阅读说明：本技术 功率器件封装方法及功率器件封装结构 () 是由 曹俊 史波 肖婷 马浩华 廖勇波 江伟 曾丹 于 2019-08-26 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种功率器件封装方法及功率器件封装结构,涉及半导体技术领域,用于提高现有的封装器件的过流能力题。本发明的功率器件封装方法,通过将第一芯片远离第一框架的侧面与第二芯片远离第二框架的侧面相连,并将所述第一框架与所述第二框架相连,使第一芯片、第二芯片、第一框架和第二框架能够被一同塑封在一个壳体内形成封装结构,使单个封装结构的过流能力增加大,从而降低应用端的成本；此外,由于将第一芯片和第二芯片都塑封在壳体内,因此相比塑封单个芯片的封装结构,相当于减少了封装结构的数量,从而大大缩减应用端实际体积。()

功率器件封装方法及功率器件封装结构

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别地涉及一种功率器件封装方法及功率器件封装结构。

背景技术

半导体行业的迅速发展，使得功率半导体器件的应用越来越广泛。在产品的创新和生产效率的竞争中，半导体芯片本身并不是成功的唯一要素，封装技术也起着举足轻重的作用。事实上，封装不仅仅是一个简单的外壳，用户在追求电气、热力和机械性能的最佳配置的同时，也要求封装的可靠性、成本、效率以及内部寄生参数减小等性能。

随着半导体技术的发展，人们对单颗封装器件的过流能力要求在增大，但是如果单颗芯片的过流能力提高，势必会增大芯片面积。对于单管来说，目前各类封装已经有一定标准规格，封装类型也成了标准，所以封装框架已经基本固定。因此，要解决单颗器件过电流能力提升的问题，一方面是减小单颗芯片的面积，另一方面就是使用一种新的封装形式。

发明内容

本发明提供一种功率器件封装方法及功率器件封装结构，用于提高现有的封装器件通过电流的能力的技术问题。

本发明提供一种功率器件封装方法，包括以下步骤：

将第一芯片与第一框架相连，将第二芯片与第二框架相连；

将所述第一芯片远离所述第一框架的侧面与所述第二芯片远离所述第二框架的侧面相连，并将所述第一框架与所述第二框架相连；

引出所述第一芯片或所述第二芯片的电极；

将所述第一芯片、所述第二芯片、所述第一框架与所述第二框架塑封在同一塑封壳体内。

在一个实施方式中，通过细铝线引出所述第一芯片的栅极，通过粗铝线引出所述第一芯片的发射极或所述第二芯片的阳极，

其中，所述粗铝线的线径大于所述细铝线的线径。

在一个实施方式中，通过所述第一框架或所述第二框架引出所述第一芯片的集电极，或者

通过所述第一框架或所述第二框架引出所述第二芯片的阴极。

在一个实施方式中，所述第一框架或所述第二框架上有引脚，采用超声波焊接或者银胶焊接使所述引脚与所述第一芯片或所述第二芯片的发射极形成电性连接。

在一个实施方式中，采用锡线焊接或者银胶焊接使所述第一芯片远离所述第一框架的侧面与所述第二芯片远离所述第二框架的侧面焊接形成电性连接。

在一个实施方式中，采用锡线焊接或者银胶焊接使所述第一芯片与所述第一框架形成电性连接；采用锡线焊接或者银胶焊接使所述第二芯片与所述第二框架形成电性连接。

在一个实施方式中，采用超声波焊接或者银胶焊接使所述第一框架与所述第二框架形成电性连接。

在一个实施方式中，采用环氧树脂对所述第一芯片、所述第二芯片、所述第一框架与所述第二框架进行塑封。

在一个实施方式中，所述第一框架和所述第二框架均为铜框架。

根据本发明的第二个方面，本发明提供一种功率器件封装结构，所述功率器件封装结构通过上述的功率器件封装方法进行封装获得。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)通过将第一芯片远离第一框架的侧面与第二芯片远离第二框架的侧面相连，并将所述第一框架与所述第二框架相连，使第一芯片、第二芯片、第一框架和第二框架能够被一同塑封在一个壳体内形成封装结构，使单个封装结构的过流能力增加大，从而降低应用端的成本；此外，由于将第一芯片和第二芯片都塑封在壳体内，因此相比塑封单个芯片的封装结构，相当于减少了封装结构的数量，从而大大缩减应用端实际体积。

(2)本发明的方法容易实现，且实用性较高，在原有产线可直接实现，无需增加工序。

(2)本发明的方法获得的封装结构能够解决目前单管器件(如TO-3P/TO-220等)受框架大小的影响而无法封装具有更大的通过电流能力的芯片的问题。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。

图1是现有的器件封装结构的主视图；

图2是图1所示现有的器件封装结构的俯视图；

图3是本发明的实施例中功率器件封装方法的流程图；

图4-11是本发明的实施例中功率器件封装方法的过程示意图；

图12是本发明的实施例中功率器件封装方法的俯视图；

图13是本发明的另一实施例中功率器件封装方法的俯视图。

附图标记：

1’-现有芯片；2’-散热片；3’-引线；4’-焊线；6’-塑封外壳。

1-第一芯片；2-第二芯片；3-第一框架；4-第二框架；5-引线；6-塑封外壳；7-引脚。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

