一种提升散热性能的倒装氮化镓功率器件制造技术

本实用新型专利技术涉及一种提升散热性能的倒装氮化镓功率器件，包括芯片、PCB板和基板，芯片通过焊球固定于PCB板之上，且基板固定于PCB板之上；芯片和基板之间通过至少一个焊球形成电气连接；芯片的衬底之上设置散热层，且散热层通过金属柱和芯片的源极连接。本实用新型专利技术可以实现快速有效地散热。实现快速有效地散热。实现快速有效地散热。

【技术实现步骤摘要】
一种提升散热性能的倒装氮化镓功率器件


[0001]本技术涉及电子器件
，尤其是指一种提升散热性能的倒装氮化镓功率器件。

技术介绍

[0002]随着电子技术的不断发展,大功率器件的发热功耗越来越大、热流密度随芯片尺寸减小不断增加，对散热要求反而更高。在安全工作温度范围内器件可正常工作，当结温超过安全工作温度时，会引起芯片的热失效；另一方面，由于器件内各材料膨胀系数的差异，过高的结温会引起芯片内热应力增大，进而引起芯片内焊料弯曲、键合丝脱落等机械损伤。器件的工作温度越高，器件的生命周期越短，器件散热设计对产品的可靠性有着至关重要的影响。
[0003]如图1所示，传统倒装氮化镓功率器件包括芯片1、PCB板2和基板3，芯片1通过环氧封装层6固定于PCB板2之上，PCB板2和基板3通过焊球4连接，芯片1和基板3通过键合丝5键合。传统倒装氮化镓功率器件工作时，芯片1的内部温度向上通过环氧封装层6向外传导，向下通过焊球4、基板3和PCB板2向外传导。
[0004]传统倒装氮化镓功率器件存在的不足之处如下：环氧封装层6、焊球4和PCB板2的热传导率较低，基板3的热传导率较高，但由于基板3包络在PCB板2中无法将芯片1热量高效扩散出去，导致器件整体的热传导率较低，散热效果较差。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本技术公开了一种提升散热性能的倒装氮化镓功率器件。
[0006]本技术所采用的技术方案如下：
[0007]一种提升散热性能的倒装氮化镓功率器件，包括芯片、PCB板和基板，所述芯片通过焊球固定于所述PCB板之上，且所述基板固定于所述PCB板之上；所述芯片和所述基板之间通过至少一个所述焊球形成电气连接；所述芯片的衬底之上设置散热层，且所述散热层通过金属柱和所述芯片的源极连接；环氧封装层封装所述芯片、所述PCB板和所述基板。
[0008]其进一步的技术特征在于：所述金属柱垂直设置于所述散热层和所述基板之间。
[0009]其进一步的技术特征在于：所述散热层的长度和所述PCB板的长度相同，所述散热层的宽度和所述PCB板的宽度相同。
[0010]其进一步的技术特征在于：所述散热层为背铜层，所述背铜层通过粘结剂和所述芯片连接在一起。
[0011]其进一步的技术特征在于：所述散热层为第一DBC铜层、DBC陶瓷层和第二DBC铜层，所述第二DBC铜层通过粘结剂和所述芯片连接在一起。
[0012]其进一步的技术特征在于：所述DBC陶瓷层的两侧分别覆盖所述第一DBC铜层和所述第二DBC铜层。
[0013]其进一步的技术特征在于：所述粘结剂为导电银胶。
[0014]其进一步的技术特征在于：所述焊球的表面分别与所述芯片和所述基板焊接。
[0015]其进一步的技术特征在于：沿所述PCB板的长度方向开设至少一个沟道，所述沟道用于安装所述基板。
[0016]其进一步的技术特征在于：所述芯片的衬底直径为150mm或200mm。
[0017]本技术的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
[0018]本技术中芯片和基板之间的电气连接采用倒装方式，器件的底部是硅衬底层，向上通过粘接剂与背铜或DBC铜直接连接，背铜或DBC铜通过金属柱与芯片源极即S极形成电气连接，最后模塑包封或液态胶灌封，以保护芯片、PCB板和基板。
[0019]在不改变芯片整体框架的基础上，将芯片内部热量均匀迅速地沿背铜或DBC铜表面扩散，另一方面将热量沿背铜或DBC铜垂直方向迅速导出，提升器件的散热性能，实现芯片及系统应用性能的最大化。
附图说明
[0020]为了使本技术的内容更容易被清楚的理解，下面根据本技术的具体实施例并结合附图，对本技术作进一步详细的说明。
[0021]图1是现有的倒装氮化镓功率器件。
