一种无铜基板散热的功率模块的制作方法
【专利摘要】一种无铜基板散热的功率模块，它主要包括：功率半导体芯片，金属化陶瓷衬底，铝线，铜线和外壳，所述的功率半导体芯片通过焊料焊接到金属化陶瓷衬底的发射极上；使用超声波键合将金属化陶瓷衬底的发射极铜层通过铝线和功率半导体芯片的发射极相连；所述金属化陶瓷衬底的背面铜层通过超声波键合焊接有铜线；所述的金属化陶瓷衬底由第一铜表面、中间陶瓷层和第二铜表面通过金属化陶瓷工艺制成，所述的铝线为用连续铸轧工艺或其它合适工艺制成的软态铝线；所述的铜线为用连续铸轧工艺或其它合适工艺制成的软态铜线；金属化陶瓷衬底通过密封胶与外壳粘合；它具有结构简单，封装质量好，能保障封装与工艺和要求，大大提高了可靠性和散热能力等特点。
【专利说明】
一种无铜基板散热的功率模块
技术领域
[0001]本实用新型涉及的是一种无铜基板散热的功率模块，属于半导体功率器件封装技术领域。
【背景技术】
[0002]功率模块是在功率电子电路上使用的半导体封装体，比如，封装了绝缘栅双极晶体管(IGBT)芯片，封装有半导体二极管(D1DE)芯片或金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)芯片的模块。以上功率半导体芯片具有一系列电压和电流等级，以适应不同的场合或行业应用。
[0003]由于功率半导体芯片在使用过程中会产生热量，所以需要功率模块具有良好的导热性。传统的功率模块(功率器件)在封装工艺中，一般使用铜基板散热或涂导热硅脂散热技术，但是为了进一步增加功率模块的散热性能，有些生产商开始尝试在功率器件封装工艺中使用新的散热技术，特别是在小封装尺寸的功率器件中，例如L、F系列等。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种结构简单，封装质量好，能保障封装与工艺要求，大大提高散热能力的无铜基板散热的功率模块。
[0005]本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，一种无铜基板散热的功率模块，它主要包括:功率半导体芯片，金属化陶瓷衬底，铝线，铜线和外壳，所述的功率半导体芯片通过焊料焊接到金属化陶瓷衬底的发射极上;使用超声波键合将金属化陶瓷衬底的发射极铜层通过铝线和功率半导体芯片的发射极相连;所述金属化陶瓷衬底的背面铜层通过超声波键合焊接有铜线。
[0006]所述的金属化陶瓷衬底由第一铜表面、中间陶瓷层和第二铜表面通过金属化陶瓷工艺制成，所述的铝线为用连续铸乳工艺或其它合适工艺制成的软态铝线;所述的铜线为用连续铸乳工艺或其它合适工艺制成的软态铜线；金属化陶瓷衬底通过密封胶与外壳粘入口 ο
[0007]所述的软态铝线使用超声波键合方法焊接在功率半导体芯片的表面;所述的软态铜线使用超声波键合方法焊接在金属化陶瓷衬底的背面铜层。
[0008]随着半导体封装尺寸的日益变小，普遍应用于大功率器件上的铜基板散热技术不再是唯一的选择。铜线键合在金属化陶瓷衬底背面铜层突破了封装尺寸的限制，实现了小功率器件封装中铜线键合的强度和铜线散热的性能优势。铜线键合提供了一个近乎完美的技术替代，且比现有技术更具吸引力。在散热能力以及设计要求等方面，键合铜线均优于传统铜基板。
[0009]铜具有良好的导热性，通过超声波键合焊接在金属化陶瓷衬底的背面铜层，可以起到散热作用，从而起到替代铜基板的作用，使模块具有更好的灵活性；由于底部使用了超声波铜线焊接技术，大大提高了模块的散热能力；
[0010]本实用新型具有结构简单，封装质量好，能保障封装与工艺和要求，大大提高了可靠性和散热能力等特点。
【附图说明】
[0011]图1是本实用新型所述模块的正面俯视结构示意图。
[0012]图2是本实用新型所述模块的背面俯视结构示意图。
[0013]图3是本实用新型所述模块的剖视结构示意图。
【具体实施方式】
[0014]下面将结合附图对本实用新型作详细的介绍:图1-3所示，本实用新型所述的一种功率模块，它主要包括:功率半导体芯片2，金属化陶瓷衬底，铝线I，铜线5和外壳9，所述的功率半导体芯片2通过焊料4焊接到金属化陶瓷衬底的发射极3上;使用超声波键合将金属化陶瓷衬底的发射极铜层6通过铝线I和功率半导体芯片2的发射极相连;所述金属化陶瓷衬底的背面铜层10通过超声波键合焊接铜线5。
[0015]本实用新型所述的金属化陶瓷衬底由第一铜表面、中间陶瓷层和第二铜表面通过金属化陶瓷工艺制成，所述的铝线I为用连续铸乳工艺或其它合适工艺制成的软态铝线;所述的铜线5为用连续铸乳工艺或其它合适工艺制成的软态铜线;金属化陶瓷衬底的陶瓷8通过密封胶7与外壳9粘合。
[0016]所述的软态铝线使用超声波键合方法焊接在功率半导体芯片的表面。
[0017]所述的软态铜线使用超声波键合方法焊接在金属化陶瓷衬底的背面铜层。
[0018]实施例:本实用新型所述的功率半导体芯片2通过焊料4焊接到DBC的发射极3上，使用超声波键合将DBC的发射极铜层6通过铝线I和功率半导体芯片发射极相连。DBC的背面铜层10通过超声波键合焊接铜线5。塑料外壳9与金属化陶瓷衬底的陶瓷8通过密封胶7粘合。所述的DBC为用直接键合铜工艺制成的覆铜陶瓷基板。
【主权项】
1.一种无铜基板散热的功率模块，它主要包括:半导体芯片，金属化陶瓷衬底，铝线，铜线和外壳，其特征在于所述的功率半导体芯片(2)通过焊料(4)焊接到金属化陶瓷衬底的发射极(3)上;使用超声波键合将金属化陶瓷衬底的发射极铜层(6)通过铝线(I)和功率半导体芯片的发射极相连;所述金属化陶瓷衬底的背面铜层(10)通过超声波键合焊接有铜线(5)02.根据权利要求1所述的无铜基板散热的功率模块，其特征在于所述的金属化陶瓷衬底由第一铜表面、中间陶瓷层和第二铜表面通过金属化陶瓷工艺制成，所述的铝线为用连续铸乳工艺或其它合适工艺制成的软态铝线;所述的铜线为用连续铸乳工艺或其它合适工艺制成的软态铜线;金属化陶瓷衬底的陶瓷(8)通过密封胶(7)与外壳(9)粘合。3.根据权利要求2所述的无铜基板散热的功率模块，其特征在于所述的软态铝线使用超声波键合方法焊接在功率半导体芯片的表面;所述的软态铜线使用超声波键合方法焊接在金属化陶瓷衬底的背面铜层。
【文档编号】H01L23/488GK205428901SQ201620178348
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年3月9日
【发明人】季霖夏
【申请人】上海道之科技有限公司