一种小体积倒装功率器件结构的制作方法

1.本实用新型涉及倒装芯片，具体是一种小体积倒装功率器件结构。


背景技术：

2.smt(surface mount technology)是电子业界一门新兴的工业技术，它的兴起及迅猛发展是电子组装业的一次革命，它使电子组装变得越来越快速和简单，随之而来的是各种电子产品更新换代越来越快，集成度越来越高，价格越来越便宜。随着穿戴式电子设备的兴起，对贴片封装的缩小尺寸要求越来越高，现有贴片封装结构尺寸已经不能完全适应市场的要求。需要采用芯片级尺寸封装结构。
3.csp封装：适合于电极焊盘在同一侧的集成电路芯片，不适合于垂直导电的功率半导体芯片。
4.csp是指封装尺寸不超过裸芯片1.2倍的一种先进的封装形式。
5.csp封装分为下列5种主要类别：
6.(1)柔性基板封装(flexcircuit interposer)由美国tessera公司开发的这类csp 封装的基本结构如图2所示。主要由ic芯片、载带(柔性体)、粘接层、凸点(铜/镍)等构成。载带是用聚酰亚胺和铜箔组成。它的主要特点是结构简单，可靠性高，安装方便，可利用原有的tab(tape automated bonding)设备焊接。
7.(2)刚性基板封装(rigid substrate interposer)由日本toshiba公司开发的这类 csp封装,实际上就是一种陶瓷基板薄型封装，其基本结构见图3。它主要由芯片、氧化铝 (al2o3)基板、铜(au)凸点和树脂构成。通过倒装焊、树脂填充和打印3个步骤完成。它的封装效率(芯片与基板面积之比)可达到75％，是相同尺寸的tqfp的2.5倍。
8.(3)引线框架式csp封装(custom lead frame)由日本fujitsu公司开发的此类csp 封装基本结构。它分为tape-loc和mf-loc 两种形式，将芯片安装在引线框架上，引线框架作为外引脚，因此不需要制作焊料凸点，可实现芯片与外部的互连。它通常分为tape-loc和mf-loc两种形式。
9.(4)圆片级csp封装(wafer-level package)由chipscale公司开发的此类封装。它是在圆片前道工序完成后，直接对圆片利用半导体工艺进行后续组件封装，利用划片槽构造周边互连，再切割分离成单个器件。wlp主要包括两项关键技术即再分布技术和凸焊点制作技术。它有以下特点：
①
相当于裸片大小的小型组件(在最后工序切割分片)；
②
以圆片为单位的加工成本(圆片成本率同步成本)；
③
加工精度高(由于圆片的平坦性、精度的稳定性)。
10.(5)微小模塑型csp(minute mold)由日本三菱电机公司开发的csp结构。它主要由ic 芯片、模塑的树脂和凸点等构成。芯片上的焊区通过在芯片上的金属布线与凸点实现互连，整个芯片浇铸在树脂上，只留下外部触点。这种结构可实现很高的引脚数，有利于提高芯片的电学性能、减少封装尺寸、提高可靠性，完全可以满足储存器、高频器件和逻辑器件的高 i/o数需求。同时由于它无引线框架和焊丝等，体积特别小，提高了封装效率。
11.现有技术中，smt封装缺点：
12.1，封装外形体积大，不适合于穿戴电子设备和移动电子设备等要求小空间的电器。
13.2，成本高，体积大，采用的物料消耗大，成本高。


