使用小焊块取代焊锡片的焊接方式的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种功率器件中芯片底部焊接层的设计，公开了一种用小焊块取代焊锡片的方法。它减薄了芯片底部焊接层的厚度，提升了它的散热能力，并在一定程度上缓减了不同的结温变化对模块失效的位置和机理的影响。
【专利说明】使用小焊块取代焊锡片的焊接方式
【技术领域】
[0001]本发明涉及功率电力领域。本发明涉及一种功率器件模块的焊接方式。本发明适用于娃基器件和碳化娃基器件。
【背景技术】
[0002]以绝缘栅双极型晶体管和金属氧化物场效应晶体管为主的功率模块，具有输出功率大并且发热量大等特点，有必要关注它的散热能力，以确保它们的可靠运行。
[0003]传统的功率器件模块是由半导体芯片(硅材料)(1)，陶瓷(4)，铜板(3、5)，铝线
(10)等材料通过压接，焊接方式组合而成的。显然，模块中不同材料对外部环境的反应各不相同，特别是由于热膨胀系数的差异，不同材料对冷热变化的形变差异很大，带来了一系列可靠性问题。
[0004]目前，对于功率模块散热能力的改善主要从改变模块组成材料类型以及改变模块各层材料厚度入手。从焊料的布局入手也是间接采用改变材料厚度这种方法来解决可靠性问题。
[0005]模块的散热条件对模块的特性起着至关重要的作用。芯片下表面焊接层的可靠性问题会严重影响模块的寿命。传统的芯片下表面焊接层是用铺上焊锡片的方法，这样会导致焊接层过厚，而对于焊锡材料来说，厚度越厚，它的散热能力和导热能力越差，这样就会造成可靠性的问题。
【发明内容】
[0006]本发明针对传统的焊接方法在散热能力和传热能力上的不足，以及不同散热条件带来的器件特性差异，提供一种新型的焊接方案，利用对焊料的布局来调整焊接层的厚度，从而提高模块整体的散热效率并消除散热能力差异。
[0007]本发明的技术方案如下:
[0008]绝缘栅双极晶体管(IGBT)或金属氧化物场效应晶体管(MOSFET)功率模块主要由衬底，直接敷铜层，芯片及层与层之间的焊锡组成。作为直接与芯片相接触的部分，芯片底部焊接层的设计至关重要，本发明提出利用小焊块代替焊锡片来达到减薄焊接层的效果，从而提闻散热效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1为本发明涉及的IGBT模块的堆叠结构。
[0010]图2为常规的芯片下表面焊接层示意图。
[0011]图3为本发明实施例的芯片下表面焊接层示意图。
【具体实施方式】
[0012]下面结合附图与实施例对本发明作进一步详细描述:[0013]图1所示为传统IGBT模块的堆叠结构示意图，主要由半导体芯片(硅材料)(I)，陶瓷(4)，铜板(3、5)，铝线(10)等多种材料通过压接，焊接方式组合而成的。图3所示为本例提出的焊料布局方案。与常规的功率模块使用焊锡片直接进行焊接不同，本例提出的功率模块在其芯片底部的焊接层中利用小焊块(12)片来进行厚度减薄和提高散热能力的工作。利用小焊块的好处是，焊料是以块状形式均匀间隔分布，将芯片至于其上方再利用一定的压力进行焊接时，焊块会随着热和压力均匀散开，从而比传统的焊接层要薄，散热能力也增强了。
【权利要求】
1.一种新型功率器件模块焊接方式，该模块采用传统的DBC堆叠结构，并在其上面焊接芯片。
2.根据权利要求1所述的功率器件模块，其特征在于:所述的模块堆叠结构的芯片底部的焊料分布用小焊块取代焊锡片。
3.根据权利要求2所述的小焊块布局，其特征在于:焊块均匀分布在铜片上，并且厚度适中。
4.根据权利要求3所述的小焊块布局，其特征在于:焊块排列间隔可以视焊块的厚度和焊接时所施加在芯片上的压力而定，保证焊接后焊锡层的厚度均匀，芯片与铜片连接良好。
【文档编号】B23K1/19GK103878462SQ201210570398
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2012年12月20日 优先权日:2012年12月20日
【发明者】王柳敏, 盛况, 汪涛, 郭清, 谢刚 申请人:浙江大学