一种功率元件封装结构及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种功率元件封装结构及其制备方法，该方法包括以下步骤：将功率元件安装在第一载板上，在功率元件上形成多个间隔设置的第一凹槽，在多个所述第一凹槽中分别形成多个第一导热柱，接着设置第一封装层，在所述功率元件上设置一电路板，在所述电路板上形成多个间隔设置的第二凹槽，并在多个所述第二凹槽中分别形成多个第二导热柱，以形成第一封装组件，在散热器的上表面设置多个平行排列的容置腔，在每个所述容置腔中均设置一所述第一封装组件，以形成第一功率堆叠件，在导电基板的上表面和下表面均设置一所述第一功率堆叠件，接着形成一第二封装层，所述第二封装层包裹所述导电基板以及两个所述第一功率堆叠件。导电基板以及两个所述第一功率堆叠件。导电基板以及两个所述第一功率堆叠件。

【技术实现步骤摘要】
一种功率元件封装结构及其制备方法


[0001]本专利技术涉及半导体封装
，特别是涉及一种功率元件封装结构及其制备方法。

技术介绍

[0002]在现有的堆叠封装结构中，元器件内芯片的堆叠大部分是采用金线键合的方式, 堆叠层数可以从2 层到8 层。堆叠封装结构包括PIP封装结构以及POP堆叠结构，其中，在PIP封装结构中，封装内芯片通过金线键合堆叠到基板上,同样的堆叠通过金线再将两个堆叠之间的基板键合,然后整个封装成一个元件便是PIP封装结构。PiP 封装结构的外形高度较低，可以采用标准的SMT 电路板装配工艺，单个器件的装配成本较低。但由于在封装之前单个芯片不可以单独测试，所以总成本会高；在POP堆叠结构中，在底部封装结构上面再放置封装结构，外形高度会稍微高些，但是装配前各个封装结构可以单独测试，保障了更高的良品率，总的堆叠装配成本可降至最低。如何改善现有的堆叠封装结构，以提高堆叠封装结构的综合性能。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种功率元件封装结构及其制备方法。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种功率元件封装结构的制备方法，包括以下步骤：（1）提供一第一载板以及一功率元件，所述功率元件具有有源面和非有源面，所述功率元件的所述有源面具有导电焊盘，接着以所述功率元件的有源面朝向所述第一载板的方式将所述功率元件安装在所述第一载板上；（2）接着在所述第一载板上设置一掩膜层，所述掩膜具有间隔设置多个开口，所述开口暴露所述功率元件的非有源面，接着利用所述掩膜层刻蚀所述功率元件以形成多个间隔设置的第一凹槽，其中，多个所述第一凹槽排列成一行，位于所述行的中间位置的所述第一凹槽的深度最大，而位于所述行的两端部的所述第一凹槽的深度最小，且从所述中间位置到每个所述端部的多个所述第一凹槽的深度逐渐减小；（3）接着在多个所述第一凹槽中分别形成多个第一导热柱，多个所述第一导热柱的顶面位于同一水平面；（4）接着在所述第一载板上设置第一封装层，多个所述第一导热柱突出于所述第一封装层的上表面；（5）接着提供一第二载板，将所述第二载板接合至所述第一封装层的上表面，接着去除所述第一载板，接着在所述功率元件上设置一电路板，所述电路板电连接至所述功率元件，接着在所述电路板上形成多个间隔设置的第二凹槽，接着在多个所述第二凹槽中分别形成多个第二导热柱，多个所述第二导热柱的顶面位于同一水平面，接着去除所述第二载板，以
形成第一封装组件；（6）提供一散热器，所述散热器的上表面设置多个平行排列的容置腔，在每个所述容置腔的相对的两个侧面上均设置一条形沟槽，接着在每个所述容置腔中均设置一所述第一封装组件，并使得多个所述第一导热柱和多个所述第二导热柱分别嵌入到相应的所述条形沟槽中，以形成第一功率堆叠件；（7）提供一导电基板，在所述导电基板的上表面和下表面均设置一所述第一功率堆叠件，使得两个所述第一功率堆叠件均与所述导电基板电连接，接着形成一第二封装层，所述第二封装层包裹所述导电基板以及两个所述第一功率堆叠件。
[0005]作为优选，在所述步骤1）中，首先在所述第一载板的中心区域形成一有机功能层，接着在所述第一载板以及所述有机功能层表面形成粘合胶层，所述粘合胶层与所述有机功能层的之间粘附力小于所述粘合胶层与所述第一载板之间的粘附力，接着在所述粘合胶层上粘结设置所述功率元件。
[0006]作为优选，在所述步骤2）中，所述掩膜层为光刻胶掩膜层，所述第一凹槽通过湿法刻蚀或干法刻蚀形成，位于所述行的中间位置的所述第一凹槽的深度为40-60微米，位于所述行的两端部的所述第一凹槽的深度为10-30微米。
[0007]作为优选，在所述步骤3）中，所述第一导热柱的材料为银、铜、铝、铁、锡、铅中的一种或多种，所述第一导热柱通过化学气相沉积、物理气相沉积、电镀以及化学镀中的一种或多种工艺形成。
[0008]作为优选，在所述步骤4）中，所述第一封装层的材料为环氧树脂，所述第一导热柱的突出部分的高度与所述第一导热柱的高度的比值为0.2-0.4。
[0009]作为优选，在所述步骤5）中，所述功率元件与所述电路板之间通过导电凸块进行电连接，所述第二凹槽的深度为50-80微米，所述第二导热柱突出于所述电路板的表面，所述第二导热柱的突出部分的高度与所述第二导热柱的高度的比值为0.15-0.3。
