本实用新型涉及半导体技术领域，尤其是涉及一种半导体器件。
背景技术：
半导体巴条具有出光功率高、电光转换效率高的优点，近年来在各行各业得到了广泛的应用。其可靠性和寿命一直是研究者们关注的重点。
其中影响可靠性的一个重要因素就是由封装引入的应力、应变问题。一个典型的巴条封装形式为热沉、焊料层、巴条，封装的过程为将这三者组装在一起，升温至焊料熔点使焊料熔化后即可将热沉和巴条焊接在一起。通常情况下，热沉和巴条的热膨胀系数不一致，焊接过程中产生应力，热沉或者巴条在应力的作用下易产生变形，即应变，从而使热沉与巴条之间发生分离翘曲。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于提供一种半导体器件，以缓解了现有技术中的半导体器件的热沉和巴条因热膨胀系数不一致，焊接过程产生应力，热沉或者巴条在应力的作用下产生变形，即应变，从而使热沉与巴条之间发生分离翘曲的技术问题。
本实用新型提供的半导体器件，包括热沉单元、巴条单元和焊接结构；
所述焊接结构包括至少两层相互连接且熔点不同的焊料层；
所述焊接结构设置在所述热沉单元与所述巴条单元之间，用于将所述热沉单元与所述巴条单元连接。
在上述技术方案中，优选地，所述焊接结构包括第一连接层和第二连接层，且所述第一连接层的熔点高于所述第二连接层的熔点；
所述第一连接层连接在所述热沉单元上，所述第二连接层连接在所述第一连接层和所述巴条单元之间，用于将所述第一连接层与所述巴条单元连接；
或者，所述第一连接层连接在所述巴条单元上，所述第二连接层连接在所述第一连接层和所述热沉单元之间，用于将所述第一连接层和所述热沉单元连接。
在上述任一技术方案中，优选地，所述焊接结构还包括第三连接层，所述第三连接层设置在所述第一连接层背向所述第二连接层的一侧；
所述第三连接层的熔点小于所述第一连接层的熔点。
在上述任一技术方案中，优选地，所述第三连接层的熔点大于所述第二连接层的熔点。
在上述任一技术方案中，优选地，所述第一连接层的上表面和/或下表面设置有凹凸微结构。
在上述任一技术方案中，优选地，所述凹凸微结构包括多个沟槽，且多个所述沟槽间隔设置在所述第一连接层的表面。
在上述任一技术方案中，优选地，所述沟槽的横截面为三角形、矩形或者梯形。
在上述任一技术方案中，优选地，本新用新型实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述热沉单元包括碳化硅热沉和过渡层，所述过渡层设置在所述碳化硅热沉的上表面，所述焊接结构连接在所述过渡层上；
或者，所述热沉单元包括铜热沉。
在上述任一技术方案中，优选地，所述第一连接层的材质为铟；
所述第二连接层和所述第三连接层分别为inag、insn或者bisn中的一种。
在上述任一技术方案中，优选地，所述半导体器件还包括导电极片，所述导电极片与所述巴条单元电连接。
本实用新型提供的半导体器件，包括热沉单元、巴条单元和焊接结构；所述焊接结构包括至少两层相互连接且熔点不同的焊料层；所述焊接结构设置在所述热沉单元与所述巴条单元之间，用于将所述热沉单元与所述巴条单元连接。
与现有技术相比，本实用新型实施例带来了以下有益效果：
本实用新型提供的半导体器件中，用于连接热沉单元和巴条单元的焊接结构包括至少两层相互连接且熔点不同的焊料层，先将熔点最高的焊料层与热沉单元和巴条单元之中的一者连接，然后将焊接温度控制在最高熔点温度与最低熔点温度之间，熔化后的焊料层再将熔点最高的焊料层与巴条单元和热沉单元中的另一者再焊接连接，熔点最高的焊料层不熔化，且保持原有的厚度，通过熔点最高的焊料层将热沉单元与巴条单元连接，起到释放应力、减小应变的作用，能够缓解热沉单元和巴条单元之间的分离翘曲现象。
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型实施例提供的半导体器件的第一种结构示意图；
图2为本实用新型实施例提供的半导体器件的第二种结构示意图；
图3为本实用新型实施例提供的半导体器件的第一连接层的结构图；
图4为本实用新型实施例提供的半导体器件的第一连接层的俯视图；
图5为图4中的a-a剖视图；
图6为本实用新型实施例提供的半导体器件的封装示意图；
图7为本实用新型实施例提供的半导体器件的导电极片的第一种连接形式示意图；
图8为本实用新型实施例提供的半导体器件的导电极片的第二种连接形式示意图。
