供了一种电子元件封装结构及半导体器件，涉及半导体器件技术领域，解决了现有技术封装保护层与芯片之间封装应力不匹配导致的芯片受损、失效的技术问题。该封装结构包括电子元件、保护层和应力缓冲层，应力缓冲层介于电子元件与保护层之间，且应力缓冲层能缓冲、减弱保护层对电子元件施加的封装应力。通过在电子元件与保护层之间设置应力缓冲层来缓冲、减弱保护层对电子元件施加的封装应力，减少电子元件的失效损坏，防止水汽入侵，隔绝离子污染，提高电子元件的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种电子元件封装结构及半导体器件
本技术涉及半导体器件
，尤其是涉及一种电子元件封装结构及半导体器件。
技术介绍
封装，就是指把硅片上的电路管脚，用导线接引到外部接头处，以便与其它器件连接。封装形式是指安装半导体集成电路芯片用的外壳。它不仅起着安装、固定、密封、保护芯片及增强电热性能等方面的作用，而且还通过芯片上的接点用导线连接到封装外壳的引脚上，这些引脚又通过印刷电路板上的导线与其他器件相连接，从而实现内部芯片与外部电路的连接。因为芯片必须与外界隔离，以防止空气中的杂质对芯片电路的腐蚀而造成电气性能下降。另一方面，封装后的芯片也更便于安装和运输。由于封装技术的好坏还直接影响到芯片自身性能的发挥和与之连接的PCB的设计和制造，因此它是至关重要的。随着半导体器件技术的发展，半导体器件一直在往高电流密度、高可靠性、低成本方向发展。为了获得更高的电流密度及节约成本，半导体器件的厚度不断减薄，但随之封装应力问题也越来越突出。例如，参见图1和图2，作为电子元件IGBT芯片1'保护层的环氧树脂3'直接与芯片接触，环氧树脂3'的热膨胀系数约为百万分之17且其硬度高、弹性模量值大，而硅芯片的热膨胀系数只有百万分之3.5，在冷热循环模式下芯片表面容易出现分层，芯片内部结构易出现暗伤；同时环氧树脂的吸湿率约为0.3％，水汽入侵到芯片表面容易造成电性失效、离子污染和爆米花效应等一系列问题，造成芯片损坏失效，影响到半导体器件的可靠性。为了解决电子元件封装应力的问题，有人在电子元件的上表面设置缓冲层来减少电子元件产生的局部应力集中，但这种方式只能改善电子元件上表面的应力分布，并不能解决整个电子元件在高温下的应力不匹配问题。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种电子元件封装结构及半导体器件，以解决现有技术中存在的封装保护层与芯片之间封装应力不匹配导致的芯片受损、失效的技术问题。本技术提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。为实现上述目的，本技术提供了以下技术方案：本技术提供的一种电子元件封装结构，包括电子元件、保护层和应力缓冲层，所述应力缓冲层介于所述电子元件与所述保护层之间，且所述应力缓冲层能缓冲、减弱所述保护层对所述电子元件施加的封装应力。可选地，所述应力缓冲层采用弹性材料制造，且所述应力缓冲层材料的热膨胀系数大于所述保护层材料的热膨胀系数。可选地，所述电子元件为芯片或晶体管。可选地，所述电子元件通过导体与引脚或其他电子元件相连接，所述应力缓冲层覆盖于所述电子元件的表面。可选地，所述应力缓冲层的吸湿率低于0.03％。可选地，所述应力缓冲层由聚酰亚胺材料固化形成。可选地，所述应力缓冲层的厚度小于等于200μm。可选地，所述保护层采用塑封、陶封和/或金封工艺制造。可选地，电子元件封装结构还包括导体，所述电子元件通过所述导体与引脚或其他电子元件相连接。。本技术提供的一种半导体器件，包括上述的电子元件封装结构。本技术提供的一种电子元件封装结构及半导体器件，通过在电子元件与保护层之间设置应力缓冲层来缓冲、减弱保护层对电子元件施加的封装应力，减少电子元件的失效损坏，提高电子元件的可靠性。