一种封装结构及其制作方法技术

本申请提供了一种封装结构及其制作方法，涉及芯片封装技术领域。首先基于铜基板设置第一连接层，然后基于第一连接层贴装芯片，再对第一连接层与芯片进行烧结，以实现互连，再基于芯片表面的键合位置设置第二连接层，并对第二连接层与芯片进行烧结，最后利用键合线分别连接第二连接层与铜基板的预设位置，其中，第一连接层、第二连接层以及键合线的制作材料中均包括铜质材料。本申请提供的封装结构及其制作方法具有键合压力更小，稳定性更强的优点。稳定性更强的优点。稳定性更强的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种封装结构及其制作方法


[0001]本申请涉及芯片封装
，具体而言，涉及一种封装结构及其制作方法。

技术介绍

[0002]电力电子技术是一种将输入的直流或交流电能转化为所需电能形式并输出的技术，半导体芯片是电力电子转换的重要部件，但单独的芯片不能实现任何功能，需要将芯片通过封装技术进行固定保护、电路连接以及提供适宜的工作环境，比如需要良好的散热、以及与外界绝缘等。
[0003]在芯片封装中，芯片的互连主要涉及两部分。其一为芯片与基板的连接；其二为芯片的电极与引线框架的连接。随着电力电子技术在新能源汽车、高铁、通信等领域的发展，使得芯片向更高的功率密度、开关频率以及芯片体积减小的方向发展，这对封装技术提出更高的要求。
[0004]对于芯片与基板的连接，金属铜具有较高的导电、导热以及良好的机械性能等优势，且相对于金、银等芯片互连材料，铜资源丰富，成本较低。因此，目前根据“尺寸效应”，通过微纳米铜进行芯片低温烧结互连被认为最有前景的芯片互连技术。对于芯片与引线框架间的连接，键合引线的过流能力是至关重要的，而采用铝线键合时，其过流能力相对较弱，会存在由于因过流而导致键合线熔断等风险。键合铜线相对于铝线而言，铜线导电能力强、硬度高，是一种理想的芯片键合材料。
[0005]然而，目前由于功率芯片表面一般采用镀铝层处理，因此目前仍普遍采用铝线实现键合。由于铝线的线材硬度较大，键合时所需的键合压力更大，在芯片表面直接进行铜线键合时极易造成芯片的损坏而导致芯片报废。
[0006]综上，现有技术中存在利用铝线键合时存在键合压力大的问题。