图标：100-碳化硅热沉；110-过渡层；200-巴条单元；300-第一连接层；301-沟槽；400-第二连接层；500-第三连接层；600-导电极片；610-第四连接层；620-金属导线；700-绝缘块；800-挤压块。
具体实施方式
下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。
通常在此处附图中描述和显示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。
基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等，其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。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
另外，在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
下面参照图1至图8详细描述根据本申请一些实施例所述的半导体器件。
如图1至图8所示，本实用新型提供的半导体器件，包括热沉单元、巴条单元200和焊接结构；焊接结构包括至少两层相互连接且熔点不同的焊料层；焊接结构设置在热沉单元与巴条单元200之间，用于将热沉单元与巴条单元200连接。
可见，本申请提供的半导体器件中，用于连接热沉单元和巴条单元200的焊接结构包括至少两层相互连接且熔点不同的焊料层，先将熔点最高的焊料层与热沉单元和巴条单元200之中的一者连接，然后将焊接温度控制在焊料层中熔点最高的焊料层的熔点温度与熔点最低的焊料层的熔点温度之间，熔化后的焊料层再将熔点最高的焊料层与巴条单元200和热沉单元中的另一者焊接连接，熔点最高的焊料层不熔化，且保持原有的厚度，并连接在热沉单元与巴条单元200之间，起到释放应力、减小应变的作用，能够缓解热沉单元和巴条单元200之间的分离翘曲现象。
在本申请的一个实施例中，优选地，焊接结构包括第一连接层300和第二连接层400；第一连接层300连接在热沉单元上，第二连接层400连接在第一连接层300和巴条单元200之间，用于将第一连接层300与巴条单元200连接；第一连接层300的熔点高于第二连接层400的熔点。
具体地，第一连接层300的熔点高于第二连接层400的熔点，且第一连接层300与热沉单元连接，第二连接层400设置在第一连接层300和巴条单元200之间，且用于将第一连接层300和巴条单元200连接。实际生产时，首先将第一连接层300与热沉单元实现连接，然后将带有第一连接层300的热沉单元、第二连接层400和巴条单元200由下至上依次堆叠，第一连接层300与第二连接层400相接触，然后将第二连接层400在高于第二连接层400的熔点温度且低于第一连接层300的熔点温度的温度加热，以使第二连接层400熔化，并保温一段时间后冷却，利用第二连接层400将第一连接层300和巴条单元200连接在一起。
需要说明的是，第一连接层300也可以与巴条单元200连接，第二连接层400设置在第一连接层300和热沉单元之间，用于将第一连接层300和热沉单元连接，实际生产时，首先将第一连接层300与巴条单元200连接在一起，然后将第二连接层400放置在第一连接层300与热沉单元之间，通过将第二连接层400加热到第二连接层400和第一连接层300的熔化温度之间，然后保温一段时间后再冷却，从而利用第二连接层400将第一连接层300和热沉单元连接在一起，实现巴条单元200与热沉单元的连接。
由于热沉单元和巴条单元200的热膨胀系数不同，在焊接过程中二者之间会因热膨胀而产生应力。上述的两种设置方式，焊接过程中第一连接层300均未熔化，仍保持原有的厚度且具有很好的延展性，可以起到释放应力、减小应变的作用。
在本申请的一个实施例中，优选地，焊接结构还包括第三连接层500，第三连接层500设置在第一连接层300背向第二连接层400的一侧，用于将热沉单元和第一连接层300连接；第三连接层500的熔点小于第一连接层300的熔点。
优选地，第三连接层500的熔点大于第二连接层400的熔点。
具体地，本实施例中，第三连接层500和第二连接层400的熔点均低于第一连接层300的熔点，且第三连接层500的熔点大于第二连接层400的熔点。
