具有高可靠性导热绝缘基板的功率igbt模块的制作方法
【专利摘要】本发明实施例公开了一种IGBT模块，涉及一种具有高可靠性导热绝缘基板的功率IGBT模块。IGBT模块结构中的导热绝缘基板通过焊锡与芯片直接结合，两者的热匹配程度是影响IGBT模块的热可靠性的关键因素之一。本发明通过采用热膨胀系数较小的金属(如Mo、Cr等)作为导热绝缘基板的上敷金属材料，实现芯片Si材料与导热绝缘基板的热匹配，减小热应力，从而提高模块的可靠性。
【专利说明】具有高可靠性导热绝缘基板的功率IGBT模块【技术领域】
[0001]本发明涉及一种具有高可靠性导热绝缘基板的功率IGBT模块。
【背景技术】
[0002]电力电子技术的迅猛发展对电力电子器件的模块化要求日益迫切，同时也对模块的性能提出了更高的要求，如今，功率模块正朝着大功率、高频、高可靠性、低损耗方向发展。因此，对IGBT模块的热可靠性也提出了更高要求。
[0003]IGBT模块结构中的导热绝缘基板通过焊锡与芯片直接结合，两者的热匹配程度是影响IGBT模块的热可靠性的关键因素之一，目前，导热绝缘基板的上敷金属层采用铜材料，然而，铜材料的热膨胀系数(17.5)与芯片Si材料的热膨胀系数(3)匹配度很低，在两者的界面焊锡层上产生大的应力，带来焊锡开裂等问题，降低了 IGBT模块的寿命和可靠性。
[0004]鉴于此，迫切需要发明一种具有热匹配导热绝缘基板的高可靠性IGBT模块。
【发明内容】
[0005]本发明针对传统IGBT模块在可靠性上的不足，提供一种具有高可靠性导热绝缘基板的IGBT模块。本发明通过改变导热绝缘基板的上敷金属材料，实现芯片Si材料与导热绝缘基板的热匹配，减小热应力，从而提高模块的可靠性。
[0006]IGBT模块的内部 结构包括芯片(I)、导热绝缘基板和基板(7)。其中，导热绝缘基板由上敷金属层(3)、陶瓷(4)、下敷铜层(5)组成。上敷金属层采用热膨胀系数较小的金属制作，如Mo、Cr、Sn等，能够减小上敷金属层与芯片界面的热应力，从而提高模块的可靠性。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1为典型IGBT模块的散热结构剖面图【具体实施方式】
[0008]本发明IGBT模块的内部结构由芯片、导热绝缘基板和基板构成，其中导热绝缘基板由上敷铜层、陶瓷和下敷铜层组成。基板和导热绝缘基板通过钎焊结合，绝缘栅双极型晶体管芯片、二极管芯片和导热绝缘基板之间通过钎焊结合。导热绝缘基板的陶瓷和下敷铜层由直接键合法(DBC)形成，陶瓷和上敷金属层(Mo、Cr或Sn)由同样的方法形成。
【权利要求】
1. 1GBT模块，包括基板、导热绝缘基板、绝缘栅双极型晶体管芯片、二极管芯片、功率端子、信号端子和外壳，基板和导热绝缘基板通过钎焊结合，绝缘栅双极型晶体管芯片、二极管芯片和导热绝缘基板之间通过钎焊结合，导热绝缘基板由陶瓷、上敷金属层和下敷铜层构成。
2.根据权利要求1所述的IGBT模块，其特征在于导热绝缘基板的上敷金属层采用热膨胀系数较小的金属材料，如Mo、Cr等金属。
【文档编号】H01L23/367GK103887300SQ201210570375
【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】郭清, 任娜, 盛况, 汪涛, 谢刚 申请人:浙江大学