功率器件和生產(chǎn)其的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及功率半導(dǎo)體器件領(lǐng)域，特別是涉及一種功率器件和生產(chǎn)其的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電子技術(shù)的發(fā)展，越來越多的電子設(shè)備朝著小型化、集成化方向發(fā)展。功率器件作為電子設(shè)備產(chǎn)品的主要器件，也致力于小型化和集成化。其中，功率器件小型化的方向之一是采用封裝結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)形式是將器件集成在一個(gè)封裝體內(nèi)。并且，隨著封裝結(jié)構(gòu)的功率密度越來越高，對(duì)功率器件在長期工作中的可靠性的要求也越來越高。
[0003]在功率器件中，芯片之間通過鍵合方式設(shè)置有連接件，以實(shí)現(xiàn)電氣連接。并且模塊在工作過程中，芯片為主要的發(fā)熱源，發(fā)熱導(dǎo)致熱膨脹，由于芯片表面材料與連接件材料的熱膨脹系數(shù)有差異，必然產(chǎn)生熱應(yīng)力。芯片在不斷的開關(guān)過程中，鍵合點(diǎn)就不斷受到循環(huán)熱應(yīng)力的作用。由此，便會(huì)影響鍵合點(diǎn)強(qiáng)度，降低功率器件的長期可靠性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的功率器件由于鍵合點(diǎn)強(qiáng)度而引起的不能長期可靠工作的不足。
[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種功率器件和生產(chǎn)其的方法。該功率器件能加固鍵合點(diǎn)，提高提高鍵合點(diǎn)強(qiáng)度，增加功率器件的長期可靠性。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提出了一種功率器件，包括芯片和設(shè)置在芯片之間的用于電氣連接的連接件，連接件與芯片鍵合連接，其中，在連接件與芯片連接的鍵合點(diǎn)周圍設(shè)置第一聚酰亞胺層。
[0007]由此，通過在鍵合點(diǎn)處設(shè)置第一聚酰亞胺層，聚酰亞胺層在高溫下具有良好的耐高溫蠕變性能，能減小芯片表面承受的熱應(yīng)力。并聚酰亞胺層提高芯片和連接件的鍵合強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)鍵合點(diǎn)的加固。從而通過設(shè)置第一聚酰亞胺層提升了該功率器件工作時(shí)長期可靠性。
[0008]在一個(gè)實(shí)施例中，第一聚酰亞胺層由鍵合點(diǎn)周圍延伸至整個(gè)芯片的上表面。通過這種設(shè)置，減少了芯片產(chǎn)生的局部應(yīng)力集中，改善了芯片表面的應(yīng)力分布，從而有助于進(jìn)一步提高該功率器件的長期可靠性。同時(shí)，這種設(shè)置方式簡化了功率器件的加工工藝，提高了工作效率。
[0009]在一個(gè)實(shí)施例中，還包括基板和設(shè)置在基板的上表面的襯板，襯板具有絕緣體和設(shè)置在絕緣體上的附銅層，芯片設(shè)置在附銅層的上表面上，在絕緣體的位于附銅層的外周的上表面上設(shè)置第二聚酰亞胺層。由于第二聚酰亞胺層具有高絕緣強(qiáng)度，通過上述設(shè)置增加了芯片與襯板的絕緣體之間的絕緣性能，從而延長了整個(gè)功率器件的使用壽命。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提出了一種生產(chǎn)上述功率器件的方法，功率器件包括芯片、連接件、基板、具有絕緣體和附銅層的襯板、第一聚酰亞胺層，以及第二聚酰亞胺層，該方法包括:
[0011]步驟一，將芯片焊接在襯板的附銅層上，
[0012]步驟二，將連接件鍵合連接于芯片上，
[0013]步驟三，在芯片的上表面上設(shè)置第一聚酰亞胺層，
