專利名稱：一種大尺寸硅芯片采用塑料實體封裝的可控硅的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種大尺寸硅芯片采用塑料實體封裝的可控硅。
背景技術(shù)：
目前可控硅用塑料實體封裝的芯片尺寸一般不會超過7X7mm，限制塑料實體封裝芯片尺寸的主要因素是由于芯片、銅底板、塑封料這三種材料的膨脹系數(shù)差異較大，致使包封成產(chǎn)品的硅芯片會存在較大的塑料固化應(yīng)力和熱應(yīng)力，對產(chǎn)品的可靠性存在極大的不利，所以該類產(chǎn)品的封裝合格率和可靠性都比較低。但是因為塑料實體封裝的產(chǎn)品在使用中因安裝和電極連接都比較方便，所以行業(yè)內(nèi)一直有人在追求較大芯片的實體封裝，為了能夠包封較大尺寸的芯片，有人在硅芯片的兩面，增加了與單晶硅膨脹系數(shù)相近的鉬片，這對減少硅芯片與銅底板以及塑封料的膨脹系數(shù)差異造成的應(yīng)力是有利的，但是由于增加了兩層導熱系數(shù)偏小、電阻率偏大的金屬片和兩層焊料層，使器件的通態(tài)壓降和熱阻都會比較明顯的增加，使器件產(chǎn)品在使用功率上受到一定的限制。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種大尺寸硅芯片采用塑料實體封裝的可控硅。本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種大尺寸硅芯片采用塑料實體封裝的可控硅，包括銅底板和引腳，所述銅底板上通過鉛錫焊料焊接有硅芯片，所述硅芯片上焊接有鋁絲內(nèi)引線，所述鋁絲內(nèi)引線外通過塑封料塑封，所述引腳之間開有塑料溝槽。所述銅底板上開有引流槽。所述引流槽為方形、圓形、橢圓形或方形加對角線形狀，所述引流槽斷面為V型形狀。所述硅芯片上均勻焊接有多根鋁絲內(nèi)引線，所述每根鋁絲內(nèi)弓丨線在硅芯片上壓有兩個焊點。所述硅芯片上均勻焊接有5根鋁絲內(nèi)引線，所述硅芯片上表面覆有加厚的Al層， 所述硅芯片下表面覆有加厚的Ag層。所述Al層厚度為18— 22 μ m，所述Ag層厚度為8 — 12 μ m。所述塑封料為低應(yīng)力塑封料。本實用新型的有益效果是1、該產(chǎn)品采取的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)比使用低膨脹系數(shù)過渡層的結(jié)構(gòu)，簡潔、緊湊，且具有熱阻小、通態(tài)壓降小的優(yōu)點。2、由于產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)比較簡單，所以該產(chǎn)品的工藝路線比較簡單。3、產(chǎn)品的焊料的空洞率比較低，可以做到空洞率為4%以下。4、產(chǎn)品采用了多根鋁絲、多焊點分布的結(jié)構(gòu)，使硅芯片的電流分布比較均勻，明顯減少了產(chǎn)品在工作中產(chǎn)生熱斑的幾率，提高了產(chǎn)品的可靠性。[0017]5、該產(chǎn)品采取了兩面引線膜增厚和適當增厚硅芯片底面焊料層厚度的結(jié)構(gòu)，可以減少封裝應(yīng)力和熱應(yīng)力對芯片造成的橫向剪切力，提高了產(chǎn)品的可靠性。6、產(chǎn)品的通態(tài)壓降比較小，用200A測試壓降值一般都會小于1. 5V。
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步說明。

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為銅底板的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為圖2中沿A-A方向的剖視圖。圖4為圖3中B處的局部放大示意圖。圖5為鋁絲內(nèi)引線排布示意圖。圖6為本實用新型的外形圖。其中1、塑封料，2、鋁絲內(nèi)引線，3、硅芯片，4、鉛錫焊料，5、銅底板，6、引腳，7、塑料
