一种大功率模块粗铜线键合结构的制作方法

本实用新型涉及功率模块键合结构技术领域，尤其涉及一种大功率模块粗铜线键合结构。

背景技术：

igbt或mosfet功率模块，是电力电子转换的核心半导体部件，目前国内功率模块的封装，芯片表面的键合线普遍采用粗铝线键合，随着功率模块向更高功率密度发展，对模块的封装技术提出越来越多的要求，现有的工业级模块的封装技术及材料越来越受到限制，对于大电流的模块，模块内部承载大电流的主要为键合引线，提高键合引线的过流能力及可靠性至关重要，现在的功率模块内部芯片的引线键合，通常采用粗铝线(直径12mil-20mil)键合工艺技术，在大电流工作的状态，铝线的过流能力相对较弱，因而会存在因为过流而键合线熔断等损坏，之所以铝线仍然被普遍使用，是因为目前功率模块的芯片键合表面镀层都是铝，若直接在镀铝表面进行铜线键合，是键合不上的，同时铜线键合所用的键合压力更大，直接在芯片表面键合容易造成芯片损坏，所以被迫采用粗铝线键合，综上所述，亟需研制一种能够实现铜线与芯片表面的铝镀层实现键合的结构。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于避免现有技术的不足之处，提供一种大功率模块粗铜线键合结构，从而有效解决现有技术中存在的不足之处。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：一种大功率模块粗铜线键合结构，包括双面覆铜陶瓷基板与铜键合线，所述双面覆铜陶瓷基板上设置有芯片，所述芯片上设置有铜箔缓冲层，铜箔缓冲层通过焊接层与芯片的键合表面固定连接，所述铜键合线与铜箔缓冲层键合连接。

进一步，所述铜箔缓冲层采用钼铜或者钨铜材质。

进一步，所述焊接层采用纳米银烧结工艺形成。

进一步，所述铜箔缓冲层的四周设置有小孔。

进一步，所述小孔间隔均匀的进行布置。

进一步，所述铜键合线采用粗铜线，其直径为12mil-20mil。

本实用新型的上述技术方案具有以下有益效果：本实用新型通过设置铜箔缓冲层，实现了铜键合线与芯片键合表面的键合连接，提升了载流能力，进而提升了功率模块的可靠性。

附图说明

图1为本实用新型实施例的结构示意图；

图2为图1中a处的局部放大图；

图3为本实用新型实施例铜箔缓冲层结构示意图；

图4为本实用新型实施例局部侧视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不能用来限制本实用新型的范围。

在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”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。在本实用新型的描述中，需要说明的是，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。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。

如图1-4所示，本实施例所述的一种大功率模块粗铜线键合结构，包括双面覆铜陶瓷基板1与铜键合线2，双面覆铜陶瓷基板1上设置有芯片5，双面覆铜陶瓷基板1包括上铜层101、中间陶瓷层102以及下铜层103，中间陶瓷层102为氧化铝陶瓷(al2o3)，氮化铝陶瓷(aln)，氮化硅陶瓷(si3n4)等材料，上层铜101即为功率电路板上铜层布局。

芯片5上设置有铜箔缓冲层3，铜箔缓冲层3通过焊接层4与芯片5的键合表面固定连接，铜键合线2与铜箔缓冲层3键合连接，键合方式可以采用超声波键合。

优选的，铜箔缓冲层3采用钼铜或者钨铜材质，相比较于铜材质，热膨胀系数更接近于芯片，这样铜箔缓冲层(铜箔)与芯片之间的焊接层热应力会更小，长期可靠性更高。

焊接层4采用纳米银烧结工艺形成，纳米银烧结工艺耐高温，可靠性更高。

铜箔缓冲层3的四周设置有小孔301，小孔301间隔均匀的进行布置，可以对热应力起到缓冲的作用，增强焊接层的可靠性。

铜键合线2采用粗铜线，其直径为12mil-20mil。

芯片5可以是igbt、mosfet、sbd等功率芯片。

本实用新型通过设置铜箔缓冲层，实现了铜键合线与芯片键合表面的键合连接，提升了载流能力，进而提升了功率模块的可靠性。

本实用新型的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本实用新型限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本实用新型的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本实用新型从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

技术特征：

1.一种大功率模块粗铜线键合结构，包括双面覆铜陶瓷基板与铜键合线，所述双面覆铜陶瓷基板上设置有芯片，其特征在于：所述芯片上设置有铜箔缓冲层，铜箔缓冲层通过焊接层与芯片的键合表面固定连接，所述铜键合线与铜箔缓冲层键合连接。

2.根据权利要求1所述的一种大功率模块粗铜线键合结构，其特征在于：所述铜箔缓冲层采用钼铜或者钨铜材质。

3.根据权利要求1所述的一种大功率模块粗铜线键合结构，其特征在于：所述焊接层采用纳米银烧结工艺形成。

4.根据权利要求1所述的一种大功率模块粗铜线键合结构，其特征在于：所述铜箔缓冲层的四周设置有小孔。

5.根据权利要求4所述的一种大功率模块粗铜线键合结构，其特征在于：所述小孔间隔均匀的进行布置。

6.根据权利要求1所述的一种大功率模块粗铜线键合结构，其特征在于：所述铜键合线的直径为12mil-20mil。

技术总结
本实用新型公开的一种大功率模块粗铜线键合结构，包括双面覆铜陶瓷基板与铜键合线，所述双面覆铜陶瓷基板上设置有芯片，所述芯片上设置有铜箔缓冲层，铜箔缓冲层通过焊接层与芯片的键合表面固定连接，所述铜键合线与铜箔缓冲层键合连接。本实用新型通过设置铜箔缓冲层，实现了铜键合线与芯片键合表面的键合连接，提升了载流能力，进而提升了功率模块的可靠性。

技术研发人员：王志超
受保护的技术使用者：华芯威半导体科技(北京)有限责任公司
技术研发日：2020.12.15
技术公布日：2021.07.27