如图1和2所示，现有的功率器件封装中，塑封外壳6’中仅有一个芯片1’，其与散热片2’进行焊接，引线3’通过焊线4’与现有芯片1进行连接。此种结构的缺陷是形成的器件过流能力较低，如果要提高过流能力就只能增加芯片的面积，而往往电路板上的安装面积是一定的，因此无法提高其过流能力。

如图3所示，根据本方面的第一个方面，本发明提供一种功率器件封装方法，其包括以下步骤：

首先，将第一芯片1与第一框架3相连，将第二芯片2与第二框架4相连。具体地，可以采用锡线焊接或者银胶焊接使第一芯片1与第一框架3形成电性连接；采用锡线焊接或者银胶焊接使第二芯片2与第二框架4形成电性连接。如图4所示，将第一芯片1的底面与第一框架3的上表面形成电性连接，如图5所示，将第二芯片2的顶面与第二框架4的下表形成电性连接。

其次，将第一芯片1远离第一框架3的侧面与第二芯片2远离第二框架4的侧面相连，并将第一框架3与第二框架4相连。在上一步中，将连接好的第二芯片2和第二框架4旋转180度，如图6所示，使第二芯片2的底面与第一芯片1的顶面相对设置，并将这两个相对的表面进行焊接以使第一芯片1和第二芯片2形成电性连接。同时，将第二框架4的下端与第一框架1的上表面进行焊接。

通过将第一芯片1和第二芯片2层叠地设置在第一框架3上，能够使该封装结构具有更大的有效面积来安装相应的芯片，从而使该封装结构的过流能力增大。举例来说，假设现有的封装铜框架上只有3mm×3mm的安装面积，那么要在该铜框架上设置如图1所示现有封装结构的IGBT芯片和FRD芯片，两颗芯片的安装面积之和不能超过3mm×3mm的安装面积，如每个芯片的安装面积均为1.5mm×1.5mm。而同样的封装铜框架，若采用本发明的封装结构，由于本发明的第一芯片1和第二芯片2利用空间结构焊接在一起，因此其安装面积最大可以是3mm×3mm，很明显，本发明的封装结构的接触面积大于现有封装结构的面积，从而可以安装更大面积的芯片，而芯片的通过电流的能力与芯片的面积成正比，因此本发明的封装结构的通过电流的能力(即通流能力)得到提高。

其中，可以采用锡线焊接或者银胶焊接使第一芯片1与第二芯片2形成电性连接；如图7所示，可以采用超声波焊接或者银胶焊接使第一框架3与第二框架4形成电性连接。

第三，引出第一芯片1或第二芯片2的电极。以第一芯片1为IGBT芯片、第二芯片2为二极管为例进行说明。

可选地，采用引线键合的方式引出第一芯片1或第二芯片2的电极。如图8所示，可以通过细铝线引出第一芯片1的栅极，通过粗铝线引出第一芯片1的发射极或第二芯片2的阳极。其中，粗铝线的线径大于细铝线的线径。

可选地，利用铜框架引出第一芯片1或第二芯片2的电极。如图9所示，通过第一框架3或第二框架4引出第一芯片1的集电极；或者通过第一框架3或第二框架4引出第二芯片2的阴极。具体地，第一框架3或第二框架4上预留有引脚7，该引脚7预留有一定的高度，其能够与第一芯片1的集电极或第二芯片2的阴极接触，通过采用超声波焊接或者银胶焊接使引脚7与第一芯片1的集电极或第二芯片2的阴极形成电性连接。

最后，对第一芯片1、第二芯片2、第一框架3与第二框架4进行塑封，将其塑封在同一塑封壳体6内。如图12和13所示，可以采用环氧树脂进行塑封。第一芯片1、第二芯片2、第一框架3与第二框架4被塑封在一个塑封壳体6内形成封装结构，使单个封装结构的过流能力增加大，从而降低应用端的成本；此外，由于将第一芯片1和第二芯片2都塑封在壳体内，因此相比塑封单个芯片的封装结构，相当于减少了封装结构的数量，从而大大缩减应用端实际体积。

下面以第一芯片1为IGBT芯片，第二芯片2为FRD芯片为例对本发明的方法进行说明。

首先，采用锡线焊接或者银胶焊接将IGBT芯片的底部焊接在第一框架3的上表面上，采用锡线焊接或者银胶焊接将FRD芯片的顶部焊接在第二框架4的下表面上。

其次，采用锡线焊接或者银胶焊接使将IGBT芯片的上表面与FRD芯片的下表面形成电性连接。

第三，采用超声波焊接或者银胶焊接将第二框架4的底端焊接在第一框架3的上表面上。

第四，通过细铝线引出IGBT芯片的栅极，通过粗铝线引出IGBT芯片的发射极。

或者，将第一框架3上的引脚7与IGBT芯片的集电极相接触，并通过超声波焊接或者银胶进行焊接使引脚7与IGBT芯片的集电极电性连接，该大电流路径无需打线。

最后，采用树脂进行填充以形成塑封壳体6。如图10和11所示，第一框架3的两端可以分别露出在塑封壳体6的两侧。该塑封壳体6的上下表面均可用于散热。

此外，第一框架1和第二框架4均为铜框架。

根据本发明的第二个方面，本发明提供一种功率器件封装结构，其通过上所述的功率器件封装方法进行封装获得。如图12和13所示，本发明的功率器件封装结构包括设置在第一框架3上的第一芯片1和设置在第二框架4上的第二芯片2，第一芯片1、第二芯片2、第二框架4以及至少部分的第一框架1均设置在塑封壳体6的内部。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。