专利名称：一种双向散热的igbt模块的制作方法
技术领域：
一种双向散热的IGBT模块技术领域[0001]一种双向散热的IGBT模块，属于半导体器件制造技术领域，具体涉及一种新型 NOffPAK IGBT (绝缘栅双极性晶体管)模块。
背景技术：
[0002]如图9所示，传统绝缘栅双极性晶体管IGBT模块封装均采用打金属线7的方式进行芯片的并联、串联以达到提闻I旲块电流电压的目的，此方法对于大功率IGBT芯片极易造成损伤(芯片面积较大，打线条数多，如芯片焊接稍有不平整即会损伤芯片)，且芯片上部无法接散热片，散热效果差。在使用时容易因温度升高造成产品失效。发明内容[0003]本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的不足，不用传统打线方式，工艺先进、制作出的产品散热效果好、能够提升芯片效率的一种双向散热的IGBT模块。[0004]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是该双向散热的IGBT模块，其特征在于在芯片上植入金属球，金属球直接将芯片与带有线路的上基板连接，在上基板上方设置散热装置。[0005]散热装置包括上基板和其上方的上散热片。[0006]上基板为陶瓷覆铜板。陶瓷层为绝缘层所以可以外加上散热片。[0007]上散热片为翅片状。提闻广品的散热能力。提闻|旲块使用寿命。金属球的材料使用金、锡或银中的一种，金属球单颗直径12_15mil。[0009]该双向散热的IGBT模块的封装工艺，包括如下步骤[0010]在芯片上植入金属球一不良芯片覆盖及切割芯片一下基板与晶粒真空焊接一上基板电路板焊接及散热片焊接一极片端子焊接一外壳成型及印字一硅胶注入一测试一包装。[0011]与现有技术相比，本实用新型的一种双向散热的IGBT模块的有益效果是取消使用打金属线的方式对芯片进行并联、串联，采用芯片植球技术直接使用带有线路的上基板实现芯片的并联及串联，同时因上基板采用陶瓷覆铜板，中间或背面的陶瓷为绝缘层所以可以外加上散热片，增加散热效果提高IGBT模块的散热能力和使用寿命。避免产生如图9 所示打金属线对芯片造成损伤的问题。[0012]1、采用芯片金属植球技术，不用打金属线减少打线对芯片的损伤，不用传统打线方式而用金属植球直接将芯片与带有线路的上基板连接，提升芯片效率15%，芯片效率达到 95%以上，IGBT模块良率可以提高10%。[0013]2、本双向散热的IGBT模块的上基板上可外加上散热片提高产品的散热能力，下基板可外加水冷式散热装置，有效达到散热能力，散热能力提高20%以上。[0014]3、金属球的材料使用金、锡、银,植球单颗直径12mil到15mil之间。[0015]4、本实用新型亦适用于其它功率模块的封装流程。[0016]克服了现有技术，对于大功率IGBT芯片极易造成损伤(芯片面积较大，打线条数 多，如芯片焊接稍有不平整即会损伤芯片)，且芯片上部无法接散热片，散热效果差。在使用 时容易因温度升高造成产品失效等缺点。
图1是本实用新型一种双向散热的IGBT模块的结构示意图；图2是图1的I局部放大示意图；图3是芯片未植入金属球结构不意图；图4是芯片植入金属球结构示意图；图5是芯片与下基板6焊接结构示意图；图6是芯片与上基板3焊接结构示意图；图7是上基板3外焊接上散热片1结构示意图；图8是实用新型IGBT的工艺流程图；图9是现有技术打线图。其中1、上散热片2、金属球3、上基板4、芯片5、下散热板6、下基板7、
金属线。
具体实施方式
图1-2、4_8是本实用新型一种双向散热的IGBT模块的最佳实施例，
