用于芯片封裝的電極以及使用該電極的芯片封裝結構制造技術

提供了一種用于芯片封裝的電極，該電極包括基體，該基體的膨脹系數的范圍為0?12×10

Electrode for chip package and chip packaging structure using the electrode

An electrode for chip package is provided comprising the electrode substrate, the substrate range expansion coefficient is 0 12 x 10

【技術實現步驟摘要】
用于芯片封裝的電極以及使用該電極的芯片封裝結構
本專利技術涉及封裝電極，特別是用于芯片封裝的電極以及使用該電極的芯片封裝結構。
技術介紹
在功率芯片在應用時一方面需要良好的散熱，另一方面在溫度上升及下降循環或沖擊等熱疲勞試驗時由于散熱電極的熱膨脹系數與芯片不匹配時將會使得芯片產生開裂而失效。傳統的芯片封裝在芯片的兩邊焊接有兩個銅電極，整體再采用陶瓷或塑封而成。由于銅的散熱及導電均較好，但其熱膨脹系數較高，在溫度循環(-40℃-85℃)或沖擊等疲勞測試時很容易將芯片拉扯開裂。采用銅作為電極其散熱與溫度循環或沖擊等熱疲勞性能不能夠兼容。因此，需要開發一種芯片封裝電極，防止在溫度循環過程中芯片損傷而失效。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種用于芯片封裝的電極，以解決芯片在溫度循環或沖擊等熱疲勞試驗過程中被電極拉扯導致損傷的問題。為實現以上目的，本專利技術提供一種用于芯片封裝的電極，該電極包括基體，該基體的膨脹系數的范圍為0-12×10-6/℃并且該基體的材料為：石墨、鎢和金屬化非導電材料中的一種；或石墨、鎢和非導電材料中的一種或一種以上與第一導電材料形成的復合材料。進一步，該第一導電材料為熱導為60-600W/m﹒k的金屬或金屬復合材料。優選地，該第一導電材料為銅、鋁或銀或者為含有銅、鋁或銀的合金。進一步，該非導電材料為AlN、BeO、Al2O3或SiC。進一步，該電極還包括覆蓋該基體的外表面的至少一部分的金屬層。優選地，該金屬層的材料為銅、銀、金、鉑、鈀、鋁、鉬、錳或鎳中的一種或多種，或其中的一種或多種與其他材料形成的復合材料。進一步，該基體具有多孔連孔結構，該電極還包括填充于該基體中的孔中的第二導電材料。進一步，該第二導電材料為熱導為60-600W/m﹒k的金屬或金屬復合材料。優選地，該第二導電材料為銅、鋁、銀、金中的一種，或兩種或兩種以上形成的混合物，或一種或兩種以上與其他材料的復合材料。進一步，該基體設置有一個或多個通孔，該電極還包括設置于該通孔中的導電柱。進一步，該導電柱的材料為熱導為60-600W/m﹒k的金屬或金屬復合材料。進一步，該通孔的側壁上設置有導電層。本專利技術還提供一種芯片封裝結構，包括：芯片；以及一個或多個與該芯片連接的如上面所述的電極。本專利技術的用于芯片封裝的電極，采用石墨、鎢和金屬化非導電材料中的一種；或石墨、鎢和非導電材料中的一種或一種以上與第一導電材料形成的復合材料作為電極的基體材料，這些材料的熱膨脹系數與芯片的熱膨脹系數接近，且具有較好的導電導熱性，可以作為電極材料并同時在溫度循環過程中不會將芯片拉扯而導致芯片損傷。附圖說明圖1是本專利技術的實施例的基體的示意圖。圖2是本專利技術的實施例的電極的剖面圖。圖3A是本專利技術的另一實施例的電極的俯視圖。圖3B-D是本專利技術的某些實施例的多孔連孔結構的縱向剖面。圖4是本專利技術的另一實施例的電極的剖面圖。圖5是本專利技術的另一實施例的電極的剖面圖。圖6是本專利技術的另一實施例的電極的剖面圖。圖7是本專利技術的另一實施例的電極的剖面圖。圖8是本專利技術的某些實施例的芯片封裝結構的剖面圖。具體實施方式為了使本專利技術的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本專利技術進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本專利技術，并不用于限定本專利技術。參見圖1，在某些實施例中，本專利技術的電極包括基體102，該基體102的膨脹系數的范圍為0-12×10-6/℃。該基體的材料可以如圖1中A部分所示，由單種材料形成，優選地，該基體的材料為石墨、鎢和金屬化非導電材料中的一種。該基體的材料可以如圖1中B部分所示，由復合材料形成，優選地，該基體由石墨、鎢和非導電材料中的一種或一種以上與第一導電材料形成的復合材料形成。本專利技術的用于芯片封裝的電極，采用石墨、鎢和金屬化非導電材料中的一種；或石墨、鎢和非導電材料中的一種或一種以上與第一導電材料形成的復合材料作為電極的基體材料，這些材料的熱膨脹系數與芯片的熱膨脹系數接近，且具有較好的導電導熱性，可以作為電極材料并同時在溫度循環過程中不會將芯片拉扯而導致芯片損傷。在某些實施例中，該第一導電材料為熱導為60-600W/m﹒k的金屬或金屬復合材料。優選地，該第一導電材料為銅、鋁或銀，或者為含有銅、鋁或銀的合金。在某些實施例中，該非導電材料可以為AlN、BeO、Al2O3或SiC。參見圖2，在某些實施例中，本專利技術的用于芯片封裝的電極還包括覆蓋該基體102的外表面的至少一部分的金屬層104。該金屬層104可以只覆蓋該基體102的外表面的一部分，例如，只付覆蓋基體102的下表面，或只覆蓋下表面和側面。優選地，該金屬層104覆蓋該基體102的整個外表面。優選地，該金屬層的材料為銅、銀、金、鉑、鈀、鋁、鉬、錳或鎳中的一種或多種，或其中的一種或多種與其他材料形成的復合材料。通過在基體的外表面覆蓋金屬層，可以進一步提高電極的導熱性能，可以減少在溫度循環過程中電極對芯片產生的應力。參見圖3，圖3是本專利技術的電極的俯視圖。在某些實施例中，基體102具有多孔連孔結構106，多孔連孔結構106中填充有第二導電材料108。在一個實施例中，該第二導電材料為熱導為60-600W/m﹒k的金屬或金屬復合材料。優選地，該第二導電材料為銅、鋁、銀、金中的一種，或兩種或兩種以上形成的混合物，或一種或兩種以上與其他材料的復合材料。本文中的多孔連孔結構是指，該結構中具有多個孔，這些孔中的至少一部分孔是上下貫通的，孔與孔之間可以相互貫通也可以相互隔開。參見圖3B-D，圖3B-D是本專利技術的某些實施例的多孔連孔結構的縱向剖面。如圖3B所示，在某些實施例中，多孔結構20中的孔22從材料的頂面貫通到材料的底面。也就說，當基體具有多孔結構時，孔22從基體的頂面貫通到基體的底面，從而填充于孔22的第二導電材料也從基體的頂面貫通到基體的底面。在圖3B中，各個孔22之間是不連通的。然而在某些實施例中，多個孔22中的兩個孔22之間可以是連通的，如圖3C所示。圖3B和圖3C中的孔的方向是大體上垂直，但是在某些實施例中，多孔結構20中的孔的形狀可以不規則的，孔可以在材料中隨意延伸，只要能夠從材料的頂面延伸到底面即可，如圖3D所示。通過對基體設置多孔連孔結構，再用第二導電材料填充多孔連孔結構中的孔，可以調節整個電極的熱膨脹系數，使得電極的整體熱膨脹系數與芯片匹配，可以防止電極在溫度循環過程中對芯片產生拉力而造成芯片損傷失效。此外，為了調節電極的整體熱膨脹特性，如圖4所示，圖4是電極的側面剖面圖，基體102還可以設置通孔110，并且在該通孔110中的設置導電柱112。通孔110的數量可以是一個或多個，可以根據實際情況設置不同數量的通孔，從而調節電極的整體膨脹特性。為了增加電極的導熱性能，該導電柱112的材料為熱導為60-600W/m﹒k的金屬或金屬復合材料。參見圖5，基體上的通孔的側壁上還可以設置有導電層114。優選地，導電層可以是金屬層。如圖6所示，基體上設置有通孔，并且通孔的側壁和基體的外表面均覆蓋有金屬層104，導電柱設置在通孔中。本實施例的電極結構，不僅具有與芯片匹配的膨脹系數，而且具有良好的導電和導熱性能。在某些實施例中，如圖7所示，本專利技術的電極的基體設置有通孔，導電柱設置在通孔中，金屬層本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于芯片封裝的電極，該電極包括基體，該基體的膨脹系數的范圍為0?12×10

