功率器件的立体封装结构和封装方法技术

本申请属于半导体技术领域，尤其涉及一种功率器件的立体封装结构和封装方法，其中，功率器件的立体封装结构包括：引线框架，设置有用于连接功率器件的焊盘；第一功率器件，通过倒装方式设置于所述引线框架上；第二功率器件，堆叠设置在所述第一功率器件之上；其中，所述第一功率器件的底部端子与所述引线框架的焊盘固定连接，所述第一功率器件的顶部端子与所述第二功率器件相靠近的底部端子以铜条带键合的方式电性连接，所述第一功率器件的底部端子还与所述第二功率器件的顶部端子以铜条带键合的方式电性连接。通过将功率器件堆叠设置，减少封装需要的打线数量，降低寄生效应的影响，提高功率器件的性能，大大提升产品良率。大大提升产品良率。大大提升产品良率。

【技术实现步骤摘要】
功率器件的立体封装结构和封装方法


[0001]本申请属于半导体
，尤其涉及功率器件的立体封装结构和封装方法。

技术介绍

[0002]传统的功率器通过打线(wire bonding)实现功率器件芯片外部管脚的连接，越大越复杂的功率器件也就需要更多外部管脚的打线，并且需要采用更粗的金线或铝线来维持大电流通过，由于打线带来的寄生效应，导致功率器件的性能下降。为了获得更大的耐压或者更大的过电流能力，需要将多颗单个功率器件做并联或串联，在一些特殊的器件应用上比如绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)，由于IGBT关断时有拖尾电流，需要搭配快速恢复二极管(Fast recovery diode，RFD)共同使用，这样就增加更多的打线数量。打线数量越多的功率器件，其良率也会受到影响。
[0003]因此，现有技术中至少存在集成功率器件在打线数增加时导致器件的性能和良率下降的问题。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本申请实施例提供了一种功率器件的立体封装结构和封装方法，旨在解决封装功率器件时，打线数增加导致器件的性能和良率下降的问题。
[0005]本申请实施例的第一方面提供了一种立体封装结构，包括：
[0006]引线框架，设置有用于连接功率器件的焊盘；
[0007]第一功率器件，通过倒装方式设置于所述引线框架上；
[0008]第二功率器件，堆叠设置在所述第一功率器件之上；
[0009]其中，所述第一功率器件的底部端子与所述引线框架的焊盘固定连接，所述第一功率器件的顶部端子与所述第二功率器件相靠近的所述第二功率器件的底部端子以铜条带键合的方式电性连接，所述第一功率器件的底部端子还与所述第二功率器件的顶部端子以铜条带键合的方式电性连接。
[0010]其中一个实施例中，还包括用于铜条带键合的第一铜条带和第二铜条带，所述第一功率器件为IGBT单管，所述第二功率器件为快速恢复二极管；
[0011]所述IGBT单管的底部端子包括发射极端子和基极端子，所述IGBT单管的顶部端子为集电极端子，所述快速恢复二极管的顶部端子为阳极端子，所述快速恢复二极管的底部端子为阴极端子，所述IGBT单管的集电极端子通过所述第一铜条带与所述快速恢复二极管的阴极端子电性连接，所述快速恢复二极管的阳极端子通过所述第二铜条带与所述IGBT单管的发射极端子电性连接。
[0012]其中一个实施例中，还包括用于铜条带键合的第一铜条带和第二铜条带，所述第一功率器件为IGBT单管，所述第二功率器件为碳化硅二极管；
[0013]所述IGBT单管的底部端子包括发射极端子和基极端子，所述IGBT单管的顶部端子为集电极端子，所述碳化硅二极管的顶部端子为阳极端子，所述碳化硅二极管的底部端子
为阴极端子，所述IGBT单管的集电极端子通过所述第一铜条带与所述碳化硅二极管的阴极端子电性连接，所述碳化硅二极管的阳极端子通过所述第二铜条带与所述IGBT单管的发射极端子电性连接。
[0014]其中一个实施例中，还包括用于铜条带键合的第一铜条带和第二铜条带，所述第一功率器件和所述第二功率器件均为MOS管；
[0015]所述第一功率器件的底部端子包括栅极端子和源极端子，所述第一功率器件的顶部端子为漏极端子，所述第二功率器件的顶部端子包括栅极端子和源极端子，所述第二功率器件的底部端子为漏极端子，两个所述MOS管的漏极端子通过所述第一铜条带电性连接，两个所述MOS管的栅极端子和源极端子分别通过所述第二铜条带电性连接。
[0016]其中一个实施例中，还包括用于铜条带键合的第一铜条带和第二铜条带，所述第一功率器件为IGBT单管或IGBT模块，所述第二功率器件为IGBT单管或IGBT模块；
[0017]所述第一功率器件的底部端子包括发射极端子和基极端子，所述第一功率器件的顶部端子为集电极端子，所述第二功率器件的顶部端子包括发射极端子和基极端子，所述第二功率器件的底部端子为集电极端子，所述IGBT单管或IGBT模块的集电极端子通过所述第一铜条带电性连接，所述IGBT单管或IGBT模块的发射极端子和基极端子分别通过所述第二铜条带电性连接。
