[实用新型]VDMOS功率器件芯片焊接层空洞补偿结构

说明书

VDMOS功率器件芯片焊接层空洞补偿结构。涉及电子封装技术领域，尤其涉及VDMOS功率器件芯片焊接层空洞补偿结构。提供了一种结构简单，有效减小芯片温升及其对器件封装结构和器件性能的影响，提高器件质量可靠性的VDMOS功率器件芯片焊接层空洞补偿结构。包括基板，所述基板上设有芯片焊接区；所述芯片焊接区的中心和四角端分别设有金属凸点组，所述金属凸点组包括金属中心凸点，所述金属中心凸点的外侧设有至少一个金属凸点环。所述金属凸点环包括至少两个，其从内到外依次分别为第一金属凸点环、第二金属凸点环……第n金属凸点环；n≥3，n为整数。本实用新型设计独特、结构简单、制作方便。

技术领域

本实用新型涉及电子封装技术领域，尤其涉及VDMOS功率器件芯片焊接层空洞补偿结构。

背景技术

VDMOS (垂直双扩散金属-氧化物半导体场效应晶体管)功率器件能高效地处理大电流，实现高单元集成度和低导通电阻，因而在各种电源模块中得到广泛应用。由于VDMOS功率器件高功率和大电流的特点，对散热的要求较高，一般采用焊锡共晶方式来实现芯片与封装基板的连接, 以尽可能地减小接触电阻和提高散热性能。而芯片焊接层空洞是造成功率半导体芯片因散热不良而失效的主要原因，焊接层空洞可能导致接触电阻过大、散热性能差, 降低器件的可靠性, 如焊接层老化、金属间化合物(IMC)的生长和分层, 最终会导致芯片破裂，焊接层空洞也会使封装体热阻增大, 引起器件电学参数的漂移, 如导通电阻RDS增大和阈值电压漂移, 同时造成器件安全工作区严重缩小。（潘少辉等，VDMOS 器件贴片工艺中气泡的形成机制与影响，半导体技术，Vol. 32，No. 5，pp.436-439，2007）

研究表明，芯片焊接层中，拐角空洞处芯片温度最高, 对热阻的贡献最大，其次是中心较大面积的空洞, 介于中心与拐角之间的空洞处芯片温度较低，空洞沿基板对角线从中心移动到端角, 空洞处芯片温度先减小后增加。因此在芯片焊接工艺过程中, 应尽可能地避免中心孔洞和拐角空洞的形成并减小已成形空洞的尺度。

常规减少及减小焊接层空洞的方法有：①控制焊料分布的平整程度，并使焊料面积稍大于芯片面积；②适当选取被挤出焊料的量和上芯焊头压力, 使焊层的厚度在温度、热阻、热应力和整体封装厚度之间得到优化与折衷；③采用等子清洗方式保证芯片、外壳和焊片的清洁；④在烧结过程中，采用氢气或甲酸进行还原，保证烧结质量等。（陈颖等，芯片粘接空洞对功率器件散热特性的影响，半导体技术，Vol. 32，No. 10，pp.859-862，2007；谢鑫鹏等，空洞对功率芯片粘贴焊层热可靠性影响的分析，半导体技术，Vol. 34，No. 10，pp.960-964，2009）但由于产生空洞的因素和机理较为复杂，空洞发生具有一定的随机性，使得以上减小焊接层空洞方法的效果具有一定的局限性。

实用新型内容

本实用新型针对以上问题，提供了一种结构简单，有效减小芯片温升及其对器件封装结构和器件性能的影响，提高器件质量可靠性的VDMOS功率器件芯片焊接层空洞补偿结构。

本实用新型的技术方案是：包括基板，所述基板上设有芯片焊接区；所述芯片焊接区的中心和四角端分别设有金属凸点组，所述金属凸点组包括金属中心凸点，所述金属中心凸点的外侧设有至少一个金属凸点环。

所述金属凸点环包括至少两个，其从内到外依次分别为第一金属凸点环、第二金属凸点环……第n金属凸点环；n≥3，n为整数。

所述第一金属凸点环包含四个金属凸点，对称分布在金属中心凸点的四周，所述第二金属凸点环包含八个金属凸点，对称分布在第一金属凸点环四周……所述第n金属凸点环包含2ⁿ⁺¹个金属凸点，对称分布在第n+1金属凸点环四周。

所述中心金属凸点、第一金属凸点环、第二金属凸点环……第n金属凸点环两两之间的间隙均相等。

所述金属中心凸点、第一金属凸点环中的金属凸点、第二金属凸点环中的金属凸点……第n金属凸点环中的金属凸点均为半球体，其通过半球体的平面贴合基板。