本發(fā)明涉及氣密性封裝外殼領(lǐng)域，尤其是一種高可靠高功率密度陶瓷表貼氣密性封裝結(jié)構(gòu)及封裝方法。

背景技術(shù)：

1、目前市場上存在的氣密性表面貼裝型封裝外殼，該封裝外殼由鎢銅底座、陶瓷殼體、銅引出端及可伐蓋板高溫?zé)茦?gòu)成，通常用于igbt、mos、bjt等功率器件的封裝；以mos為例，使用該外殼封裝成器件時(shí)，參照圖3，先將mos芯片11的漏極通過焊料12燒結(jié)在鎢銅底座15上，再通過超聲鍵合工藝將芯片的柵極、源極用鋁絲13引到電極引出端14，最后通過平行縫焊工藝將管殼密封。

2、而該封裝器件在電路中應(yīng)用時(shí)，往往是通過回流焊安裝在pcb電路板上使用，極大地緩解由于pcb電路板形變帶來的應(yīng)力，有效保證器件不會產(chǎn)生裂紋、漏氣等問題，從而提高器件的可靠性。

3、但是這個(gè)結(jié)構(gòu)也是存在一些問題，器件的底部既是電極又作為散熱面，這種結(jié)構(gòu)對于功率器件來說，芯片散發(fā)的熱量是通過鎢銅底座15導(dǎo)入pcb電路板，再向外散出去的，但是由于pcb電路板的熱阻大、導(dǎo)熱性較差，所以會導(dǎo)致散熱效果不好；同時(shí)芯片發(fā)出的熱量還會導(dǎo)致pcb電路板整體溫度很高，使得功率器件周圍的本身發(fā)熱小的元器件由于pcb電路板溫度的升高，抬升了工作溫度，在高溫下性能變差，進(jìn)而對整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行產(chǎn)生不利影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種高可靠高功率密度陶瓷表貼氣密性封裝結(jié)構(gòu)及封裝方法。

2、本發(fā)明通過以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)。

3、本發(fā)明提供的了一種高可靠高功率密度陶瓷表貼氣密性封裝結(jié)構(gòu)，包括陶瓷殼體，所述陶瓷殼體頂部設(shè)置有芯片燒結(jié)區(qū)域；

4、所述陶瓷殼體側(cè)壁分別設(shè)置有大電極片和小電極片，所述大電極片用于與芯片的源極電連接，所述小電極片用于與芯片的柵極電連接，所述陶瓷殼體頂部設(shè)置有散熱件。

5、優(yōu)選地，所述散熱件設(shè)置為連接片，所述連接片呈“l(fā)”型，所述連接片的水平部貼合設(shè)置在陶瓷殼體內(nèi)側(cè)的頂部，所述連接片的豎直部貼合設(shè)置在陶瓷殼體的內(nèi)側(cè)壁上，所述連接片的豎直部延伸至陶瓷殼體底部。

6、優(yōu)選地，所述陶瓷殼體外側(cè)的頂部設(shè)置有頂部熱沉。

7、優(yōu)選地，所述陶瓷殼體底部呈開口設(shè)置。

8、優(yōu)選地，所述陶瓷殼體的開口端設(shè)置有可伐金屬框，所述可伐金屬框上貼合設(shè)置有蓋板。

9、優(yōu)選地，所述連接片為鎢銅材質(zhì)制成。

10、優(yōu)選地，所述頂部熱沉為鎢銅材質(zhì)制成。

11、優(yōu)選地，所述蓋板設(shè)置有“凸”臺狀。

12、本發(fā)明另一方面還提供了一種用于對芯片進(jìn)行封裝的封裝方法，采用高可靠高功率密度陶瓷表貼氣密性封裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行封裝，包括以下方法步驟：

13、s1：封裝芯片前，通過htcc工藝將陶瓷殼體燒結(jié)出來，并在陶瓷殼體表面需要與金屬連接的局部區(qū)域涂上鎢漿，并經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)工藝后形成金屬化層；

14、s2：將頂部熱沉、可伐金屬框、連接片、大電極片和小電極片通過銀銅焊接的方式安裝在陶瓷殼體上，并通過電鍍工藝在頂部熱沉、可伐金屬框、連接片、大電極片和小電極片表面鍍上鎳或金；

15、s3：芯片封裝時(shí)，將芯片放置到芯片燒結(jié)區(qū)域中，芯片的漏極一側(cè)上鋪設(shè)焊料，通過燒結(jié)工藝與連接片焊接在一起；

16、s4：芯片封裝過程，芯片的柵極安裝在靠近小電極片一側(cè)，芯片的柵極通過鋁絲超聲鍵合工藝與小電極片連接；

17、s5：芯片封裝過程，芯片的源極也通過鋁絲超聲鍵合工藝與大電極片連接；

18、s6：將安裝好芯片的陶瓷殼體置于180℃的烘箱中烘烤24小時(shí)以上，去除陶瓷殼體內(nèi)部的水汽；

19、s7：烘烤結(jié)束后迅速將陶瓷殼體轉(zhuǎn)移到充滿干燥氮?dú)猸h(huán)境的平行縫焊設(shè)備中，通過平行縫焊工藝將蓋板貼合連接在可伐金屬框上，使得蓋板、可伐金屬框和連接片的豎直部連接在一起形成氣密封裝，同時(shí)使得蓋板與芯片的漏極形成電氣連接。