[0018]其中一个实施例中，还包括胶体，所述胶体填充在所述立体封装结构的缝隙，且包覆在所述立体封装结构的外表面。
[0019]其中一个实施例中，所述引线框架为PCB。
[0020]本申请实施例的第二方面提供了一种功率器件立体封装结构的封装方法，包括：
[0021]提供一个具有两个相互隔离的焊盘的引线框架；
[0022]在所述引线框架上点锡膏，将第一功率器件采用倒装方式进行上片，使所述第一功率器件的第一端子、第二端子分别与所述引线框架的两个所述焊盘固定连接；
[0023]在所述第一功率器件上面点锡膏，将第一铜条带粘着在所述第一功率器件的上面；
[0024]在所述第一铜条带上点锡膏，将第二功率器件采用常规装片方式进行装片，以使所述第一功率器件的顶部端子与所述第二功率器件相靠近的所述第二功率器件的底部端子电性连接；
[0025]在所述第二功率器件的顶部端子以及两个所述焊盘点锡膏，将两个第二铜条带分别粘着在所述第二功率器件的顶部端子和两个所述焊盘之上，通过两个所述第二铜条带分别将所述第一功率器件的第一端子、第二端子分别与所述第二功率器件的顶部端子电性连接，以形成电子通路；
[0026]进行回流焊，使得所述第一功率器件和所述第二功率器件与所述引线框架以及各个极性连接点可靠焊接。
[0027]其中一个实施例中，在所述进行回流焊的步骤之后，还包括：
[0028]在所述进行回流焊的步骤之后，还包括：
[0029]对立体封装结构的缝隙进行胶体填充，使得所述立体封装结构固化。
[0030]其中一个实施例中，所述胶体为环氧树脂。
[0031]上述本申请的立体封装结构和封装方法，具有以下有益效果：
[0032](1)解决功率器件封装中，大量打线造成的寄生效应，通过将功率器件堆叠设置，减少封装需要的打线数量，降低寄生效应的影响，提高功率器件的性能。
[0033](2)节省底板面积，通过功率器件之间的堆叠封装方式，与传统的平面式摆放封装方式相比，不再受限于功率模块的定向键合铜基板或者功率器件单管的引线框面积。
[0034](3)提升产品良率。
附图说明
[0035]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0036]图1为现有技术中IGBT和FRD连接的原理示意图；
[0037]图2为本申请一实施例提供的立体封装结构的结构示意图；
[0038]图3为本申请一实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种功率器件的立体封装结构，其特征在于，包括：引线框架，设置有用于连接功率器件的焊盘；第一功率器件，通过倒装方式设置于所述引线框架上；第二功率器件，堆叠设置在所述第一功率器件之上；其中，所述第一功率器件的底部端子与所述引线框架的焊盘固定连接，所述第一功率器件的顶部端子与所述第二功率器件相靠近的所述第二功率器件的底部端子以铜条带键合的方式电性连接，所述第一功率器件的底部端子还与所述第二功率器件的顶部端子以铜条带键合的方式电性连接。2.如权利要求1所述的立体封装结构，其特征在于，还包括用于铜条带键合的第一铜条带和第二铜条带，所述第一功率器件为IGBT单管，所述第二功率器件为快速恢复二极管；所述IGBT单管的底部端子包括发射极端子和基极端子，所述IGBT单管的顶部端子为集电极端子，所述快速恢复二极管的顶部端子为阳极端子，所述快速恢复二极管的底部端子为阴极端子，所述IGBT单管的集电极端子通过所述第一铜条带与所述快速恢复二极管的阴极端子电性连接，所述快速恢复二极管的阳极端子通过所述第二铜条带与所述IGBT单管的发射极端子电性连接。3.如权利要求1所述的立体封装结构，其特征在于，还包括用于铜条带键合的第一铜条带和第二铜条带，所述第一功率器件为IGBT单管，所述第二功率器件为碳化硅二极管；所述IGBT单管的底部端子包括发射极端子和基极端子，所述IGBT单管的顶部端子为集电极端子，所述碳化硅二极管的顶部端子为阳极端子，所述碳化硅二极管的底部端子为阴极端子，所述IGBT单管的集电极端子通过所述第一铜条带与所述碳化硅二极管的阴极端子电性连接，所述碳化硅二极管的阳极端子通过所述第二铜条带与所述IGBT单管的发射极端子电性连接。4.如权利要求1所述的立体封装结构，其特征在于，还包括用于铜条带键合的第一铜条带和第二铜条带，所述第一功率器件和所述第二功率器件均为MOS管；所述第一功率器件的底部端子包括栅极端子和源极端子，所述第一功率器件的顶部端子为漏极端子，所述第二功率器件的顶部端子包括栅极端子和源极端子，所述第二功率器件的底部端子为漏极端子，两个所述MOS管的漏极端子通过所述第一铜条带电性连接，两个所述MOS管的栅极端子和源极端...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾健忠，
申请(专利权)人：天狼芯半导体成都有限公司，
类型：发明
国别省市：