本发明属于贴片式功率器件封装,尤其是涉及一种氮化镓半桥表贴封装结构及工艺。
背景技术:
1、现有贴片式功率器件封装技术通常采用平面型封装结构,无论封装里面有几颗芯片,所有芯片都在同一个平面,再通过键合导线的方式将电位引出,这就导致了在封装需要用到多颗芯片的电路时,整体面积很大,对于半桥或全桥电路多芯片封装没有优势,为了提高贴片式功率器件封装技术,有一些相关文献公开了关于贴片式功率器件封装技术的改进技术方案。
2、如公开号为cn111211103a的专利公开了一种氮化镓器件及氮化镓封装结构及方法,氮化镓芯片下端贴敷有第一引线框架,第一引线框架下端贴敷有金属板,第一印线框架右侧设置有贴敷在金属板上侧的第二引线框架,第二引线框架上端贴敷有硅芯片;氮化镓芯片和硅芯片上端均一体连接有多个凸起,凸起分别与氮化镓芯片和硅芯片的各个电极连接,氮化镓芯片和硅芯片上表面均贴敷有绝缘保护层。本发明中的化镓芯片和硅芯片通过凸设的金属凸起作为电极,用于与外界电连接,不需要额外设置引脚,减小了封装体积,便于安装。
3、但是,上述现有技术中氮化镓封装结构仍然存在以下问题:
4、(1)封装结构仍然在同一平面,结构分散,不能很好的满足集成度高的紧凑型产品的封装要求;
5、(2)内部电极连接距离长,杂散电感和分布电阻较大,从而导致整体电性能稳定性不高。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的问题,本发明提供了一种氮化镓半桥表贴封装结构及工艺。
2、本发明是这样实现的,一种氮化镓半桥表贴封装结构,包括上桥芯片、下桥芯片、输出电极、输入正电极、输入负电极、上桥栅极控制电极、下桥栅极控制电极和基板,下桥芯片下方与基板固定连接,所述下桥芯片上方通过下桥锡珠分别与输出电极、下桥栅极控制电极、输入负电极相连,所述上桥芯片下方通过上桥锡珠分别与电极输出电极、上桥栅极控制电极、输入正电极相连。
3、进一步,所述上桥芯片与下桥芯片位置对齐放置,上桥芯片的栅极与下桥芯片的栅极位置对齐,上桥芯片的漏极d与下桥芯片的源极s位置对齐,上桥芯片的s极与下桥芯片的d极通过电极连接,并由左侧引出管腿。
4、进一步,所述输出电极、输入正电极、输入负电极、上桥栅极控制电极和下桥栅极控制电极均有管腿结构,将电极引出至与基板同一平面。
5、进一步,所述输入负电极与输入正电极中间位置设置绝缘板,用于输入正负间电气隔离。
6、进一步,所述输入负电极与输入正电极为叠层结构,并对齐叠层,减少部分杂散电感。
7、进一步,所述输出电极包含out和s1两个电极,输入负电极包含dc-和s2两个电极,s1、s2、g1、g2四个电极由同一侧引出。
8、进一步,所述基板采用合金材料。
9、进一步,所述下桥芯片下方与基板采用焊料烧结的方式固定连接。
10、进一步,所述封装结构整体采用塑封材料包裹,仅露出用于电连接的管腿。
11、本发明的另一目的在于提供用于氮化镓半桥表贴封装结构的封装工艺,所述氮化镓半桥表贴封装工艺包括以下步骤:
12、(1)将下桥芯片通过焊料烧结于基板之上;
13、(2)在下桥芯片上植下桥锡珠;
14、(3)通过夹具固定输出电极、下桥栅极控制电极、输入负电极与下桥芯片的相对位置;
15、(4)在上桥芯片上植上桥锡珠;
16、(5)通过夹具固定上述已烧结好的组件以及上桥芯片、电极输出电极、上桥栅极控制电极、输入正电极及绝缘板的相对位置;
17、(6)整体进行烧结,然后测试烧结好的组件电性能是否满足要求;