以下结合附图 1-8对本实用新型做进一步说明参照附图1-8 本双向散热的IGBT模块由上散热片1、金属球2、上基板3、芯片4、下散热板5和 下基板6组成，在芯片4上植入金属球2，金属球2直接将芯片4与带有线路的上基板3连 接，在金属球2上方设置散热装置。散热装置包括上基板3和其上方的上散热片1。上基板 3和下基板6均为陶瓷覆铜板。上散热片1为翅片状。参照附图4和图5:图4是现有技术未植入金属球2的芯片。图5是植入金属球2的芯片。金属球2材料使用金、锡、银，植球单颗直径12mil 到15mil之间。如图5所示将成排的金属球2间隔均布植入芯片4上，植满整个芯片4。实 现将芯片4与带有线路的上基板3的直接连接。该双向散热的IGBT模块封装工艺，包括如下步骤步骤1. 1 :在芯片4上植入金属球2 ；步骤1. 2 :不良芯片覆盖及切割芯片；步骤1. 3 :下基板6与晶粒真空焊接；步骤1. 4 :在上基板3上方焊接好电路板后再焊接上散热片1 ;步骤1. 5 :极片端子焊接，外壳成型及印字、硅胶注入、测试，包装。工作原理与工作过程如下本实用新型在IGBT模块的制作中，首先对芯片4植入金属球2，将下散热板5、下 基板6与植入金属球2的芯片4使用真空焊接炉焊接到一起，取消使用金属线7，金属球2直接将芯片4与带有线路的上基板3连接，避免了打线对芯片4造成的损伤，并可以在上基板3上外加上散热片I增强模块的散热效果，然后再焊接上端子盖上外壳注入硅胶，测试后包装即完成整个NOW PAK IGBT模块封装的流程，使用本技术制作的IGBT模块良率可以提闻10%,散热能力提闻20%ο[0041]本实用新型主要解决IGBT模块封装中打金属线对芯片造成损伤，及散热性差的问题。本实用新型把连接芯片4的金属丝改为带有线路结构的上基板3结构，消除了打线对芯片4造成的损伤。而保持原IGBT模块的工作原理及电性功能，因为上基板3采用铜-陶瓷-铜的三层结构陶瓷覆铜板，中间的陶瓷为绝缘层所以可以外加上散热片1，增加散热效果提高模块使用寿命。上基板还可以根据设计需要，采用铜-陶瓷两层结构的陶瓷覆铜板，具有单面导电背面绝缘。仍然可以外加上散热片1，实现增加散热效果提高模块使用寿命的目的。[0042]以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本实用新型 技术方案内容， 依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。
权利要求1.一种双向散热的IGBT模块，包括芯片，其特征在于在芯片(4)上植入金属球(2)，金属球(2)直接将芯片(4)与带有线路的上基板(3)连接，在上基板(3)上方设置散热装置。
2 根据权利要求1所述的双向散热的IGBT模块，其特征在于散热装置包括上基板(3)和其上方的上散热片(I)。
3.根据权利要求2所述的双向散热的IGBT模块，其特征在于上基板(3)为陶瓷覆铜板。
4.根据权利要求2所述的双向散热的IGBT模块，其特征在于上散热片(I)为翅片状。
5.根据权利要求1-4任一所述的双向散热的IGBT模块,其特征在于金属球(2)的材料使用金、锡或银中的一种，金属球(2)单颗直径12-15mil。
专利摘要一种双向散热的IGBT模块，属于半导体器件制造技术领域，具体涉及一种新型NOW PAK IGBT(绝缘栅双极性晶体管)模块。包括芯片，其特征在于在芯片(4)上植入金属球(2)，金属球(2)直接将芯片(4)与带有线路的上基板(3)连接，在上基板(3)上方设置散热装置。与现有技术相比，不用传统打线方式减少打线对芯片的损伤，不用传统打线方式而用金属植球直接将芯片与带有线路的上基板连接，提升芯片效率15%，芯片效率达到95%以上，IGBT模块良率可以提高10%。
文档编号H01L29/739GK202855730SQ201220452128
公开日2013年4月3日 申请日期2012年9月6日 优先权日2012年9月6日
发明者吕新立, 关仕汉 申请人:淄博美林电子有限公司