溝槽，8、引流槽，9、焊點。
具體實施方式
以下實施例僅是用來說明本實用新型，但不限定本實用新型的保護范圍。實施例1如圖1至6所示，本實用新型的一種大尺寸硅芯片采用塑料實體封裝的可控硅，包括銅底板5和引腳6，銅底板5上通過鉛錫焊料4焊接有硅芯片3，硅芯片3上焊接有鋁絲內(nèi)引線2，鋁絲內(nèi)引線2外通過塑封料1塑封，塑封料1采用低應(yīng)力塑封料，以保正產(chǎn)品的合格率和可靠性，引腳6之間開有塑料溝槽7，銅底板5上開有引流槽8，引流槽8為方形，引流槽8斷面為V型形狀，硅芯片3上焊接有5根鋁絲內(nèi)引線2，每根鋁絲內(nèi)引線2在硅芯片 3上壓有兩個焊點9，硅芯片3上表面覆有加厚的Al層，Al層厚度為18 μ m，硅芯片3下表面覆有加厚的Ag層，Ag層厚度為8 μ m。實施例2如圖1至6所示，本實用新型的一種大尺寸硅芯片采用塑料實體封裝的可控硅，包括銅底板5和引腳6，銅底板5上通過鉛錫焊料4焊接有硅芯片3，硅芯片3上焊接有鋁絲內(nèi)引線2，鋁絲內(nèi)引線2外通過塑封料1塑封，塑封料1采用低應(yīng)力塑封料，以保正產(chǎn)品的合格率和可靠性，引腳6之間開有塑料溝槽7，銅底板5上開有引流槽8，引流槽8為圓形，引流槽8斷面為V型形狀，硅芯片3上焊接有5根鋁絲內(nèi)引線2，每根鋁絲內(nèi)引線2在硅芯片 3上壓有兩個焊點9，硅芯片3上表面覆有加厚的Al層，Al層厚度為20 μ m,硅芯片3下表面覆有加厚的Ag層，Ag層厚度為10 μ m。實施例3如圖1至6所示，本實用新型的一種大尺寸硅芯片采用塑料實體封裝的可控硅，包括銅底板5和引腳6，銅底板5上通過鉛錫焊料4焊接有硅芯片3，硅芯片3上焊接有鋁絲內(nèi)引線2，鋁絲內(nèi)引線2外通過塑封料1塑封，塑封料1采用低應(yīng)力塑封料，以保正產(chǎn)品的合格率和可靠性，引腳6之間開有塑料溝槽7，銅底板5上開有引流槽8，引流槽8為方形加對角線形狀，引流槽8斷面為V型形狀，硅芯片3上焊接有5根鋁絲內(nèi)引線2，每根鋁絲內(nèi)引線2在硅芯片3上壓有兩個焊點9，硅芯片3上表面覆有加厚的Al層，Al層厚度為22μ m，硅芯片3下表面覆有加厚的Ag層，Ag層厚度為12 μ m。 采用硅芯片直接用軟焊料燒結(jié)到銅底板上，硅芯片上面焊接鋁絲內(nèi)引線的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形式(如圖1)，使產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)簡潔、通態(tài)壓降小、熱阻比較小。我們之所以采用以上結(jié)構(gòu)的原因是如果為減小包封應(yīng)力而采用硅芯片兩面用鉬片作為過渡層的結(jié)構(gòu)，會使產(chǎn)品增加兩層鉬片和兩層焊料層結(jié)構(gòu)，鉬和鉛錫焊料的導熱率和電阻率都遠比銅和鋁要大得多(見下表)，銅鋁鉬鉛[0036]電阻率:(I(T8Qm)1. 752. 835. 620.[0037]導熱系i^(ff/MK)40123713834,為了避免鉬片和焊料層對產(chǎn)品造成的通態(tài)壓降和熱阻的增大，我們避開了使用鉬片的結(jié)構(gòu)，而采用了硅芯片直接燒結(jié)到銅底板上的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。為了滿足產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的需要，我們加厚了芯片兩面的金屬化電極的厚度，上表面的 Al增加到20 μ m、下表面的Ag增加到10 μ m,從而減少了電流沿芯片表面流動的電阻，降低了芯片在工作中的發(fā)熱，同時也減少了由于硅芯片和塑封料及銅底板因為膨脹系數(shù)差異而作用到硅芯片上的的剪切力，這樣處理的硅芯片的可靠性會大大的提高。