具体地封装方法包括：提供热沉单元、巴条单元200、第一连接层300、第三连接层500和第二连接层400；第二连接层400的熔点低于第三连接层500的熔点，第二连接层400的熔点低于第一连接层300的熔点。
首先，将第三连接层500设置在热沉单元与第一连接层300之间，在第一温度范围内将第三连接层500加热至熔化并保温设定时长，将热沉单元与第一连接层300通过第三连接层500焊接；当热沉单元与第一连接层300通过第三连接层500焊接后，将第二连接层400设置在第一连接层300和巴条单元200之间，在第二温度范围内将第二连接层400加热至熔化并保温设定时长，将巴条单元200与第一连接层300通过第二连接层400焊接，以使热沉单元、第一连接层300和巴条单元200焊接在一起。
由于第三连接层500的熔点高于第二连接层400的熔点且低于第一连接层300的熔点，因此，首先在温度较高的第一温度范围内对第三连接层500进行加热并保温设定时长，将热沉单元与第一连接层300焊接在一起，先释放了一部分应力，然后在温度较低的第二温度范围内对第二连接层400进行加热并保温设定时长，再将巴条单元200与第一连接层300焊接在一起，以使热沉单元和巴条单元200之间具有较小的热膨胀差异，具有更小的焊接应力，避免热沉单元和巴条单元200的分离或者翘曲发生。
同时，设置在热沉单元和巴条单元200之间的第一连接层300还能够进一步起到缓冲热沉单元与巴条单元200之间应力的作用。
需要说明的是，在第一温度范围内将第三连接层500加热至熔化并保温设定时长的目的是用于将热沉单元和第一连接层300能够充分接触并焊接在一起，同理，在第二温度范围内将第二连接层400加热到熔化并保温设定时长的目的是用于将巴条单元200和第一连接层300进行更好的焊合，对应具体的时长，本领域技术人员可以根据需要进行合理选择，这里不再赘述。
进一步的，第一温度范围内的所有温度均大于等于第三连接层500的熔点且低于第一连接层300的熔点；第二温度范围内的所有温度均大于等于第二连接层400的熔点且低于第三连接层500的熔点。
因上述的第一温度范围内的所有温度均高于第二温度范围内的温度，且均低于第一连接层300的熔点温度，所以，首先完成的热沉单元与第一连接层300焊接的过程是在较高温度下进行的，随后完成的巴条单元200与第一连接层300焊接的过程是在较低的温度下进行的，因第一温度范围内的温度和第二温度范围内的所有温度均低于第一连接层300的熔点，所以，整个焊接完成后，形成的半导体器件中第一连接层300不熔化，保留在热沉单元和巴条单元200之间，能够起到缓冲两者之间应力的作用。
本实施例中，第二连接层400的熔点低于第三连接层500的熔点，实际制造生产时，可以选择第一温度范围内的任一温度对第三连接层500进行加热并保温一定时间，以使热沉单元首先与第一连接层300实现焊接，然后再将第二料层料400放置在第一连接层300与巴条单元200之间，利用第二温度范围内的任一温度对第二连接层400进行加热并保温一定时间，实现第一连接层300与巴条单元200之间的焊接，从而分步将巴条单元200和热沉单元连接在一起，首先焊接第一连接层300与热沉单元，然后再完成第一连接层300与巴条单元200之间的焊接，在较高温度下先完成焊接的热沉单元和第一连接层300之间的焊接应力可得到部分的释放，然后再在较低的温度下完成巴条单元200与第一连接层300之间的焊接，这时热膨胀较小，焊接应力相对较小，从而使最终形成的半导体器件的应力相对较小，避免发生因应力应变大而产生的巴条单元200和热沉单元的分离或者翘曲。
需要说明的是，本实施例中，对第三连接层500和第二连接层400的加热可以采用红外或者激光的非接触加热方式，还可以对第二连接层400和第三连接层500同时进行不同温度的加热，以使两者同时实现焊接。
优选地，第一连接层300的上表面和/或下表面设置有凹凸微结构。
本实施例中，第一连接层300的上表面和下表面均设置有凹凸微结构，优选地，凹凸微结构包括多个沟槽301，且多个沟槽301间隔设置在第一连接层300的表面。沟槽301的横截面可以为三角形、矩形或者梯形。
需要说明的是，还可以仅在第一连接层300的上表面设置该凹凸微结构，当然，也可以仅在第一连接层300的下表面设置该凹凸微结构。