[0010]作为优选，在所述步骤6）中，将所述第一封装组件置于所述容置腔之后，在所述容置腔中注入导热绝缘材料，使得所述导热绝缘材料充满所述容置腔与所述第一封装组件之间的间隙。
[0011]作为优选，在所述步骤7）中，对所述第二封装层进行减薄处理，使得所述散热器的底面露出。
[0012]本专利技术还提出一种功率元件封装结构，其采用上述方法制备形成的。
[0013]本专利技术与现有技术相比具有下列优点：在本专利技术的功率元件封装结构的制备过程中，通过在所述功率元件的非有源面形成多个间隔设置的第一凹槽，多个所述第一凹槽排列成一行，位于所述行的中间位置的所述第一凹槽的深度最大，而位于所述行的两端部的所述第一凹槽的深度最小，且从所述中间位置到每个所述端部的多个所述第一凹槽的深度逐渐减小；接着在多个所述第一凹槽中分别形成多个第一导热柱，多个所述第一导热柱的顶面位于同一水平面；接着在所述电路板上形成多个间隔设置的第二凹槽，接着在多个所述第二凹槽中分别形成多个第二导热柱，多个所述第二导热柱的顶面位于同一水平面，上述结构的设置便于功率元件散热，而散热器的上表面设置多个平行排列的容置腔，在每个所述容置腔的相对的两个侧面上均设置一条形沟槽，接着在每个所述容置腔中均设置一所述第一封装组件，并使得多个所述第一导热
柱和多个所述第二导热柱分别嵌入到相应的所述条形沟槽中，以形成第一功率堆叠件，该功率堆叠件具有优异的散热性能，且该散热器的上表面设置多个平行排列的容置腔，每个第一封装组件纵向嵌入到所述容置腔中，提高了功率元件封装结构的集成度。
附图说明
[0014]图1-图7为本专利技术的功率元件封装结构的制备过程中的结构示意图。
具体实施方式
[0015]为了更好的理解本专利技术的技术方案，下面结合附图对本专利技术实施例进行详细描 述。
[0016]应当明确，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基 于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其 它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0017]在本专利技术实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本专利技术。在本专利技术实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、
ꢀ“
所述”和“该
”ꢀ
也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
[0018]应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示 可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种 情况。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种功率元件封装结构的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）提供一第一载板以及一功率元件，所述功率元件具有有源面和非有源面，所述功率元件的所述有源面具有导电焊盘，接着以所述功率元件的有源面朝向所述第一载板的方式将所述功率元件安装在所述第一载板上；（2）接着在所述第一载板上设置一掩膜层，所述掩膜具有间隔设置多个开口，所述开口暴露所述功率元件的非有源面，接着利用所述掩膜层刻蚀所述功率元件以形成多个间隔设置的第一凹槽，其中，多个所述第一凹槽排列成一行，位于所述行的中间位置的所述第一凹槽的深度最大，而位于所述行的两端部的所述第一凹槽的深度最小，且从所述中间位置到每个所述端部的多个所述第一凹槽的深度逐渐减小；（3）接着在多个所述第一凹槽中分别形成多个第一导热柱，多个所述第一导热柱的顶面位于同一水平面；（4）接着在所述第一载板上设置第一封装层，多个所述第一导热柱突出于所述第一封装层的上表面；（5）接着提供一第二载板，将所述第二载板接合至所述第一封装层的上表面，接着去除所述第一载板，接着在所述功率元件上设置一电路板，所述电路板电连接至所述功率元件，接着在所述电路板上形成多个间隔设置的第二凹槽，接着在多个所述第二凹槽中分别形成多个第二导热柱，多个所述第二导热柱的顶面位于同一水平面，接着去除所述第二载板，以形成第一封装组件；（6）提供一散热器，所述散热器的上表面设置多个平行排列的容置腔，在每个所述容置腔的相对的两个侧面上均设置一条形沟槽，接着在每个所述容置腔中均设置一所述第一封装组件，并使得多个所述第一导热柱和多个所述第二导热柱分别嵌入到相应的所述条形沟槽中，以形成第一功率堆叠件；（7）提供一导电基板，在所述导电基板的上表面和下表面均设置一所述第一功率堆叠件，使得两个所述第一功率堆叠件均与所述导电基板电连接，接着形成一第二封装层，所述第二封装层包裹所述导电基板以及两个所述第一功率堆叠件。2.根据权利要求1所述的功率元件封装结构的制备方法，其特征在于：在...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈旭，冯仁国，王宏晨，
申请(专利权)人：苏州矽锡谷半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：