本發(fā)明屬于微電子器件封裝，進一步來說涉及半橋驅動器陶瓷封裝，具體來說，涉及一種半橋驅動器陶瓷貼片式封裝方法及其封裝結構。

背景技術：

1、半橋驅動器是一種用于驅動半橋功率電子器件的功率驅動模塊，它通常由數字控制邏輯、驅動電路、保護電路等功能模塊組成,用于控制半橋功率電子器件的開關動作。半橋驅動電路的作用主要是通過功率管產生交流電觸發(fā)信號，從而產生大電流進一步驅動負載。半橋驅動器主要采用變壓器驅動或全半導體驅動。特別是全半導體驅動（全硅或全gan）半橋驅動器是主流發(fā)展方向。要求集成密度高、封裝功率密度高、寄生阻抗小、機械強度高?，F(xiàn)有封裝技術及封裝結構難以滿足高散熱性、低輸入輸出阻抗、高絕緣性、高可靠性的要求。

2、有鑒于此，特提出本發(fā)明。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術問題是：解決現(xiàn)有全硅或全gan半橋驅動器封裝技術及封裝結構難以滿足高散熱性、低輸入輸出阻抗、高絕緣性、高可靠性要求的問題。

2、本發(fā)明的目標是：利用陶瓷材料本身具備的優(yōu)良電絕緣性、高強度的機械性能和較好的氣密性、優(yōu)異的抗化學腐蝕性，根據半橋驅動器的電路結構、產品性能、熱傳導和電傳導要求，并綜合考慮產品后期的功能、性能參數、封裝工藝、零件通用性等因素而設計開發(fā)一種陶瓷封裝產品。

3、為此，本發(fā)明提供一種半橋驅動器陶瓷貼片式封裝方法，?包括如下方法：

4、（1）整體封裝結構僅使用金屬材料和陶瓷材料，提高產品的穩(wěn)定性和可靠性。

5、（2）外殼底部除電極引腳金屬塊外、其余部位均為陶瓷，將多層陶瓷襯底與外殼邊框一體化燒結于一體，保證器件的絕緣性氣密性要求。

6、（3）陶瓷外殼采用表面金屬鍍金，解決陶瓷熱傳導與電傳導問題，實現(xiàn)陶瓷封裝的高功率密度和高可靠性要求。

7、（4）陶瓷封裝外殼的內腔粘接區(qū)采用臺階式結構，多個邊緣鍵合區(qū)圍繞中央粘接區(qū)，既能縮短鍵合點之間的距離，又能解決因芯片尺寸(如厚度)不同導致鍵合有高度差的問題。邊緣鍵合區(qū)的位置與形狀確保鍵合絲不相互交叉，降低粘接芯片工藝的難度。

8、（5）陶瓷外殼的芯片粘接區(qū)采用陶瓷凹坑設計，底面采用金屬電極片(w85cu15)與凹坑焊接進行密封，熱沉材料貫穿于陶瓷殼體之間，實現(xiàn)內外電氣連接。金屬電極片所選用與芯片熱膨脹系數相近的熱導率好的材料。功率半導體芯片通過金屬電極片直接向外散熱，散熱通道短、熱阻小。

9、（6）采用多層陶瓷結構，在陶瓷外殼內部設計有熱沉區(qū)，以吸收芯片產生的功率熱度，實現(xiàn)高功率密度集成及小型化的要求。

10、所述一種半橋驅動器陶瓷貼片式封裝方法的封裝結構，如圖1-3所示。包括陶瓷底座、陶瓷蓋板。

11、所述陶瓷底座由外殼封口環(huán)1、陶瓷底座本體2、熱沉區(qū)/芯片組裝區(qū)3、背面金屬電極4組成。陶瓷底座本體2背面為背面金屬電極4，根據封裝電路的要求進行排列。陶瓷底座本體2正面為電路組裝框體，框體周邊為框壁，框體底面為平面，框體底面中央區(qū)域為凹坑的熱沉區(qū)/芯片組裝區(qū)3，熱沉區(qū)/芯片組裝區(qū)3的凹坑深度及大小由熱沉區(qū)及芯片的尺寸決定，熱沉組裝于凹坑底部，芯片組裝于熱沉表面，凹坑周邊平面區(qū)域為內部金屬導帶及引線鍵合區(qū)布線層，根據封裝電路芯片結構進行設置。內部金屬導帶及引線鍵合區(qū)底層為多層共燒陶瓷體，通過每層的金屬布線與背面金屬電極4電氣連接。外殼封口環(huán)1位于框壁正上方，外殼封口環(huán)1的表面為焊接金屬層。

