[发明专利]一种功率半导体器件低热阻封装结构及其制作方法

说明书

本发明涉及一种功率半导体器件低热阻封装结构及其制作方法，该封装结构包括在压接塑封体中依次设置的电极互联片、功率芯片和引线框架，所述电极互联片与功率芯片之间的电极压接区域设有压接缓冲层，所述电极互联片与引线框架之间通过引脚焊接层连接，所述引线框架的芯片固晶区周边设有若干塑封体锚固孔。与现有技术相比，本发明实现芯片与电极互联片和引线框架间可靠的电热应力压接，压接塑封体与引线框架间形成温度补偿型贯通式刚性连接，构成芯片的双面散热通道，使器件获得在极端工作条件下更加优良的电热特性和宽泛的安全工作区域。

技术领域

本发明涉及半导体芯片无引线压接式封装技术，尤其是涉及一种功率半导体器件低热阻封装结构及其制作方法。

背景技术

半导体芯片无引线压接式封装是半导体功率芯片一种高可靠性的封装形式，主要应用于大功率器件的封装，诸如：功率IC、MOSFET和IGBT器件。相对于焊接封装，压接式封装具有结构紧凑的优点，可实现双面散热，完全消除了传统焊接式IGBT技术中与键合线和焊接层相关的失效形式，主要应用在MOSFET和IGBT大功率模块(IPM)的封装，但半导体芯片分立器件方面的应用未见报道。

目前主要有两种压接技术形式：

1、弹簧压接式，以ABB公司为代表并拥有专利；

2、凸台压接式，以TOSHIBA、WESTCODE、DYNEX和中车时代电器公司为代表。

以上有两种压接技术形式的压接功能实现的技术结构均由附加机械式压力元件而构成，其不足之处在于：

A、引入了外部压力以及弹簧，存在一些由于压力不均匀或弹簧疲劳带来的失效隐患，制约了其时效可靠性的提高。

B、由于附加机械式压力元件机构的限制，使压接技术无法在对结构尺寸要求苛刻的功率IC和分立器件封装方面得以应用。

C、大功率模块(IPM)的封装为非气密性封装，模块内部通过灌注硅凝胶或环氧树脂等绝缘材料来隔离芯片与外界环境(水、气、灰尘)的接触，但灌注材料通常也隔绝了热量的传递，并在长期工作过程中出现隔离效果退化的现象。

目前，由于半导体芯片材料由第一代向第三代宽禁带材料的升级，加之半导体功率芯片器件功率密度日益增大和对使用环境要求日益提高，现有的器件结构和以热固型塑封材料及注压成型(传递模塑成型)封装工艺制造的器件，因材料、结构和工艺固有特性的限制，已无法发挥第三代宽禁带材料芯片175℃以上工作结温的优良特性，也无法满足大功率器件的可靠性要求，进而限制了第三代半导体器件性价比优势的拓展和高阶功率器件的产业化进程。

鉴于以上原因，只有从封装的结构、材料及制程工艺上进行全方位的创新，才能满足促进现代半导体产业的发展要求。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种功率半导体器件低热阻封装结构及其制作方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种功率半导体器件低热阻封装结构，包括在压接塑封体中依次设置的电极互联片、功率芯片和引线框架，所述电极互联片与功率芯片之间的电极压接区域设有压接缓冲层，所述电极互联片与引线框架之间通过引脚焊接层连接，所述引线框架的芯片固晶区周边设有若干塑封体锚固孔。

优选的，所述功率芯片与引线框架之间的芯片固晶区设有压接焊固晶层。

优选的，所述电极互联片在电极压接区域之间朝向引线框架的一侧设有耐高温电绝缘涂层。

优选的，所述电极互联片为具有电导通和热扩散双重功能的电极互联散热片。

优选的，所述压接塑封体与引线框架间形成温度补偿型贯通式刚性连接。