技术实现要素：

14.为解决上述现有技术的缺陷，本实用新型提供一种小体积倒装功率器件结构，本实用新型可以减少封装体积，采用的物料消耗少，可以降低封装成本。
15.为实现上述技术目的，本实用新型采用如下技术方案：一种小体积倒装功率器件结构，包括基板和导电层，所述基板的正面设置有下沉槽和设于所述下沉槽一侧的高于所述下沉槽的第一承载面，所述导电层贴附于所述下沉槽、所述第一承载面设置；
16.还包括芯片，所述芯片的背面与所述导电层电连接使得所述芯片的背面电极与正面电极均处于正面。
17.进一步地，所述基板的正面的一端设置有所述第一承载面、另一端设置有第二承载面，所述第一承载面、所述第二承载面之间形成所述下沉槽；所述第一承载面、所述第二承载面高度相同。
18.进一步地，所述导电层包括依次连接的下沉板、过渡斜板、承载面板，所述下沉板贴附连接于所述下沉槽，所述承载面板贴附连接于所述第一承载面，所述芯片设置于所述下沉板上且所述芯片的正面与所述第一承载面平齐。
19.进一步地，所述承载面板上设置有导电连接柱，所述导电连接柱焊接有电极作为所述芯片的背面电极；所述芯片的正面设置有第一焊盘和第二焊盘，所述第一焊盘上通过导电连接柱焊接有电极作为所述芯片正面的第一电极和第二电极，所述第二焊盘上设置有导电柱，所述导电柱焊接有电极作为所述芯片正面的第三电极。
20.进一步地，所述芯片的背面与所述导电层之间设置共晶焊接层。
21.进一步地，所述基板、所述芯片上设置有绝缘材料。
22.进一步地，所述导电柱外部设置有绝缘保护涂层。
23.综上所述，本实用新型取得了以下技术效果：
24.1、本实用新型通过异形基板和金属导电层，将功率器件背面电极转移到正面，通过绝缘保护层保护芯片、激光穿孔将电极引出，焊接锡球实现倒装焊接功能；
25.2、本实用新型，结构简单，缩小封装体积，帮助电器的小型化，节约成本。
附图说明
26.图1是本实用新型实施例提供的一种小体积倒装功率器件结构示意图；
27.图2是基板结构示意图；
28.图3是导电层示意图。
具体实施方式
29.以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
30.本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领
域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。
31.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
32.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
33.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
34.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
35.实施例：
36.如图1所示，一种小体积倒装功率器件结构，包括基板1和导电层2，基板1的正面设置有下沉槽101和设于下沉槽101一侧的高于下沉槽101的第一承载面102，导电层2贴附于下沉槽101、第一承载面102设置；还包括芯片3，芯片3的背面与导电层2电连接使得芯片3的背面电极与正面电极均处于正面。
37.进一步地，如图2所示，基板1的正面的一端设置有第一承载面102、另一端设置有第二承载面103，第一承载面102、第二承载面103之间形成下沉槽101；第一承载面102、第二承载面103高度相同。第一承载面102的宽度大于第二承载面103的宽度，便于在第一承载面102上设置芯片3的背面电极。当然，第二承载面103的宽度大于第一承载面102的宽度也是可行的，总之是将芯片3的背面电极设置在较大的承载面上，保证稳定性。
38.如图3所示，导电层2包括依次连接的下沉板201、过渡斜板202、承载面板203，下沉板201贴附连接于下沉槽101，承载面板203贴附连接于第一承载面102，芯片3设置于下沉板201上且芯片3的正面与第一承载面102平齐。
39.如图1所示，承载面板203上设置有导电连接柱7，导电连接柱7焊接有电极作为芯片 3的背面电极6，从而将背面电极6在正面出现，实现倒装；芯片3的正面设置有第一焊盘8 和第二焊盘9，第一焊盘8上通过导电连接柱焊接有电极作为芯片3正面的第一电极11和第二电极12，第二焊盘9上设置有导电柱13，导电柱13焊接有电极作为芯片3正面的第三电极
14。本实施例中，将芯片3的所有电极均设置在正面，省去背面电极的设置，节省背面的空间，实现小体积芯片的目的。
40.芯片3的背面与导电层2之间设置共晶焊接层4。芯片3的高温共晶焊接在基板1上的金属导电层2上，同时也是作为芯片3的背面电极，通过基板1、金属导电层2将功率器件背面电极引到正面。
41.基板1、芯片3上设置有绝缘材料5，比如环氧树脂，陶瓷。
42.导电柱13外部设置有绝缘保护涂层10。
43.导电连接柱、导电柱等均是在绝缘材料5上穿孔、填充金属，绝缘材料包裹后，激光打孔，填充金属引出电极。
44.基板1采用硅、陶瓷、环氧树脂等材料，导电层2钛、铬、镍、锡、金、银等金属，芯片3为功率器件。
45.本实用新型，在带有凹槽的异型基板上，制备有金属导电层，金属导电层从凹槽底部延申到基板表面，功率器件芯片通过芯片底部高温共晶金属与基板凹槽内的金属形成高温共晶焊接，固定在基板凹槽底部，凹槽的深度和芯片的厚度尺寸基本一致，使得基本上表面和芯片上表面高度持平。用绝缘材料(环氧树脂、陶瓷)将芯片和基本上表面密封保护。通过激光打孔，传通密封绝缘材料，露出基本上表面的金属导电层，露出芯片上表面的金属焊盘。采用导电材料填充激光通孔，同时在表面芯片新的金属焊接层。在新的金属焊接层上制备锡球，形成倒装焊接锡球。
46.以上所述仅是对本实用新型的较佳实施方式而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本实用新型技术方案的范围内。