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，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是现有技术IGBT芯片封装结构的正视图；图2是现有技术IGBT芯片封装结构的俯视图；图3是本技术一种实施方式中IGBT芯片封装结构的正视图；图4是本技术一种实施方式中IGBT芯片封装结构的俯视图；图5是本技术一种IGBT芯片封装过程中引线框架的俯视结构示意图；图6是本技术一种IGBT芯片封装过程中引线框架的正视结构示意图；图7是本技术一种IGBT芯片封装过程中焊接芯片后的俯视结构示意图；图8是本技术一种IGBT芯片封装过程中焊接芯片后的正视结构示意图；图9是本技术一种IGBT芯片封装过程中焊接铝线后的俯视结构示意图；图10是本技术一种IGBT芯片封装过程中焊接铝线后的正视结构示意图；图11是本技术一种IGBT芯片封装过程中芯片覆盖聚酰亚胺后的俯视结构示意图；图12是本技术一种IGBT芯片封装过程中芯片覆盖聚酰亚胺后的正视结构示意图；图13是本技术一种IGBT芯片封装过程中聚酰亚胺外注塑环氧树脂后的俯视结构示意图；图14是本技术一种IGBT芯片封装过程中聚酰亚胺外注塑环氧树脂后的正视结构示意图；图15是聚酰亚胺的固化步骤流程图。图1和图2中：1'、IGBT芯片；3'、环氧树脂；4'、发射极铝线；5'、引线框架；6'、结合材；7'、栅极铝线；8'、引脚；图3-图14中：1、IGBT芯片；2、聚酰亚胺；3、环氧树脂；4、发射极铝线；5、引线框架；6、结合材；7、栅极铝线；8、引脚。具体实施方式为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本技术的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本技术所保护的范围。如图3和图4所示，本技术提供了一种电子元件封装结构，包括电子元件、保护层和应力缓冲层，应力缓冲层介于电子元件与保护层之间，且应力缓冲层能缓冲、减弱保护层对电子元件施加的封装应力。通过在电子元件与保护层之间设置应力缓冲层来缓冲、减弱保护层对电子元件施加的封装应力，减少电子元件的失效损坏，提高电子元件的可靠性。作为可选地实施方式，应力缓冲层采用弹性材料制造，且应力缓冲层材料的热膨胀系数大于保护层材料的热膨胀系数。采用质地软、弹性好的材料，在电子元件与保护层之间形成缓冲作用，防止IGBT芯片1表面分层，减少芯片的内部出现“暗伤”。作为可选地实施方式，电子元件为IGBT芯片1或MOSFET芯片。作为可选地实施方式，电子元件通过导体与引脚8或其他电子元件相连接，应力缓冲层也覆盖于导体与电子元件的连接部之外。应力缓冲层也覆盖于导体与电子元件的连接部之外，提高连接部的强度，保证器件长期可靠工作。作为可选地实施方式，应力缓冲层的吸湿率低于0.03％。由于吸湿率低，应力缓冲层能够防止水汽入侵IGBT芯片1，隔绝离子污染，提高IGBT芯片1的使用寿命。作为可选地实施方式，应力缓冲层涂覆于电子元件的表面。采用涂覆的方式，使应力缓冲层薄薄地覆盖在电子元件的表面，防止应力缓冲层溢流。作为可选地实施方式，应力缓冲层由聚酰亚胺2材料固化形成。聚酰亚胺2在高温下具有良好的耐高温蠕变性能，能减少IGBT芯片1表面承受的热应力。且聚酰亚胺2材料固化后具有质地软、弹性好和吸湿率低的特点。作为可选地实施方式，应力缓冲层的厚度小于等于200μm。应力缓冲层的厚度控制在200μm以内，达到缓冲应力，降低水汽入侵目的的同时，防止缓冲应力层材料的溢流，且减少浪费。作为可选地实施方式，保护层采用环氧树脂3塑封。封装材料(保护层)的热膨胀系本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电子元件封装结构，其特征在于，包括电子元件、保护层和应力缓冲层，所述应力缓冲层介于所述电子元件与所述保护层之间，且所述应力缓冲层能缓冲、减弱所述保护层对所述电子元件施加的封装应力。

【技术特征摘要】
1.一种电子元件封装结构，其特征在于，包括电子元件、保护层和应力缓冲层，所述应力缓冲层介于所述电子元件与所述保护层之间，且所述应力缓冲层能缓冲、减弱所述保护层对所述电子元件施加的封装应力。2.根据权利要求1所述的电子元件封装结构，其特征在于，所述应力缓冲层采用弹性材料制造，且所述应力缓冲层材料的热膨胀系数大于所述保护层材料的热膨胀系数。3.根据权利要求1所述的电子元件封装结构，其特征在于，所述电子元件为芯片或晶体管。4.根据权利要求1-3任一项所述的电子元件封装结构，其特征在于，所述电子元件通过导体与引脚或其他电子元件相连接，所述应力缓冲层覆盖于所述电子元件的表面。...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹俊，江伟，何昌，
申请(专利权)人：珠海格力电器股份有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44