本实施例中的第一连接层300，其熔点大于第二连接层400也大于第三连接层500的熔点，并且在第一连接层300的上表面和下表面均形成凹凸微结构，该凹凸微结构可以为设置在第一连接层300表面的多个沟槽301形成，沟槽301的横切面可以为矩形、三角形或梯形，当然，需要说明的是，该沟槽301也可以为其他的多边形结构，这里不做限制。
在第一连接层300的表面上的凹凸微结构可以为横向、纵向或者横向和纵向交叉设置的，其可以缓解应力，并且能够填充部分焊料，防止焊料过多的逸出，并且当焊料进入到凹凸微结构中时还可以提高粘附性能，即使有微小的应力也不容易发生使热沉单元和巴条单元200产生分离或翘曲。
进一步的，热沉单元包括碳化硅热沉100和过渡层110，过渡层110设置在碳化硅热沉100的上表面，第二连接层400设置在过渡层110上，需要说明的是，热沉单元也可以包括铜热沉。
具体地，由于铜热沉的热膨胀系数和巴条材料(通常为砷化镓)的热膨胀系数相差很大，所以本实施例中，热沉单元选用碳化硅热沉100，但碳化硅热沉100不容易直接与第三连接层500进行固定，因此，首先在碳化硅热沉100上形成一层过渡层110，该过滤层为金属过渡层，过渡层110可以选用导热性较好并且热膨胀系数与巴条单元200的材质接近的金属铬(铬的热膨胀系数为6.2e-6/k)或铂(铂的热膨胀系数9.0e-6/k)，然后在过渡层110上涂覆第三连接层500。
提供的巴条单元200可以为砷化镓激光巴条，在巴条单元200的p面涂覆第二连接层400，其中，第二连接层400的熔点低于第三连接层500的熔点，这样设置有好处是，在焊接生产时，先通过第三连接层500将热沉单元与第一连接层300进行焊接，然后再通过第二连接层400将第一连接层300与巴条单元200焊接，这样单独的分别将焊料形成在巴条单元200和热沉单元上，可以防止巴条单元200和热沉单元一起焊接时，存在巴条单元200或热沉单元上的热应力对焊接结构的影响。实际操作时，可以先将第三连接层设置在热沉单元的上表面，将第二连接层设置在巴条单元的p面，这样先预先在热沉单元和巴条单元200上形成两个焊料层，随着两个焊料层的先后实现焊接固定，巴条单元200或者热沉单元上的热应力会相应减少。
另外，需要说明的是，热沉单元可以为铜热沉，在生产封装该半导体器件时，可以直接将第三连接层500设置在铜热沉的上表面。
本实施例中，第三连接层500设置在热沉单元以及第二连接层400设置在巴条单元200的方法可以是真空沉积，也可以是化学电镀，或者也可以选择本领域公开的其他方法。
进一步的，第一连接层300的材质为铟；第二连接层400和第三连接层500分别为inag、insn或者bisn中的一种。
第一连接层300的材质为铟，其熔点约为157℃，inag中ag的质量含量为3％，其熔点约为143℃，insn中in和sn的质量含量比值为52：48，其熔点约为118℃；bisn中bi和sn的质量含量比值为58：42，其熔点为138℃。其中，in为金属铟，ag为金属银，sn为金属锡，bi为金属铋。
本实施例中，第三连接层500可以为inag，第二连接层400可以为insn或者bisn中的一种；需要说明的是，第三连接层500也可以为bisn，这时，第二连接层400为insn。
进一步的，半导体器件还包括导电极片600，导电极片600与巴条单元200电连接。
具体地，通常热沉单元即作为整个半导体器件的正极，为了完成整个半导体器件的封装，还需要对巴条单元200的n面进行电连接，常见的电连接方式有导电极片600焊接和打金属导线620两种。
一、导电极片600的焊接
如图7所示，在导电极片600的下部设置第四连接层610，第四连接层610可以是单层焊料，也可以是不同熔点的双层焊料。
首先，将热沉单元、双层焊料层、巴条单元200、第四连接层610和导电极片600以及绝缘块700按图6的示意堆叠，在导电极片600的上部与焊料对应的位置处放置挤压块800，加热完成导电极片600的焊接。
具体地，当处于热沉单元和巴条单元200之间的焊料层为第一连接层300和第二连接层400时，将热沉单元、第一连接层300、带有第二连接层400的巴条单元200、第四连接层610和极片由下至上依次堆叠，并将绝缘块700放置在热沉单元的非焊接区和极片之间，然后在极片上放置挤压块800，加热后以使第二连接层400和第四连接层610均熔化，并保温一段时间后冷却，从而实现半导体器件的导电极片600的封装。
