新型集成电路功率器件的制作方法

本发明涉及半导体器件封装，具体是新型集成电路功率器件。

背景技术：

1、随着电力电子技术的飞速发展，功率器件在电动汽车、可再生能源、工业自动化等领域扮演着至关重要的角色。toll(transistor outline leadless)和pdfn(plastic dualflatno-lead)等封装形式因其体积小、可靠性高以及适用于表面贴装技术(smt)而被广泛应用于高功率半导体器件中。然而，这些封装技术的核心挑战之一仍然存在于其内部的连接工艺，尤其是焊接环节。

2、传统上，功率器件的封装内部连接主要依赖于焊料，如锡铅合金或其他高熔点金属合金。尽管这些材料在电子封装领域有着悠久的应用历史，但它们在高功率应用中暴露出一些固有的局限性。根据热变形原理，焊接过程中高温加热会导致材料膨胀，而在冷却阶段，材料收缩产生的热应力会成为引发封装失效的主要因素之一。特别是对于大尺寸芯片(≥1x1mm2)，这种效应更为显著，易引起芯片裂纹(crack)、焊层剥离(peeling)等致命缺陷，严重影响器件的长期稳定性和可靠性。

3、为了提升焊接界面的平面度并保持良好的热传导性，业界常采用背金层作为焊料，然而其又面临着新的挑战。背金层虽然能提供较好的导热路径，但对于大面积芯片而言，维持薄且均匀的焊料层在高温作业条件下极为困难。同时四周融金不均匀还会进一步加剧热应力的非均匀分布，进一步威胁到封装的完整性。

4、因此目前亟需一种更为先进的封装结构，以解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供新型集成电路功率器件，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、本发明的技术方案是：一种新型集成电路功率器件，包括有芯片，所述芯片的背部设置有多层金属结构，所述芯片和多层金属结构均设置在金属框架的上端。

3、更进一步地讲，所述金属框架的厚度设置为0.2-0.5㎜。

4、更进一步地讲，所述金属框架设置为铜框架。

5、更进一步地讲，所述芯片和金属框架之间通过多层金属结构进行焊接固定。

6、更进一步地讲，所述多层金属结构包括有焊料层，所述焊料层设置为ausn合金或agsn合金，同时所述焊料层的厚度设置为1-3μm。

7、更进一步地讲，所述焊料层的厚度设置为2-3μm。

8、更进一步地讲，所述多层金属结构和金属框架之间通过扩散焊接方式进行固定连接。

9、本发明通过改进在此提供新型集成电路功率器件，与现有技术相比，具有如下改进及优点：

10、其一：本发明采用扩散焊接的方式代替了传统焊料焊接，能在较低温度下实现芯片与金属框架之间的固定，显著降低了热应力，减少了芯片裂纹和焊层剥离的风险，从而提升了整个封装结构的长期可靠性和热循环稳定性；

11、其二：本发明将金属框架厚度设定在0.2-0.5毫米范围内，不仅确保了良好的导热性能，又兼顾了机械强度，同时还有助于快速散发器件工作时产生的热量，使得器件始终保持在高功率运行下的稳定状态；

12、其三：本发明使用薄铜框架和无焊料的直接焊接技术，使得封装结构更加紧凑，高度和体积大幅度减小，从而有利于实现更高功率密度的电子产品设计。

技术特征：

1.一种新型集成电路功率器件，其特征在于，包括有芯片(1)，所述芯片(1)的背部设置有多层金属结构(2)，所述芯片(1)和多层金属结构(2)均设置在金属框架(3)的上端。

2.根据权利要求1所述的新型集成电路功率器件，其特征在于，所述金属框架(3)的厚度设置为0.2-0.5㎜。

3.根据权利要求1所述的新型集成电路功率器件，其特征在于，所述金属框架(3)设置为铜框架。

4.根据权利要求1所述的新型集成电路功率器件，其特征在于，所述芯片(1)和金属框架(3)之间通过多层金属结构(2)进行焊接固定。

5.根据权利要求1或4所述的新型集成电路功率器件，其特征在于，所述多层金属结构(2)包括有焊料层，所述焊料层设置为ausn合金或agsn合金，同时所述焊料层的厚度设置为1-3μm。

6.根据权利要求5所述的新型集成电路功率器件，其特征在于，所述焊料层的厚度设置为2-3μm。

7.根据权利要求5所述的新型集成电路功率器件，其特征在于，所述多层金属结构(2)和金属框架(3)之间通过扩散焊接方式进行固定连接。

技术总结本发明涉及半导体器件封装技术领域，具体是一种新型集成电路功率器件，包括有芯片，所述芯片的背部设置有多层金属结构，所述芯片和多层金属结构均设置在金属框架的上端。本发明采用扩散焊接的方式代替了传统焊料焊接，能在较低温度下实现芯片与金属框架之间的固定，显著降低了热应力，减少了芯片裂纹和焊层剥离的风险，从而提升了整个封装结构的长期可靠性和热循环稳定性。技术研发人员：张生受保护的技术使用者：日月新半导体（昆山）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/12