功率UDMOS器件封装及其可靠性研究

复旦大学

硕士学位论文

功率UDMOS器件封装及其可靠性研究

姓名：何伦文

申请学位级别：硕士

专业：微电子学与固体电子学

指导教师：张卫

20070420

功率ＵＤＭＯＳ器件封装及其可靠性研究复旦大学硕士学位论文

的三维封装（３ＤＰａｃｋａｇｅ）“２１将有别与现有的封装形式。把硅工艺与倒装焊等先进工艺结合起来，将具有相同或不同功能的芯片堆叠起来，形成一个三维立体的封装结构，封装效率超过１００％。

图１－－４半导体封装的发展

图卜４给出了半导体封装发展的大概过程和未来趋势，从早期的双列直插封装（ＤＩＰ）到七十年代的扁平方形封装（ＱＦＰ），八十年代的球栅阵列封装（ＢＭＡ）和代表未来发展方向的多芯片集成模块（ＭＣＭ，ＭｕｌｔｉＣｈｉｐＭｏｄｕｌｅ）。ＭＣＭ比，起单芯片封装来主要有四大优点：（１）封装效率更高，因为在单芯片封装中，封装结构本身占用了很多面积，两个单芯片封装的芯片间距远远超过了ＭＣＭ中裸片芯片的间距；（２）芯片间距减小，基板连线长度缩短，提高了电性能；（３）芯片和电路板之间的互连数减少，提高了可靠性；（４）高产量ＭＣＭ有利于降低成本，因为它省去了每个芯片单独的封装，并且减少了基板面积。

功率器件的封装也遵循着半导体封装技术同样的发展轨迹：从分立器件的封装发展到现在的智能功率模块（ＩＰＭ或者ＳＰＭ）．其中，ｆａｉｒｃｈｉｌｄ公司开发的以ＩＧＢＴ为基础的智能功率模块可以应用于白色家电以及汽车电子中，并已经实现在中国苏州的量产。但功率器件相比其它集成电路芯片而言，也有自身的特点，它几乎涉及所有电子领域，价格相对低廉，而且由于功率器件工作时会通过大电流，如何将其本身产生的热量扩散出去是封装考虑的重点。所以除了应用于高端中的ＢＧＡ以及ＭＣＭ之外，像Ｔ０２２０，Ｄ／ＩＰＡＫ和ｓ０系列等封装由于其优良的导热能力依然

第二章功率ＶＤＭＯＳ器件封装工艺流程及可靠性因素

功率器件应用广泛，价格低廉，而且由于功率器件工作时会通过大电流，如何将其本身产生的热量扩散出去是封装考虑的重点。所以像Ｔ０２２０，Ｄ／ＩＰＡＫ和Ｓ０系列等封装由于其优良的热扩散能力依然有着广泛的市场，图２一１分别显示了该几种类型封装三维示意图以及其栅，漏，源各极的分布。封装衬底都是一块很大的铜散热片（ｈｅａｔｓｉｎｋ），可以将工作中产生的热量很快的散发出去，防止体内温度过高而导致的一系列问题。图２—２所示为功率器件封装完整的工艺流程，下面我们分别介绍每步工艺步骤以及主要检测方法，指出各道工序中影响器件可靠性的关键因素并做简单分析。

图２—１ＴＯ－２２０，Ｄ／ＩＰＡＫ和ＳＯ系列封装示意图

图２—２功率器件封装的一般步骤