【技術特征摘要】
1.一種用于芯片封裝的電極，該電極包括基體，該基體的膨脹系數的范圍為0-12×10-6/℃并且該基體的材料為：石墨、鎢和金屬化非導電材料中的一種；或石墨、鎢和非導電材料中的一種或一種以上與第一導電材料形成的復合材料。2.如權利要求1所述的電極，其特征在于該第一導電材料為熱導為60-600W/m﹒k的金屬或金屬復合材料。3.如權利要求2所述的電極，其特征在于該第一導電材料為銅、鋁或銀，或者為含有銅、鋁或銀的合金。4.如權利要求1所述的電極，其特征在于該非導電材料為AlN、BeO、Al2O3或SiC。5.如權利要求1所述的電極，其特征在于，該電極還包括覆蓋該基體的外表面的至少一部分的金屬層。6.如權利要求5所述的電極，其特征在于該金屬層的材料為銅、銀、金、鉑、鈀、鋁、鉬、錳或鎳中的一種或多種，或其中的一種或多種與其他材料形成的復合材料。7.如權利要求1所述的電極，其特征在于，該基體具有多孔連孔結構，該電極還包括填充于該基體中的孔中的第二導電材料。8.如權利要求...

【專利技術屬性】
技術研發人員：付猛，
申請(專利權)人：東莞市阿甘半導體有限公司，
類型：發明
國別省市：廣東,44