当处于热沉单元和巴条单元200之间的焊料层为上述的第一连接层300、第二连接层400和第三连接层500时，将带有第三连接层500的热沉单元、第一连接层300、带有第二连接层400的巴条单元200、第四连接层610和极片由下至上依次堆叠，并将绝缘块700放置在热沉单元的非焊接区和极片之间，然后在极片上放置挤压块800，可以分别加热第三连接层500并保温一段时间，加热第二连接层400并保温一段时间以及加热第四连接层610保温一段时间，冷却，从而实现半导体器件的封装。
二、打金属导线
如图8所示，将绝缘块700与导电极片600分别固定在热沉单元的非焊接面，可与巴条单元200焊接同步完成，也可以在巴条单元200焊接后进行，固定方式可以是焊接，也可以是粘接。
用金属导线620连接巴条单元200面与导电极片600，即金属导线620的一端与导电极片600连接，另一端与巴条单元200连接。
综上所述，本实用新型提供的半导体器件，包括热沉单元、巴条单元200和焊接结构；焊接结构包括至少两层相互连接且熔点不同的焊料层；焊接结构设置在热沉单元与巴条单元200之间，用于将热沉单元与巴条单元200连接。本实施例提供的半导体器件中，用于连接热沉单元和巴条单元200的焊接结构包括至少两层相互连接且熔点不同的焊料层，先将熔点最高的焊料层与热沉单元和巴条单元200之中的一者连接，然后将焊接温度控制在焊料层中熔点最高的焊料层的熔点温度与熔点最低的焊料层的熔点温度之间，熔化后的焊料层再将熔点最高的焊料层与巴条单元200和热沉单元中的另一者焊接连接，熔点最高的焊料层不熔化，且保持原有的厚度，并连接在热沉单元与巴条单元200之间，起到释放应力、减小应变的作用，能够缓解热沉单元和巴条单元200之间的分离翘曲现象。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。
1.一种半导体器件，其特征在于，包括热沉单元、巴条单元(200)和焊接结构；
所述焊接结构包括至少两层相互连接且熔点不同的焊料层；
所述焊接结构设置在所述热沉单元与所述巴条单元(200)之间，用于将所述热沉单元与所述巴条单元(200)连接。
2.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述焊接结构包括第一连接层(300)和第二连接层(400)，且所述第一连接层(300)的熔点高于所述第二连接层(400)的熔点；
所述第一连接层(300)连接在所述热沉单元上，所述第二连接层(400)连接在所述第一连接层(300)和所述巴条单元(200)之间，用于将所述第一连接层(300)与所述巴条单元(200)连接；
或者，所述第一连接层(300)连接在所述巴条单元(200)上，所述第二连接层(400)连接在所述第一连接层(300)和所述热沉单元之间，用于将所述第一连接层(300)和所述热沉单元连接。
3.根据权利要求2所述的半导体器件，其特征在于，所述焊接结构还包括第三连接层(500)，所述第三连接层(500)设置在所述第一连接层(300)背向所述第二连接层(400)的一侧；
所述第三连接层(500)的熔点小于所述第一连接层(300)的熔点。
4.根据权利要求3所述的半导体器件，其特征在于，所述第三连接层(500)的熔点大于所述第二连接层(400)的熔点。
5.根据权利要求3所述的半导体器件，其特征在于，所述第一连接层(300)的上表面和/或下表面设置有凹凸微结构。
6.根据权利要求5所述的半导体器件，其特征在于，所述凹凸微结构包括多个沟槽(301)，且多个所述沟槽(301)间隔设置在所述第一连接层(300)的表面。
7.根据权利要求6所述的半导体器件，其特征在于，所述沟槽(301)的横截面为三角形、矩形或者梯形。
8.根据权利要求2所述的半导体器件，其特征在于，所述热沉单元包括碳化硅热沉(100)和过渡层(110)，所述过渡层(110)设置在所述碳化硅热沉(100)的上表面，所述焊接结构连接在所述过渡层(110)上；
或者，所述热沉单元包括铜热沉。
9.根据权利要求3所述的半导体器件，其特征在于，所述第一连接层(300)的材质为铟；
所述第二连接层(400)和所述第三连接层(500)分别为inag、insn或者bisn中的一种。
10.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述半导体器件还包括导电极片(600)，所述导电极片(600)与所述巴条单元(200)电连接。
技术总结