[发明专利]功率芯片互连结构及其互连方法

说明书

本发明涉及混合集成电路功率芯片三维焊接互连技术，具体涉及一种功率芯片互连结构及其互连方法，该互连结构包括功率芯片、过渡金属片和铜带或铜框架，互连方法为：先在功率芯片上焊接过度金属片，通过过渡金属片实现功率芯片与基板过铜带的焊接互联。本发明采用梯度焊接的方式进行互联，可以在实现混合集成电路的功率芯片低功耗互连的同时，采用铜结构互连提高了互连可靠性，且结构简单，组装容易。

技术领域

本发明涉及混合集成电路功率芯片三维焊接互连技术，具体涉及一种功率芯片互连结构及其互连方法。

背景技术

目前，公知的厚膜混合集成电路使用的功率芯片（主要包括：肖特基功率芯片、MOS管等）均采用铝丝键合互连工艺，铝丝键合工艺的接触电阻与自身线电阻较高，会产生一定的功耗。随着技术的发展，具有高效能的厚膜混合集成电路更受用户青睐，尤其国防高等级电路需求尤为明显，功率芯片互连使用的铝丝键合互连，其互连接触电阻高，且熔断电流较低，已不能满足高效高功率电路的发展需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种接触电阻小、熔断电流高且连接可靠的功率芯片互连结构及其互连方法。

为实现上述目的本发明提供了以下技术方案：

一种肖特基功率芯片互连结构：所述肖特基功率芯片的正极与过渡金属片焊接互连，所述肖特基功率芯片的负极与基板表面焊盘焊接互连，所述过渡金属片的上表面与铜带焊接互连，所述铜带又与基板表面焊盘焊接互连。

所述过渡金属片为钼片，所述钼片与肖特基功率芯片之间为面接触，所述铜带呈拱形，所述钼片、基板电源正极焊盘分别在所述拱形铜带的支脚处与该铜带焊接。

一种MOS功率芯片互联结构：所述功率芯片为MOS功率芯片，所述MOS功率芯片的漏极与金属过渡片焊接互连，所述MOS功率芯片的源极与金属铜框架焊接互连，所述金属过度片与基板表面焊盘焊接互连，所述金属铜框架与基板表面焊盘焊接互连。

所述金属过渡片为铜片，所述MOS功率芯片和基板电源负极分别焊接在铜片的上下两面即三者为层叠状设置，所述金属铜框架包括两端用于与MOS功率芯片源极、基板表面焊盘进行焊接的平面段以及两平面段之间的拱形连接段。

本发明还提供了两种互联方法：

一种用于制造上述肖特基功率芯片互连结构的互连方法，包括以下步骤：

a1.采用高温焊膏通过再流焊工艺在肖特基功率芯片阳极上焊接热沉钼片；

b1.采用低温焊膏通过再流焊工艺将肖特基功率芯片焊接到基板上；

c1.铜带采用低温焊锡膏一端与肖特基功率芯片表面钼片焊接，另一端与基板的正极焊盘进行焊接互连；

在步骤a1、b1中，钼片和铜带在焊接之前经过镀金处理，所述高温焊膏和低温焊膏之间的温差梯度为30℃以上。

一种用于制造上述MOS功率芯片互连结构的互连方法，包括以下步骤：

a2. 采用低温焊膏通过再流焊工艺将铜片焊接到MOS功率芯片漏极；

b2. 采用高温焊膏通过再流焊工艺将金属铜框架的其中一个平面段焊接到MOS功率芯片的源极上；

c2.将铜片焊接到基板上；

d2.将金属铜框架上远离MOS功率芯片的平面段焊接到基板表面焊盘上；

在步骤a2、b2中，金属铜框架和铜片在焊接之前经过镀金处理，在步骤a2、c2中，高温焊膏与低温焊膏的温差梯度为30℃以上。

本发明的有益效果在于：可以在实现混合集成电路的功率芯片低功耗互连的同时，采用铜结构互连提高了互连可靠性，且结构简单，组装容易。