[0014]步驟四，將襯板焊接在基板的上表面上。
[0015]通過上述方法生產(chǎn)的功率器件，在鍵合點(diǎn)周圍位置設(shè)有第一聚酰亞胺層以加固鍵合點(diǎn)，提高了鍵合點(diǎn)的強(qiáng)度和抗疲勞性能。并且上述方法工序優(yōu)化，有助于保證功率器件的長期可靠性。
[0016]在一個(gè)實(shí)施例中，在步驟三中，在絕緣體的位于附銅層的外周的上表面上設(shè)置第二聚酰亞胺層。通過這種方法，利用第二聚酰亞胺層的良好的絕緣性，增加了絕緣體的絕緣效果，從而延長了功率器件的使用壽命。另外，可以同時(shí)設(shè)置第一聚酰亞胺層和第二聚酰亞胺層，從而優(yōu)化了工序，節(jié)約制造成本。
[0017]在步驟三中，設(shè)置第一聚酰亞胺層包括在芯片的上表面上涂覆聚酰胺酸，以及固化聚酰胺酸以形成第一聚酰亞胺層，設(shè)置所述第二聚酰亞胺層包括在絕緣體上表面上涂覆聚酰胺酸，以及固化聚酰胺酸以形成第二聚酰亞胺層，其中，固化聚酰胺酸的固化溫度小于芯片焊料的熔點(diǎn)。通過這種方法避免了在聚酰胺酸固化過程中的芯片焊料的二次融化，從而保證了功率器件的質(zhì)量。由此，上述方法有助于提高功率器件的長期可靠性。
[0018]在一個(gè)優(yōu)選地實(shí)施例中，在涂覆聚酰胺酸之前，向聚酰胺酸中添加稀釋劑。通過這種方法可調(diào)整聚酰胺酸的粘度，從而增加聚酰胺酸的涂覆均勻性，降低聚酰亞胺層中的生產(chǎn)氣泡，由此，保證了聚酰亞胺層的優(yōu)良的機(jī)械性能。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，提高了芯片和連接件的鍵合強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)了鍵合點(diǎn)的加固，進(jìn)而提升了該功率器件工作時(shí)長期可靠性。此外，生產(chǎn)功率器件的方法能保證聚酰亞胺層的優(yōu)良的機(jī)械性能。
【附圖說明】
[0020]下面將結(jié)合附圖來對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)地描述。在圖中:
[0021]圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的功率器件的結(jié)構(gòu)圖。
[0022]圖2顯示了來自圖1的襯板的俯視圖。
[0023]圖3顯示了來自圖1的襯板的左視圖。
[0024]在附圖中，相同的部件使用相同的附圖標(biāo)記。附圖并未按照實(shí)際的比例繪制。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0026]圖1示意性地顯示了根據(jù)本發(fā)明的功率器件100的結(jié)構(gòu)圖。如圖1所示，功率器件100包括芯片I和鍵合在其上的連接件2。此連接件2在鍵合點(diǎn)11處鍵合在芯片I的上表面上，用于實(shí)現(xiàn)電氣連接。功率器件100在工作過程中，芯片I為主要的發(fā)熱源，發(fā)熱導(dǎo)致芯片I和連接件2熱膨脹，而由于芯片I的材料與連接件2的材料的熱膨脹系數(shù)不同，必然產(chǎn)生熱應(yīng)力。芯片I在不斷的開關(guān)過程中，鍵合點(diǎn)11就不斷受到循環(huán)熱應(yīng)力的作用。這種應(yīng)力減低鍵合點(diǎn)11的強(qiáng)度，有害于功率器件100的長期穩(wěn)定性。由此，為了增加芯片I和連接件2之間的鍵合強(qiáng)度，在鍵合點(diǎn)11的周圍設(shè)置第一聚酰亞胺層3。由于聚酰亞胺層具有良好的耐高溫蠕變性能，第一聚酰亞胺層3能減小芯片I表面承受的熱應(yīng)力，從而固化鍵合點(diǎn)11。由此，提高了功率器件100的長期可靠性。
[0027]為降低生產(chǎn)成本，同時(shí)簡化加工過程，連接件2可以構(gòu)造為鋁線。需要說明地是，連接件2不限于鋁線，還可以由其它材質(zhì)制造。例如，銅或銀等。
[0028]如圖2所示