[发明专利]串叠连接的电力电子器件的封装方法及其封装结构

说明书

本发明关于一种串叠连接的电力电子器件的封装方法及其封装结构，以异质多晶的晶圆级封装方法取代传统的固晶打线制程的封装方式，可降低连接导线的电感电阻及热阻缩小封装体的尺寸，提升电力密度切换频率。本发明的晶圆级封装采用一颗以上的氮化镓半导体晶粒、一颗以上的二极管及一颗以上的金属氧化物半导体晶体管；封装结构的外型可延用TO‑220、四边无引线扁平封装或其他型状尺寸；低功率应用可采用传统环氧模塑材料的封胶制程；高功率的应用则可采用陶瓷材料的封胶制程。藉此可降低连接导线的电感、电阻及热阻缩小封装体的尺寸，提升电力密度及切换频率。

技术领域

本发明为一种串叠连接的电力电子器件的封装方法及其封装结构，尤指一种以异质多晶的晶圆级封装的串叠连接的电力电子器件的封装方法及其封装结构。

背景技术

安森美半导体(OnSemiconductor)看好氮化镓(GaN)可为电源应用且提供优于硅基组件的性能优势，因而开发并推广基于氮化镓的产品及电源系统方案，并推出600V GaN级联结构(Cascode)晶体管NTP8G202N及NTP8G206N，瞄准工业、计算机、通讯、LED照明及网络领域的各种高压应用。NTP8G202N及NTP8G206N两款组件的导通电阻分别为290Mω及150mΩ，闸极电荷均为6.2nC，输出电容分别为36pF及56pF，反向恢复电荷分别为0.029μC及0.054μC，采用优化的TO-220封装，易于根据客户现有的制板能力而整合。

基于同一导通电阻等级，第一代600V硅基GaN(GaN-on-Si)组件已比高压硅MOSFET提供优质4倍以上的闸极电荷、更好的输出电荷、差不多的输出电容及优质20倍以上的反向恢复电荷，并将有待继续改进，未来GaN的优势会越来越明显。

发明内容

本发明的目的在于提供一种串叠连接的电力电子器件的封装方法及其封装结构，藉此可降低连接导线的电感、电阻及热阻，缩小封装体的尺寸，提升电力密度及切换频率。

为达上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种串叠连接的电力电子器件的封装方法，该方法包括如下步骤：

取一基板，于其上设置一感压胶层；

于该感压胶层上设置一个以上的氮化镓半导体晶粒、一个以上的二极管及一个以上的金属氧化物半导体晶体管；

于该感压胶层上涂覆第一光显影层，该第一光显影层覆盖该氮化镓半导体晶粒、该二极管及该金属氧化物半导体晶体管；

对该氮化镓半导体晶粒、该二极管及该金属氧化物半导体晶体管上的第一光显影层的第一面进行曝光显影，并对曝光显影区进行镀铜，形成镀铜层；

于第一光显影层上设置一第一塑料层，该第一塑料层覆盖第一光显影层上的未曝光显影区及镀铜层，再于该第一塑料层上设置一散热板；

剥离该基板及该感压胶层；

于第一光显影层的第二面上涂覆一第二光显影层，该第二光显影层覆盖该氮化镓半导体晶粒、该二极管及该金属氧化物半导体晶体管；

对第二光显影层进行曝光显影，以显露出该氮化镓半导体晶粒的闸极与汲极、该金属氧化物半导体晶体管的闸极与源极及该二极管；

将该氮化镓半导体晶粒的闸极与汲极、该金属氧化物半导体晶体管的闸极与源极及该二极管形成一重分布层(RDL, redistribution layer)；

将该重分布层镀上一保护层；

将胶带黏贴于该陶瓷散热板上，切割该氮化镓半导体晶粒、该二极管、该金属氧化物半导体晶体管、该第一塑料层及该陶瓷散热板，以形成数个封装模块，并使得该些封装模块仅通过该胶带而彼此连接，拉伸该胶带，使得该些封装模块之间的间隙增加，并移除胶带，得到数个封装模块，将该些封装模块串叠连接以形成该电力电子器件。

于前述本发明的串叠连接的电力电子器件的封装方法中， 该氮化镓半导体晶粒为横向导通垂直结构或水平结构，且具有一正面及与该正面相对的一背面，藉由一导通孔将该氮化镓半导体晶粒的源极连通到该背面。