[实用新型]一种低成本的硅基模块的封装结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种低成本的硅基模块的封装结构，属于半导体封装技术领域。

背景技术

随着电子工业的不断发展，印刷电路板PCB上集成的器件越来越多，因此单个器件的小型化已经成为器件封装工艺发展的必然趋势。

其中，MOSFET（金属氧化物半导体场效应管）是利用电场效应来控制半导体的场效应晶体管。由于MOSFET具有可实现低功耗电压控制的特性，近年来受到越来越多的关注。MOSFET芯片的源极（Source）和栅极（Gate）位于芯片的正面，其漏极(Drain)通常设置在芯片的背面。

MOSFET芯片的封装要求是大电流的承载能力、高效的导热能力。通常的封装方法是将漏极与引线框或基板直接连接，源极和栅极通过打线粗的金属引线或宽的铝帯与引线框或基板间接连接，但此种封装形式的封装结构往往较大，且只能实现单面的散热，因散热满足不了需求而往往导致电流承载能力的下降。当然也有少数产品采用夹持Clip封装结构进行封装，可以实现双面散热，但其封装结构繁杂且封装良率偏低，生产成本偏高。因此，产业需要不断寻找新的封装结构技术，以在保证各项性能指标的同时降低封装工艺难度，并降低生产成本。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述不足，提供一种在保证各项性能指标的同时降低封装工艺难度的低成本的硅基模块的封装结构。

本实用新型是这样实现的：

本实用新型一种低成本的硅基模块的封装结构，其包括硅基载体，所述硅基载体的上表面设置绝缘层，

还包括硅基芯片和金属芯焊球，所述硅基芯片的正面设有若干个电极、背面设有金属层，所述硅基芯片的正面覆盖图案化的钝化层并开设露出电极的上表面的钝化层开口，在所述钝化层开口内设置金属凸块结构，所述金属凸块结构的顶端设置焊料层；

两个或两个以上的所述金属芯焊球设置于硅基芯片的旁侧，所述金属芯焊球的内芯为金属芯，其最外层包裹焊接层；

所述硅基载体的横截面尺寸大于硅基芯片的横截面尺寸，所述硅基载体承载金属芯焊球和与之倒装连接的硅基芯片，所述硅基载体的绝缘层上选择性地设置再布线金属层，所述金属芯焊球通过其焊接层与再布线金属层固连、硅基芯片的正面的电极通过金属凸块结构的焊料层与再布线金属层固连，且所述再布线金属层于彼此相邻的两个电极之间断开绝缘，所述硅基芯片的背面金属层的顶高和金属芯焊球的顶高在同一平面。

可选地，所述金属凸块结构包括镍/金层，所述镍/金层设置于钝化层开口内。

可选地，所述金属凸块结构包括钛或钛钨金属层、金属柱及其顶部的焊料凸点，所述钛或钛钨金属层设置于钝化层开口内，所述金属柱设置于钛或钛钨金属层的表面。

可选地，所述硅基芯片的背面金属层的顶高和金属芯焊球的顶高在同一水平面。

可选地，所述金属芯与焊接层之间设置金属镍层或镍/金层。

可选地，所述金属芯呈球状。

可选地，所述硅基芯片的电极包括源极和栅极，该硅基芯片的背面的金属层为漏极。

可选地，所述硅基芯片的背面的金属层为钛/镍/金或钛/镍/银的三层金属结构。

可选地，所述钝化层开口呈阵列状分布。

可选地，还包括填充剂，所述填充剂填充金属芯焊球、硅基芯片、硅基载体彼此之间的空间。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型的封装结构选用直径尺寸合适的金属芯焊球与硅基模块匹配，作为电信号的输入/输出端，直接焊接固定于目标位置，使用方便，克服了印刷成形焊球高度尺寸不够、形状不稳定、成形工艺繁琐等缺陷，降低了工艺难度，同时降低了封装成本；

2、本实用新型的封装结构用硅基载体承载金属芯焊球和与之倒装连接的硅基模块，硅基载体、金属芯焊球和硅基模块的背面提供了足够有效地散热渠道，保证了整个封装结构的导热性能，同时巧妙地搭建硅基模块与金属芯焊球、再布线金属层之间的电信通路，将倒装的硅基模块正面电极的电信号引至整个封装结构的正面，使整个封装结构简洁、紧凑，符合小型化封装要求，同时保证了其各项性能指标；

3、本实用新型的封装方法采用成熟的芯片倒装工艺和高精度的再布线金属层工艺来封装尺寸进一步缩小的硅基芯片，如MOSFET芯片，克服了现有的工序复杂而繁多的半导体封装技术缺陷，也有助于封装成本的降低。

附图说明

图1为本实用新型一种低成本的硅基模块的封装结构的正面结构示意图；

图2为图1的A-A剖面实施例一的示意图；