[实用新型]一种功率陶瓷外壳和功率芯片封装结构

说明书

技术领域

本实用新型属于功率半导体器件封装领域，尤其涉及一种功率陶瓷外壳和功率芯片封装结构。

背景技术

近年来，随着全球范围内电子信息产业的快速发展壮大，半导体分立器件，特别是功率半导体分立器件一直保持较好的发展势头。制作功率半导体器件的工艺流程包括：集成电路设计，芯片加工，芯片封装和芯片测试，其中，作为功率半导体器件制作的一个重要环节，芯片封装的目的是将芯片包裹起来，以避免芯片与外界接触，防止外界环境对芯片造成损害。

不同的封装技术在制造工序和工艺方面差异很大，封装后对芯片自身性能的发挥也起着至关重要的作用。在现有的功率半导体芯片封装领域，陶瓷外壳封装技术达到广泛应用。传统的功率陶瓷外壳包括外壳键合区、芯片座等，其中，外壳键合区的表面镀层为金，而常见的功率半导体芯片（焊接于功率陶瓷外壳的芯片座上）的键合区表面为铝。在常见功率半导体芯片的封装过程中，主要采用铝丝对芯片的键合区与功率陶瓷外壳的外壳键合区进行电连接，构成包括功率陶瓷外壳的功率芯片封装结构，在此功率芯片封装结构中，铝丝与功率陶瓷外壳的外壳键合区接触，形成金铝键合系统。

但是，现有功率陶瓷外壳的外壳键合区与铝丝接触形成的金铝键合系统容易出现失效，导致采用现有功率陶瓷外壳封装完成的功率陶瓷器件的可靠性较低。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供一种功率陶瓷外壳和功率芯片封装结构，采用此种功率陶瓷外壳的功率芯片封装结构具有可靠的键合系统，提高了封装完成的功率陶瓷器件的可靠性。

为实现上述目的，本实用新型实施例提供了如下技术方案：

一种功率陶瓷外壳，包括外壳键合区、位于所述外壳键合区表面的焊接层、位于所述焊接层表面的铜铝复合过渡片，其中所述铜铝复合过渡片包括铜层和铝层，且所述铜层位于所述焊接层和所述铝层之间。

优选的，所述铜铝复合过渡片的厚度为0.25mm。

优选的，所述铜铝复合过渡片的面积小于或等于所述外壳键合区的面积。

优选的，所述外壳键合区包括键合区体材和包裹所述键合区体材的电镀金属层。

优选的，所述电镀金属层包括镍层和金层，且所述镍层位于所述金层和所述键合区体材之间。

优选的，所述镍层的厚度为1.3μm～8.9μm，包括端点值，所述金层的厚度为1.3μm～5.7μm，包括端点值。

一种功率芯片封装结构，包括：功率陶瓷外壳，位于所述功率陶瓷外壳的芯片座表面的功率半导体芯片和电连接所述功率半导体芯片和功率陶瓷外壳的铝丝，其中，所述功率陶瓷外壳为权利要求1至7任一项所述的功率陶瓷外壳，所述铝丝与所述功率陶瓷外壳的铜铝复合过渡片的铝层接触。

优选的，所述铜铝复合过渡片的面积大于或等于所述铝丝与所述铝层的接触面积。

优选的，通过所述焊接层焊接所述铜铝复合过渡片和在所述功率陶瓷外壳的芯片座表面焊接所述功率半导体芯片可采用相同的焊接参数和焊接条件。

与现有技术相比，本实用新型实施例具有以下优点：

本实用新型提供的功率陶瓷外壳的外壳键合区表面焊接有铜铝复合过渡片，使得在功率半导体芯片的封装过程中，连接外壳键合区与功率半导体芯片的铝丝在与外壳键合区进行电连接时，需先连接到铜铝复合过渡片上，再通过铜铝复合过渡片过渡连接到外壳键合区上。所述铜铝复合过渡片包括铜层和铝层，且所述铜层位于所述焊接层和所述铝层之间。使得在利用此种功率陶瓷外壳对功率半导体芯片进行封装时构成的功率芯片封装结构中，铝丝在通过所述铜铝复合过渡片与外壳键合区进行电连接时，所述铝丝与铜铝复合过渡片的铝层接触，在接触面处形成铝铝键合系统，也即所述铝丝是通过铝铝键合系统与铜铝复合过渡片进行电连接的。故，在应用此种功率陶瓷外壳对功率半导体芯片进行封装时构成的功率芯片封装结构中，所述铝丝会与所述外壳键合区表面的铜铝复合过渡片的铝层接触形成可靠的同金属键合系统，即铝铝键合系统，改进了功率半导体芯片的封装质量，提高了封装完成的功率陶瓷器件的长期工作的可靠性。

此外，在应用本实用新型公开的功率陶瓷外壳对功率半导体芯片进行封装时构成的功率芯片封装结构中，位于所述外壳键合区和铜铝复合过渡片之间的焊接层的材料与所述功率半导体芯片焊接时所使用的焊接材料具有相同或相似的熔点范围，可采用相同的焊接参数和焊接条件进行焊接，使得所述铜铝复合过渡片的焊接与所述功率半导体芯片的焊接在同一步骤焊接操作同时完成，所述功率陶瓷外壳的制作与所述功率半导体芯片的封装同步完成，无需增加额外的组装、焊接工步，易于实现批量生产。