一种功率半导体器件的制作方法

一种功率半导体器件
[技术领域]
[0001]
本实用新型涉及半导体器件，尤其涉及一种功率半导体器件。
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背景技术：
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[0002]
功率半导体器件，即电力电子器件，是进行功率处理的，具有处理高电压，大电流能力的半导体器件。
[0003]
申请号为cn202110483258.1的发明公开了一种igbt功率器件，包括：壳体；至少两块陶瓷覆铜板，相邻的其中一块陶瓷覆铜板上设有第一焊接区域，另一块陶瓷覆铜板上设有第二焊接区域；至少两个芯片，每块陶瓷覆铜板上至少安装有一个芯片，芯片电性连接至对应的焊接区域；以及，多个大小相同的条状连接片，每个第一焊接区域与相应的第二焊接区域之间连接有至少一个条状连接片，其中一个第一焊接区域对应的条状连接片与相邻的另一个第一焊接区域对应的条状连接片平行设置，并且凸拱状的过渡段朝向远离陶瓷覆铜板的方向凸出。该发明的igbt功率器件采用陶瓷覆铜板作为电路板存在以下缺点：
[0004]
功率器件所承载的电流大，功率器件的发热必须传导出去电路板的铜厚要求很大；igbt功率器件的陶瓷覆铜板需要选择导热性能很高的厚铜陶瓷基板，生产厚铜陶瓷基板的陶瓷覆铜板的工艺复杂，工艺流程长，成本高；
[0005]
陶瓷和厚铜是热膨胀系数相差较大的两种材料，陶瓷覆铜板因厚铜与陶瓷热膨胀系数差异会带来很大的应力，稳定性不够好。
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技术实现要素：
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[0006]
本实用新型要解决的技术问题是提供一种电路板应力小、工艺简单、成本较低的功率半导体器件。
[0007]
为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是，一种功率半导体器件，包括壳体、电路板、复数个芯片、封装树脂、控制线和复数根功率线，所述壳体形成有容纳腔；所述的电路板为无基板电路板，包括厚铜板；电路板的顶面包括复数个固晶焊盘、控制线焊盘和复数个功率线焊盘，所述的芯片固装在对应的固晶焊盘上；壳体容纳腔的下端敞口，电路板布置在容纳腔中，位于容纳腔的开口部位；封装树脂填充在壳体的容纳腔中，将电路板固定在壳体容纳腔的底部，壳体的底面、封装树脂的底面和厚铜板的底面平齐。
[0008]
以上所述的功率半导体器件，厚铜板的厚度为0.2mm～2mm。
[0009]
以上所述的功率半导体器件，包括承载板和可剥粘结层，承载板的顶面通过可剥粘结层与壳体的底面、封装树脂的底面和厚铜板的底面粘合。
[0010]
以上所述的功率半导体器件，包括绝缘粘接层和导热板，导热板的顶面通过绝缘粘接层与壳体的底面、封装树脂和厚铜板的底面粘合。
[0011]
以上所述的功率半导体器件，包括散热器和复数个散热器固定螺钉，壳体的下部包括突缘，突缘包括复数个螺钉孔，导热板包括与壳体对应的螺钉孔；散热器的顶面包括复数个螺纹孔，散热器固定螺钉穿过壳体突缘的螺钉孔和导热板的螺钉孔，旋入散热器的螺
纹孔，将散热器固定在导热板的底面上。
[0012]
以上所述的功率半导体器件，包括复数个功率线接线端子和控制线接线端子，功率线接线端子和控制线接线端子固定在壳体的外部；功率线的一端与功率线焊盘焊接，另一端穿过封装树脂和壳体与功率线接线端子焊接；控制线的一端与控制线焊盘焊接，另一端穿过封装树脂和壳体与控制线接线端子焊接。
[0013]
以上所述的功率半导体器件，壳体的顶板包括用于灌装封装树脂的注胶口。
[0014]
本实用新型功率半导体器件电路板的应力小、制作工艺简单、成本较低。
[附图说明]
[0015]
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
[0016]
图1是本实用新型实施例1功率半导体器件的结构图。
[0017]
图2是本实用新型实施例1功率半导体器件封装过程未注封装树脂的结构图。
[0018]
图3是本实用新型实施例1功率半导体器件封装完成未剥离承载板的结构图。
[0019]
图4是本实用新型实施例2功率半导体器件贴有导热板的结构图。
[0020]
图5是本实用新型实施例3功率半导体器件装有散热器的结构图。
[具体实施方式]
[0021]
本实用新型实施例1功率半导体器件的结构如图1所示，包括壳体10、电路板20、多个芯片01、封装树脂02、控制线(控制线图1中未示出)、多根功率线03、多个功率线接线端子16和控制线接线端子(控制线接线端子图1中未示出)，壳体10内形成有容纳腔11，壳体10容纳腔11的下端敞口，壳体10的顶板12有一个用于灌装封装树脂的注胶口13。
[0022]
电路板20为无基板电路板，用厚铜板21制作，厚铜板21的厚度为0.2mm～2mm，本实施例采用厚铜板21的厚度为0.4mm。
[0023]
电路板20的顶面包括多个固晶焊盘22、控制线焊盘(控制线焊盘图1中未示出)和多个功率线焊盘23，芯片01固装在对应的固晶焊盘22上。
[0024]
电路板20布置在容纳腔11中，位于容纳腔11的开口部位。封装树脂02填充在壳体10的容纳腔11中，将电路板20固定在壳体10容纳腔11的底部，壳体10的底面、封装树脂02的底面和厚铜板21的底面平齐。
[0025]
功率线接线端子16和控制线接线端子固定在壳体顶板12的外面。功率线03的第一端与功率线焊盘23焊接，第二端穿过封装树脂02和壳体10的顶板12与功率线接线端子16焊接。控制线的第一端与控制线焊盘焊接，第二端穿过封装树脂02和壳体10与控制线接线端子焊接。
[0026]
本实用新型实施例1功率半导体器件的封装过程如图2和图3所示：
[0027]
制作好的厚铜电路板20的底面通过可剥粘结层(ad胶)31粘接在承载板30上。
[0028]
在厚铜电路板20的固晶焊盘22上焊接芯片01；对芯片01进行超声引线键合。
[0029]
提前组装好功率线03、控制线和壳体10，然后将壳体组装件功率线03的第一端与功率线焊盘23焊接，控制线的第一端与控制线焊盘焊接。
[0030]
将壳体10扣在厚铜电路板20上，壳体10的底面通过可剥粘结层(ad胶)31粘接在承载板30上，如图2所示。
[0031]
如图3所示，通过注胶口13向壳体10的容纳腔11内注入封装树脂02，封装树脂02将电路板20固定在壳体10容纳腔11的底部，实现承载板30的顶面通过可剥粘结层31与壳体10的底面、封装树脂02的底面和厚铜板21的底面粘合。通过将承载板30和可剥粘结层31一同剥离后，得到图1所示的、本实用新型实施例1的功率半导体器件。
[0032]
本实用新型实施例2功率半导体器件的结构如图4所示，实施例2在实施例1的基础上，增加了绝缘粘接层41和导热板40，导热板40的顶面通过绝缘粘接层41与壳体10的底面、封装树脂02和厚铜板21的底面粘合。
[0033]
本实用新型实施例3功率半导体器件的结构如图5所示，实施例3在实施例2的基础上，增加了散热器50和多个散热器固定螺钉51，壳体10的下部包括突缘14，突缘14上有多个螺钉孔15，导热板40上有与壳体突缘14对应的螺钉孔42；散热器50的顶面有多个螺纹孔52，散热器固定螺钉51穿过壳体10突缘14的螺钉孔15和导热板40的螺钉孔42，旋入散热器50的螺纹孔52，将散热器50固定在导热板40的底面上；散热器50的顶面与导热板40的底面之间敷有散热硅脂53。
[0034]
本实用新型以上实施例的功率半导体器件取消了成本高昂的陶瓷电路板，采用无基板电路板，电路用厚铜板制作，制作工艺简单；由于电路板的底部没有陶瓷绝缘层，导热通路短，导热性能好；由于电路板没有陶瓷基板，避免了高热加工产生的高应力，可以使用更为轻薄的导热绝缘片，散热好、成本低。