適當加厚芯片底面焊料層的厚度(50-80微米)，用軟焊料來吸收銅底板和硅芯片之間的熱膨脹應(yīng)力。我們采用壓有特殊引流槽的銅底板(如圖2至4)，可以使芯片底下的焊料層向外鋪展的面積減少，從而保證了焊料層的厚度；另外，我們經(jīng)過多家焊料的對比，優(yōu)選了適合于大尺寸芯片使用的焊膏(北京達博專配的295焊膏)，滿足了既使芯片底部的焊料沒有空洞，又保持了足夠的焊料層厚度。為了使芯片底部的焊料層的空洞減到最少，我們還采取在燒結(jié)過程中使用手工揉片的辦法(在焊料熔融的狀態(tài)下，使用合適的夾具，將硅芯片沿底板的平面延伸方向進行焊料的摩擦)，通過手工揉片可以使焊料和工件之間做到良好的潤濕，燒成的產(chǎn)品焊料層的空洞率一般可以控制在4%以下，完成燒結(jié)的框架要認真進行緩慢冷卻。采用鋁絲作為內(nèi)引線，對內(nèi)引線的排布給出了明確的要求每個芯片上要壓5根 500 μ m直徑的鋁絲，每根鋁絲在芯片上要壓兩個焊點，鋁引線以及壓點的位置排布要求均勻分布(如圖5)。這樣連接的內(nèi)引線可以使芯片上的電流做到均勻分布，以減少產(chǎn)生熱斑的機會。
權(quán)利要求1.一種大尺寸硅芯片采用塑料實體封裝的可控硅，包括銅底板和引腳，其特征在于 所述銅底板上通過鉛錫焊料焊接有硅芯片，所述硅芯片上焊接有鋁絲內(nèi)引線，所述鋁絲內(nèi)引線外通過塑封料塑封，所述引腳之間開有塑料溝槽。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大尺寸硅芯片采用塑料實體封裝的可控硅，其特征在于所述銅底板上開有引流槽。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種大尺寸硅芯片采用塑料實體封裝的可控硅，其特征在于所述引流槽為方形、圓形、橢圓形或方形加對角線形狀，所述引流槽斷面為V型形狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大尺寸硅芯片采用塑料實體封裝的可控硅，其特征在于所述硅芯片上均勻焊接有多根鋁絲內(nèi)引線，所述每根鋁絲內(nèi)引線在硅芯片上壓有兩個 ytp 點。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種大尺寸硅芯片采用塑料實體封裝的可控硅，其特征在于所述硅芯片上均勻焊接有5根鋁絲內(nèi)引線，所述硅芯片上表面覆有加厚的Al層，所述硅芯片下表面覆有加厚的Ag層。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種大尺寸硅芯片采用塑料實體封裝的可控硅，其特征在于所述Al層厚度為18 — 22 μ m,所述Ag層厚度為8 — 12 μ m。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大尺寸硅芯片采用塑料實體封裝的可控硅，其特征在于所述塑封料為低應(yīng)力塑封料。
專利摘要本實用新型涉及一種大尺寸硅芯片采用塑料實體封裝的可控硅，包括銅底板和引腳，銅底板上通過鉛錫焊料焊接有硅芯片，硅芯片上焊接有鋁絲內(nèi)引線，鋁絲內(nèi)引線外通過塑封料塑封，引腳之間開有塑料溝槽。本實用新型優(yōu)點工藝簡單，熱阻小、通態(tài)壓降小，提高了產(chǎn)品的可靠性。
文檔編號H01L23/31GK202167471SQ20112023383
公開日2012年3月14日 申請日期2011年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月5日
發(fā)明者吳家健, 李攀, 王琳 申請人:江蘇捷捷微電子股份有限公司