18、(7)最后进行塑封处理,整个封装结构采用塑封材料包裹,仅露出全部管腿。
19、综上所述,本发明的有益效果在于:
20、(1)本发明通过将下桥芯片置于最底侧的基板之上,下桥芯片上通过下桥锡珠与电极相连,电极之上再通过上桥锡珠与翻转倒置的上桥芯片相连的独特连接方式,改变常规封装结构的平面连接方式,整体呈现为更加紧凑的新型上下结构方式,能够满足集成度高的紧凑型产品的封装要求,适用范围更广。
21、(2)本发明输入正负极为叠层结构,充分利用了空间结构,各部分电极结构较为简单,电极之间距离很短,使得本封装结构杂散电感、分布电阻及寄生电感小,适用多种封装场景,可用于半桥或全桥电路需要用到多颗芯片的封装情况。
22、(3)本发明输出电极包含out和s1两个电极;输入负电极包含dc-和s2两个电极;s1、s2、g1、g2四个电极由同一侧引出;引出脚分布在三个方向,一个方向为输入,一个方向为输出,一个方向为信号控制,这种分布使得信号电极与功率电极分开,有利于强弱电分开的封装结构,降低干扰,增强电性能的稳定性。
23、(4)本发明采用的工艺步骤可使烧结过程中相对位置正确,烧结后连接可靠,使得贴片封装使用便利,可降低操作上带来的失误,提高封装稳定性和生产效率。
1.一种氮化镓半桥表贴封装结构,包括上桥芯片(1)、下桥芯片(7)、输出电极(3)、输入正电极(9)、输入负电极(11)、上桥栅极控制电极(4)、下桥栅极控制电极(5)和基板,下桥芯片(7)下方与基板(8)固定连接,其特征在于:所述下桥芯片(7)上方通过下桥锡珠(6)分别与输出电极(3)、下桥栅极控制电极(5)、输入负电极(11)相连,所述上桥芯片(1)下方通过上桥锡珠(2)分别与电极输出电极(3)、上桥栅极控制电极(4)、输入正电极(9)相连。
2.如权利要求1所述的氮化镓半桥表贴封装结构,其特征在于:所述上桥芯片(1)与下桥芯片(7)位置对齐放置,上桥芯片(1)的栅极与下桥芯片(7)的栅极位置对齐,上桥芯片(1)的漏极d与下桥芯片(7)的源极s位置对齐,上桥芯片(1)的s极与下桥芯片(7)的d极通过电极连接,并由左侧引出管腿。
3.如权利要求1或2所述的氮化镓半桥表贴封装结构,其特征在于:所述输出电极(3)、输入正电极(9)、输入负电极(11)、上桥栅极控制电极(4)和下桥栅极控制电极(5)均有管腿结构,将电极引出至与基板(8)同一平面。
4.如权利要求1所述的氮化镓半桥表贴封装结构,其特征在于:所述输入负电极(11)与输入正电极(9)中间位置设置绝缘板(10),用于输入正负间电气隔离。
5.如权利要求1所述的氮化镓半桥表贴封装结构,其特征在于:所述输入负电极(11)与输入正电极(9)为叠层结构,并对齐叠层,减少部分杂散电感。
6.如权利要求1所述的氮化镓半桥表贴封装结构,其特征在于:输出电极(3)包含out和s1两个电极,输入负电极(11)包含dc-和s2两个电极,s1、s2、g1、g2四个电极由同一侧引出。
7.如权利要求1所述的氮化镓半桥表贴封装结构,其特征在于:所述基板(8)采用合金材料。
8.如权利要求1或7所述的氮化镓半桥表贴封装结构,其特征在于:所述下桥芯片(7)下方与基板(8)采用焊料烧结的方式固定连接。
9.如权利要求1所述的氮化镓半桥表贴封装结构,其特征在于:所述封装结构整体采用塑封材料(12)包裹,仅露出用于电连接的管腿。
10.一种用于权利要求1-9任意一项所述的氮化镓半桥表贴封装结构的封装工艺,其特征在于,所述氮化镓半桥表贴封装工艺包括以下步骤: