[发明专利]一种大功率器件的封装结构和方法

说明书

本发明提供了一种大功率器件的封装结构和方法，涉及芯片封装技术领域，包括基岛、芯片、塑封体及引脚，基岛上粘接若干芯片，若干芯片之间通过第一金属线连接，基岛上设置弹性材料层，弹性材料层包覆在芯片及第一金属线外围，弹性材料层及基岛外围包覆塑封体，塑封体上开设通孔，通孔一端与塑封体外部连通，通孔另一端延伸至弹性材料层外部，引脚一端嵌埋于塑封体内并通过第二金属线与芯片连接，引脚另一端延伸至塑封体外部。本发明中，通过弹性材料层覆盖芯片及第一金属线，产品工作时，弹性材料层能够吸收温度循环时因热膨胀系数不匹配而产生的内应力，大幅度降低易分层截面的应力，解决界面分层问题，大幅度提升产品使用寿命。

技术领域

本发明涉及芯片封装技术领域，特别涉及一种大功率器件的封装结构和方法。

背景技术

市面上大功率封装结构采用传统的陶瓷封装，其成本较高，目前各家企业都在研究采用塑封料取代陶瓷封装以大幅度降低成本。如图1所示，现有大功率器件的封装结构包括基岛，基岛上通过芯片粘接材料粘接有芯片，芯片通过第一金属线相互连接，芯片通过第二金属线与引脚连接，基岛与引脚构成金属引线框架，环氧塑封料包覆基岛、芯片粘接材料、芯片、第一金属线、第二金属线及部分引脚，但是由于环氧塑封料、芯片以及金属引线框架的热膨胀系数差距比较大，产品使用过程中温度升高，产品内应力较大，产品在经受温度循环考核时只能做到800循环，封装结构会发生界面分层问题，如芯片粘接材料烧结银与环氧塑封料界面分层、芯片与环氧塑封料界面分层、芯片粘接材料与金属基岛界面分层，导致产品电性失效，缩短产品的使用寿命。

发明内容

本发明提供一种大功率器件的封装结构和方法，用以解决目前封装结构中环氧塑封料、芯片以及金属引线框架的热膨胀系数差距比较大，产品使用过程中温度升高，产品内应力较大，封装结构会发生界面分层的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明公开了一种大功率器件的封装结构，包括：基岛、芯片、塑封体及引脚，基岛上粘接若干芯片，若干芯片之间通过第一金属线连接，基岛上设置弹性材料层，弹性材料层包覆在芯片及第一金属线外围，弹性材料层及基岛外围包覆塑封体，塑封体上开设通孔，通孔一端与塑封体外部连通，通孔另一端延伸至弹性材料层外部，引脚一端嵌埋于塑封体内并通过第二金属线与芯片连接，引脚另一端延伸至塑封体外部。

优选地，弹性材料层采用高绝缘弹性材料制得，弹性材料为聚酰亚胺或硅胶中的任意一种。

优选地，通孔设置有一个或多个。

优选地，弹性材料层还包覆第二金属线及引脚靠近第二金属线一端。

优选地，第二金属线采用Z字形金属线。

本发明还提供了一种大功率器件的封装方法，用于制得上述一种大功率器件的封装结构，包括以下步骤：

步骤1：获取基岛及芯片，将芯片粘接在基岛上；

步骤2：取第一金属线，将第一金属线两端分别与两个芯片键合连接；

步骤3：取第二金属线及引脚，将第二金属线一端与芯片键合连接，将第二金属线另一端与引脚键合连接；

步骤4：在芯片及第一金属线外围覆盖弹性材料层；

步骤5：在弹性材料层及基岛外围注塑环氧塑封料，制得塑封体，采用一体成型工艺或激光打孔中任意一种方式制备通孔，通孔制备完成后，制得封装结构。

优选地，弹性材料层及塑封体均采用注塑装置制得，注塑装置包括料筒，料筒下端设置导流管，导流管呈L型，导流管输出端设置注塑头，注塑头下端呈锥形，注塑头下端设置注塑口，注塑头上方设置保护管，保护管下端与导流管连通，保护管与注塑头同心设置。