[0022]图2是实施例1的倒装氮化镓功率器件的示意图。
[0023]图3是实施例2的倒装氮化镓功率器件的示意图。
[0024]说明书附图标记说明：1、芯片；2、PCB板；3、基板；4、焊球；5、键合丝；6、环氧封装层；7、背铜层；8、粘结剂；9、金属柱；10、第一DBC铜层；11、DBC陶瓷层；12、第二DBC铜层。
具体实施方式
[0025]下面结合附图和具体实施例对本技术作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本技术并能予以实施，但所举实施例不作为对本技术的限定。
[0026]关本技术的前述及其他
技术实现思路
、特点与功效，在以下配合参考附图对实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本技术，此外，在全部实施例中，相同的附图标号表示相同的元件。
[0027]实施例1：
[0028]如图2所示，一种提升散热性能的倒装氮化镓功率器件，包括芯片1、PCB板2和基板3，芯片1通过焊球4固定于PCB板2之上，且基板3固定于PCB板2之上。芯片1和基板3之间通过至少一个焊球4形成电气连接。芯片1的衬底之上设置散热层，且散热层通过金属柱9和芯片1的源极连接。环氧封装层6封装芯片1、PCB板2和基板3。
[0029]在本实施例中，散热层为背铜层7，背铜层7通过粘结剂8和芯片1连接在一起。优选地，粘结剂8为导电银胶，用于保护芯片1。
[0030]在本实施例中，金属柱9垂直设置于散热层和基板3之间。
[0031]在本实施例中，散热层的长度和PCB板2的长度相同，散热层的宽度和PCB板2的宽度相同。
[0032]在本实施例中，焊球4的表面分别与芯片1和基板3焊接。
[0033]在本实施例中，沿PCB板2的长度方向开设至少一个沟道，沟道用于安装基板3。具体地，沟道的大小和形状根据基板3的大小进行开设。
[0034]在本实施例中，芯片1的衬底直径为150mm或200mm。
[0035]本实施例的工作原理如下：
[0036]在不改变芯片1的整体框架的基础上，将芯片1的内部热量均匀迅速地沿背铜层7的表面扩散，另一方面将热量沿背铜层7的垂直方向迅速导出。
[0037]实施例2：
[0038]如图3所示，与实施例1不同之处如下：
[0039]在本实施例中，散热层为第一DBC铜层10、DBC陶瓷层11和第二DBC铜层12，第二DBC铜层12通过粘结剂8和芯片1连接在一起。具体地，DBC陶瓷层11的两侧分别覆盖第一DBC铜层10和第二DBC铜层12，DBC陶瓷层11作为绝缘层。
[0040]本实施例的工作原理如下：
[0041]在不改变芯片1的整体框架的基础上，将芯片1的内部热量均匀迅速地沿第二DBC铜层12和第一DBC铜层10的表面扩散，另一方面将热量沿第二DBC铜层12和第一DBC铜层10的垂直方向迅速导出。
[0042]另本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提升散热性能的倒装氮化镓功率器件，其特征在于：包括芯片(1)、PCB板(2)和基板(3)，所述芯片(1)通过焊球(4)固定于所述PCB板(2)之上，且所述基板(3)固定于所述PCB板(2)之上；所述芯片(1)和所述基板(3)之间通过至少一个所述焊球(4)形成电气连接；所述芯片(1)的衬底之上设置散热层，且所述散热层通过金属柱(9)和所述芯片(1)的源极连接；环氧封装层(6)封装所述芯片(1)、所述PCB板(2)和所述基板(3)。2.根据权利要求1所述的提升散热性能的倒装氮化镓功率器件，其特征在于：所述金属柱(9)垂直设置于所述散热层和所述基板(3)之间。3.根据权利要求1所述的提升散热性能的倒装氮化镓功率器件，其特征在于：所述散热层的长度和所述PCB板(2)的长度相同，所述散热层的宽度和所述PCB板(2)的宽度相同。4.根据权利要求1所述的提升散热性能的倒装氮化镓功率器件，其特征在于：所述散热层为背铜层(7)，所述背铜层(7)通过粘结剂(8)和所述芯片(1)连接在一起。5.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：傅玥，孔令涛，许彪，周叶凡，
申请(专利权)人：南京芯干线科技有限公司，
类型：新型
国别省市：