技术实现思路

[0007]本申请的目的在于提供一种封装结构及其制作方法，以解决现有技术中存在的利用铝线键合时存在键合压力大的问题。
[0008]为了实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案如下：
[0009]一方面，本申请实施例提供一种封装结构制作方法，装结构制作方法包括：
[0010]基于铜基板设置第一连接层；
[0011]基于所述第一连接层贴装芯片；
[0012]对所述第一连接层与所述芯片进行烧结，以实现互连；
[0013]基于所述芯片表面的键合位置设置第二连接层；
[0014]对所述第二连接层与所述芯片进行烧结；
[0015]利用键合线分别连接所述第二连接层与所述铜基板的预设位置；
[0016]其中，所述第一连接层、所述第二连接层以及所述键合线的制作材料中均包括铜质材料。
[0017]可选地，在对所述第二连接层与所述芯片进行烧结的步骤之前，所述方法还包括：
[0018]基于所述第二连接层的表面设置缓冲层，以使所述缓冲层盖设于所述第二连接层的表面。
[0019]可选地，所述基于所述芯片表面的键合位置设置第二连接层的步骤包括：
[0020]在所述芯片表面设置带有开口的印刷钢网，其中，所述开口露出所述芯片的键合位置；
[0021]沿所述印刷钢网在所述芯片表面涂覆铜膏；
[0022]去除所述印刷钢网，以在所述芯片表面的键合位置形成第二连接层。
[0023]可选地，所述基于所述芯片表面的键合位置设置第二连接层的步骤包括：
[0024]基于所述芯片表面的键合位置贴附铜膜，以形成第二连接层。
[0025]可选地，所述对所述第一连接层与所述芯片进行烧结及对所述第二连接层与所述芯片进行烧结的步骤包括：
[0026]在200℃～300℃、烧结压力为0MPa～30MPa的防氧化环境中烧结1min～30min；或
[0027]在200℃～300℃的防氧化环境中烧结1min～90min。
[0028]另一方面，本申请提供了一种封装结构，所述封装结构包括：
[0029]铜基板；
[0030]与所述铜基板相连的第一连接层；
[0031]与所述第一连接层相连的芯片；
[0032]与所述芯片表面的键合位置相连的第二连接层；及
[0033]分别连接所述第二连接层与所述铜基板的预设位置相连的键合线；
[0034]其中，所述第一连接层、所述第二连接层以及所述键合线的制作材料中均包括铜质材料。
[0035]可选地，所述第一连接层的面积大于所述芯片的面积。
[0036]可选地，所述第二连接层的厚度为20μm～1000μm。
[0037]可选地，制作所述第一连接层与所述第二连接层的材料相同。
[0038]可选地，制作所述第一连接层与所述第二连接层的材料包括微米铜颗粒膏体、纳米铜颗粒膏体、微纳米混合铜颗粒膏体、银包铜微纳米颗粒膏体、银/铜混合膏体、烧结铜膜、铜基粘合胶/浆。
[0039]相对于现有技术，本申请具有以下有益效果：
[0040]本申请提供了一种封装结构及其制作方法，首先基于铜基板设置第一连接层，然后基于第一连接层贴装芯片，再对第一连接层与芯片进行烧结，以实现互连，再基于芯片表面的键合位置设置第二连接层，并对第二连接层与芯片进行烧结，最后利用键合线分别连接第二连接层与铜基板的预设位置，其中，第一连接层、第二连接层以及键合线的制作材料中均包括铜质材料。一方面，由于本申请提供的第一连接层、第二连接层以及键合线均包括铜质材料，因此相比于现有技术中采用铝线键合的方式，提升了键合引线的过流能力，实现了芯片与键合线的可靠连接，且铜质材料能够承受较大的键合压力。另一方面，由于第一连接层、第二连接层以及键合线的制作材料中均包括铜质材料，其热膨胀系数相同，因此该封装结构在工作时稳定性更高。
[0041]为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合
所附附图，作详细说明如下。
附图说明
[0042]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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它相关的附图。
[0043]图1为本申请实施例提供的封装结构制作方法的流程示意图。
[0044]图2为本申请实施例提供的铜基板的剖面示意图。
[0045]图3为本申请实施例提供的S102对应的剖面示意图。
[0046]图4为本申请实施例提供的S104对应的剖面示意图。
[0047]图5为本申请实施例提供的S108对应的剖面示意图。
[0048]图6为本申请实施例提供的S112对应的剖面示意图。
[0049]图7为本申请实施例提供的封装结构的结构示意图。
[0050]图中：100
‑
封装结构；110
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铜基板；120
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第一连接层；130
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芯片；140
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第二连接层；150
‑
键合线。
具体实施方式...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种封装结构制作方法，其特征在于，装结构制作方法包括：基于铜基板设置第一连接层；基于所述第一连接层贴装芯片；对所述第一连接层与所述芯片进行烧结，以实现互连；基于所述芯片表面的键合位置设置第二连接层；对所述第二连接层与所述芯片进行烧结；利用键合线分别连接所述第二连接层与所述铜基板的预设位置；其中，所述第一连接层、所述第二连接层以及所述键合线的制作材料中均包括铜质材料。2.如权利要求1所述的封装结构制作方法，其特征在于，在对所述第二连接层与所述芯片进行烧结的步骤之前，所述方法还包括：基于所述第二连接层的表面设置缓冲层，以使所述缓冲层盖设于所述第二连接层的表面。3.如权利要求1所述的封装结构制作方法，其特征在于，所述基于所述芯片表面的键合位置设置第二连接层的步骤包括：在所述芯片表面设置带有开口的印刷钢网，其中，所述开口露出所述芯片的键合位置；沿所述印刷钢网在所述芯片表面涂覆铜膏；去除所述印刷钢网，以在所述芯片表面的键合位置形成第二连接层。4.如权利要求1所述的封装结构制作方法，其特征在于，所述基于所述芯片表面的键合位置设置第二连接层的步骤包括：基于所述芯片表面的键合位置贴附铜膜，以形成第二连接层。5.如权利要求1所述的封装结构制作方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘旭，赵旭，叶怀宇，张国旗，
申请(专利权)人：南方科技大学，
类型：发明
国别省市：