一种功率芯片的封装结构制造技术

本技术公开了一种功率芯片的封装结构，包括功率芯片，所述功率芯片的晶圆上设置有顶金属层，所述顶金属层上沉积UBM金属层，在UBM金属层上设置铜柱，铜柱顶面键合铜焊线或铜夹片。本技术通过在顶金属层上设置UBM金属层，在UBM层上设置铜柱，铜柱上绑定铜焊线，可以解决现有技术存在的问题，减小对功率芯片的损伤，提高绑定良率，铜柱有利于降低封装动态热阻抗，均流性更好，导热更快，单个芯片温差更小；避免了现有技术中铝焊线焊点疲劳的问题，可靠性和一致性大幅提升；相比现有技术在DTS上绑定铜焊线的方案，铜柱不会发生电迁移，可靠性和一致性大幅提升；本技术的封工艺难度大幅降低，在设备、工艺、材料等方面，成本也大幅下降。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及功率模块，具体是一种功率芯片的封装结构。

技术介绍

1、目前在功率模块或功率器件封装结构中，如图2所示，绝大部分是以铝线/铝带或铜线绑定或铜夹片与clip锡焊。由于al pad较软，绑定粗铜线容易损伤芯片，故在al pad上绑定铝线或铝带或铝包铜线，由于铝的电阻率较大，铝绑定线的载流能力不如铜绑定线，限制了其在大电流密度上的应用。除此之外，铝绑定线与al pad的结合处在功率循环(秒级)容易造成焊点疲劳，导致可靠性问题。

2、针对图2的结构中存在的问题，一些厂家(如heraeus等)提出在功率芯片上热压烧结dts(die top system，一种铜箔和烧结银的结构)，如图3，然后再打粗铜线(5-20mil)。但面临如下技术问题：1.热压烧结dts工艺不成熟，烧结时dts容易脱落或者偏移，导致良率下降；2.尺寸较小的pad如gate等，无法烧结dts和绑定铜线，依然是铝线绑定，存在可靠性问题；3.通常dts尺寸小于al pad尺寸，和烧结后dts边缘处烧结银不够致密，焊线的有效区域下降，导致焊线数目或者线径降低和载流能力减弱；4.烧结银长期经过高温高湿大电流密度，可能发生顶金属层间的银离子的电迁移，导致漏电或者短路失效；5.高昂的热压烧结设备和dts导致封装成本较高。

技术实现思路

1、技术目的：本技术的目的是提供功率芯片的封装结构，以解决现有技术中存在的问题。

2、技术方案：本技术的一种功率芯片的封装结构，包括功率芯片，所述功率芯片的晶圆上设置有顶金属层，所述顶金属层上沉积ubm金属层，在ubm金属层上设置铜柱，铜柱顶面键合铜焊线或铜夹片。

3、其中，所述顶金属层为铝、铜、银、金中的一种，或铝、铜、银、金的合金中的一种。

4、其中，所述铜柱厚度为5-300微米。

5、其中，所述铜焊线的直径为50-500微米。

6、有益效果：本技术与现有技术相比，具有如下有益效果：

7、1、通过在顶金属层上设置ubm金属层，在ubm层上设置铜柱，铜柱上绑定铜焊线，可以解决现有技术存在的问题，减小对功率芯片的损伤，提高绑定良率；

8、2、铜柱有利于降低封装动态热阻抗，均流性更好，导热更快，单个芯片温差更小；

9、3、避免了现有技术中铝焊线焊点疲劳的问题，可靠性和一致性大幅提升；

10、4、相比现有技术在dts上绑定铜焊线的方案，铜柱不会发生电迁移，可靠性和一致性大幅提升；

11、5、相比现有技术在在dts上绑定铜线的方案，本技术的封工艺难度大幅降低，在设备、工艺、材料等方面，成本也大幅下降。

本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种功率芯片的封装结构，包括功率芯片，其特征在于：所述功率芯片的晶圆上设置有顶金属层，所述顶金属层上沉积UBM金属层，在UBM金属层上设置铜柱，铜柱顶面键合铜焊线或铜夹片。

2.根据权利要求1所述的一种功率芯片的封装结构，其特征在于：所述铜柱的上表面有防氧化层。

3.根据权利要求1所述的一种功率芯片的封装结构，其特征在于：所述顶金属层为铝、铜、银、金中的一种，或铝、铜、银、金的合金中的一种。

4.根据权利要求1所述的一种功率芯片的封装结构，其特征在于：所述铜柱厚度为5-300微米。

5.根据权利要求1所述的一种功率芯片的封装结构，其特征在于：所述铜焊线的直径为50-500微米。

【技术特征摘要】

1.一种功率芯片的封装结构，包括功率芯片，其特征在于：所述功率芯片的晶圆上设置有顶金属层，所述顶金属层上沉积ubm金属层，在ubm金属层上设置铜柱，铜柱顶面键合铜焊线或铜夹片。

2.根据权利要求1所述的一种功率芯片的封装结构，其特征在于：所述铜柱的上表面有防氧化层。

3.根据权利要求1所述的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈义，洪涛，
申请(专利权)人：无锡芯动半导体科技有限公司，
类型：新型
国别省市：