20、優(yōu)選地，所述s5中，用于連接芯片的源極和大電極片的鋁絲引線的直徑為380μm。

21、本發(fā)明的有益效果在于：

22、1、通過將芯片封裝在陶瓷殼體上，芯片的漏極翻轉(zhuǎn)倒置緊貼于陶瓷殼體頂面，使得在陶瓷殼體頂部的連接片和頂部熱沉將芯片產(chǎn)生熱量由陶瓷殼體頂部散發(fā)出去，同時(shí)芯片在與大電極片和小電極片電連接時(shí)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電性增強(qiáng)，降低封裝電阻，降低了芯片的工作溫度，進(jìn)而保障了芯片良好的工作性能，進(jìn)而有利于整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

23、2、在同樣大小的封裝體積下，可以充分利用芯片的額定設(shè)計(jì)功率，極大提升了器件的應(yīng)用功率密度，有效縮減系統(tǒng)體積；并且因?yàn)樯崧窂讲唤?jīng)過pcb，不會導(dǎo)致pcb的溫升，也不會影響放置在pcb上的其他器件，用戶可以和現(xiàn)有封裝一樣與pcb貼片焊接安裝使用，安裝便捷，同時(shí)還能對芯片進(jìn)行防護(hù)，使得芯片不易損害，進(jìn)而延長芯片的使用壽命。

技術(shù)特征：

1.一種高可靠高功率密度陶瓷表貼氣密性封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于：包括陶瓷殼體(5)，所述陶瓷殼體(5)頂部設(shè)置有芯片燒結(jié)區(qū)域(1)；所述陶瓷殼體(5)側(cè)壁分別設(shè)置有大電極片(2)和小電極片(3)，所述大電極片(2)用于與芯片的源極電連接，所述小電極片(3)用于與芯片的柵極電連接，所述陶瓷殼體(5)頂部設(shè)置有散熱件。

2.如權(quán)利要求1所述的一種高可靠高功率密度陶瓷表貼氣密性封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述散熱件設(shè)置為連接片(6)，所述連接片(6)呈“l(fā)”型，所述連接片(6)的水平部貼合設(shè)置在陶瓷殼體(5)內(nèi)側(cè)的頂部，所述連接片(6)的豎直部貼合設(shè)置在陶瓷殼體(5)的內(nèi)側(cè)壁上，所述連接片(6)的豎直部延伸至陶瓷殼體(5)底部。

3.如權(quán)利要求1所述的一種高可靠高功率密度陶瓷表貼氣密性封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述陶瓷殼體(5)外側(cè)的頂部設(shè)置有頂部熱沉(4)。

4.如權(quán)利要求1所述的一種高可靠高功率密度陶瓷表貼氣密性封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述陶瓷殼體(5)底部呈開口設(shè)置。

5.如權(quán)利要求1所述的一種高可靠高功率密度陶瓷表貼氣密性封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述陶瓷殼體(5)的開口端設(shè)置有可伐金屬框(7)，所述可伐金屬框(7)上貼合設(shè)置有蓋板(8)。

6.如權(quán)利要求2所述的一種高可靠高功率密度陶瓷表貼氣密性封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述連接片(6)為鎢銅材質(zhì)制成。

7.如權(quán)利要求3所述的一種高可靠高功率密度陶瓷表貼氣密性封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述頂部熱沉(4)為鎢銅材質(zhì)制成。

8.如權(quán)利要求5所述的一種高可靠高功率密度陶瓷表貼氣密性封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述蓋板(8)設(shè)置為“凸”臺狀。

9.一種用于對芯片進(jìn)行封裝的封裝方法，采用如權(quán)利要求1-8任一一項(xiàng)所述的高可靠高功率密度陶瓷表貼氣密性封裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行封裝，其特征在于，包括以下方法步驟：

10.如權(quán)利要求9所述的一種高可靠高功率密度陶瓷表貼氣密性封裝結(jié)構(gòu)的封裝方法，其特征在于：所述s5中，用于連接芯片的源極和大電極片(2)的鋁絲引線的直徑為380μm。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一張高可靠高功率密度陶瓷表貼氣密性封裝結(jié)構(gòu)及封裝方法，包括陶瓷殼體，所述陶瓷殼體頂部設(shè)置有芯片燒結(jié)區(qū)域；所述陶瓷殼體側(cè)壁還分別設(shè)置有大電極片和小電極片，所述大電極片用于與芯片的源極電連接，所述小電極片用于與芯片的柵極電連接，所述陶瓷殼體頂部設(shè)置有散熱件；降低了芯片的工作溫度，進(jìn)而保障了芯片良好的工作性能，進(jìn)而有利于整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

技術(shù)研發(fā)人員：王智,周嶸,古進(jìn),杜先兵,袁強(qiáng),劉榮炳,吳俊德,王博
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國振華集團(tuán)永光電子有限公司（國營第八七三廠）
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19