技术特征：
1.一种功率半导体器件，包括壳体、电路板和复数个芯片，所述壳体形成有容纳腔，其特征在于，包括封装树脂、控制线和复数根功率线；所述的电路板为无基板电路板，包括厚铜板；电路板的顶面包括复数个固晶焊盘、控制线焊盘和复数个功率线焊盘，所述的芯片固装在对应的固晶焊盘上；壳体容纳腔的下端敞口，电路板布置在容纳腔中，位于容纳腔的开口部位；封装树脂填充在壳体的容纳腔中，将电路板固定在壳体容纳腔的底部，壳体的底面、封装树脂的底面和厚铜板的底面平齐。2.根据权利要求1所述的功率半导体器件，其特征在于，厚铜板的厚度为0.2mm～2mm。3.根据权利要求1所述的功率半导体器件，其特征在于，包括承载板和可剥粘结层，承载板的顶面通过可剥粘结层与壳体的底面、封装树脂的底面和厚铜板的底面粘合。4.根据权利要求1所述的功率半导体器件，其特征在于，包括绝缘粘接层和导热板，导热板的顶面通过绝缘粘接层与壳体的底面、封装树脂和厚铜板的底面粘合。5.根据权利要求4所述的功率半导体器件，其特征在于，包括散热器和复数个散热器固定螺钉，壳体的下部包括突缘，突缘包括复数个螺钉孔，导热板包括与壳体对应的螺钉孔；散热器的顶面包括复数个螺纹孔，散热器固定螺钉穿过壳体突缘的螺钉孔和导热板的螺钉孔，旋入散热器的螺纹孔，将散热器固定在导热板的底面上。6.根据权利要求1所述的功率半导体器件，其特征在于，包括复数个功率线接线端子和控制线接线端子，功率线接线端子和控制线接线端子固定在壳体的外部；功率线的一端与功率线焊盘焊接，另一端穿过封装树脂和壳体与功率线接线端子焊接；控制线的一端与控制线焊盘焊接，另一端穿过封装树脂和壳体与控制线接线端子焊接。7.根据权利要求1所述的功率半导体器件，其特征在于，壳体的顶板包括用于灌装封装树脂的注胶口。

技术总结
本实用新型公开了一种功率半导体器件，包括壳体、电路板、复数个芯片、封装树脂、控制线和复数根功率线，所述壳体形成有容纳腔；所述的电路板为无基板电路板，包括厚铜板；电路板的顶面包括复数个固晶焊盘、控制线焊盘和复数个功率线焊盘，所述的芯片固装在对应的固晶焊盘上；壳体容纳腔的下端敞口，电路板布置在容纳腔中，位于容纳腔的开口部位；封装树脂填充在壳体的容纳腔中，将电路板固定在壳体容纳腔的底部，壳体的底面、封装树脂和厚铜板的底面平齐。本实用新型功率半导体器件电路板的应力小、制作工艺简单、成本较低。成本较低。成本较低。


技术研发人员：何忠亮 李维成 韦业祥 沈正
受保护的技术使用者：江西鼎华芯泰科技有限公司
技术研发日：2023.03.11
技术公布日：2023/8/13