12、所述陶瓷蓋板整個表面為金屬鍍層，陶瓷蓋板內面周邊為金屬焊接環(huán)，與外殼封口環(huán)1匹配作用，陶瓷蓋板的形狀與陶瓷底座的形狀一致。

13、所述陶瓷底座的形狀可以為圓形、方形或其他形狀。

14、所述背面金屬電極4的排列可以為單列、雙列、四邊、圓形或其他布局。

15、所述凹坑可以貫穿陶瓷基體。

16、本發(fā)明具有絕緣性能好、體積小、集成度超高、重量輕、散熱快、可靠性高等特點，可以廣泛用于半導體器件、半導體功率器件、混合集成電路等具有高可靠性要求的產品。

17、產品零件可以廣泛用于各類航空、航天、汽車電子等領域，零件的機械強度、密封性、抗鹽霧、熱沖擊等性能均適用于以上使用環(huán)境。

技術特征：

1.一種半橋驅動器陶瓷貼片式封裝方法，其特征在于，包括如下方法：

2.如權利要求1所述的一種半橋驅動器陶瓷貼片式封裝方法的封裝結構，其特征在于：

3.如權利要求2所述的一種半橋驅動器陶瓷貼片式封裝方法的封裝結構，其特征在于：所述陶瓷底座的形狀可以為圓形或方形。

4.如權利要求2所述的一種半橋驅動器陶瓷貼片式封裝方法的封裝結構，其特征在于：所述背面金屬電極的排列可以為單列、雙列、四邊或圓形。

5.如權利要求2所述的一種半橋驅動器陶瓷貼片式封裝方法的封裝結構，其特征在于：所述凹坑貫穿陶瓷基體。

6.如權利要求2所述的一種半橋驅動器陶瓷貼片式封裝方法的封裝結構，其特征在于：

7.如權利要求6所述的一種半橋驅動器陶瓷貼片式封裝方法的封裝結構，其特征在于：

8.如權利要求6所述的一種半橋驅動器陶瓷貼片式封裝方法的封裝結構，其特征在于：

9.如權利要求6所述的一種半橋驅動器陶瓷貼片式封裝方法的封裝結構，其特征在于：

10.如權利要求6所述的一種半橋驅動器陶瓷貼片式封裝方法的封裝結構，其特征在于：

技術總結
一種半橋驅動器陶瓷貼片式封裝方法及其封裝結構，屬于微電子器件封裝技術領域。所述方法包括：（1）整體封裝結構僅使用金屬材料和陶瓷材料；（2）多層陶瓷襯底與外殼邊框一體化燒結于一體；（3）陶瓷外殼采用表面金屬鍍金；（4）內腔粘接區(qū)采用臺階式結構；（5）芯片粘接區(qū)采用陶瓷凹坑設計；（6）采用多層陶瓷結構。所述結構包括陶瓷底座、陶瓷蓋板。陶瓷底座由外殼封口環(huán)、陶瓷底座本體、熱沉區(qū)/芯片組裝區(qū)、背面金屬電極組成。解決了現(xiàn)有全硅或全GaN半橋驅動器封裝技術及封裝結構難以滿足高散熱性、低輸入輸出阻抗、高絕緣性、高可靠性要求的問題。廣泛用于半導體功率器件、混合集成電路等產品封裝技術領域。

技術研發(fā)人員：潘朋濤,陳勁威,馬路遙,羅健明,吳凱麗,蘇海強,蔣興彪,袁錕
受保護的技術使用者：中國振華集團永光電子有限公司（國營第八七三廠）
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/9/9