一种可以采用类金刚石薄膜铝基板的功率模块的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种可以采用类金刚石薄膜铝基板的功率模块（包括IGBT，MOSFE，二极管等功率模块），结构包括硅凝胶（1）、金属电极（2）、铝基板（3）、类金刚石薄膜（4）、铜膜（5）、焊膏（6）、功率芯片（7）和铝线（8）。该功率模块适用于MOSFET、IGBT、二极管等功率器件。类金刚石薄膜（DLC）（4）铝基板（3）具有材料稳定、绝缘性好、导热率高等特点，大大降低了模块的热阻和封装成本，可以取代传统的DBC封装。
【专利说明】一种可以采用类金刚石薄膜铝基板的功率模块
【技术领域】
[0001〕 本发明涉及电力电子器件制造以及电力电子电路，00-00,化-化等应用领域，特别是变频器，逆变器等电源管理系统中的功率模块。
【背景技术】
[0002]电力电子封装是指把构成电力电子器件、模块的各个元件，广义讲是系统的各个组成部分，按规定的电路要求合理布局、互连的一个综合的设计与制造技术。
[0003]电力电子封装具有以下基本功能:提供机械支撑和环境保护；实现电气连接；提供信号的输入输出通路；提供散热路径，将工作产生的热量尽快散发出去。封装的重要任务是尽可能维持或不损伤芯片或元件的性能，并保障其充分发挥。封装直接影响着器件、模块和系统的电气性能、热性能和电磁干扰特性等，还影响其成本。电子器件对封装材料的要求也越来越高，芯片功率越来越大，产生的热量也越来越多，继而要求封装材料具有高的热导率。如果封装材料的热膨胀系数与半导体材料及衬底材料不匹配，容易引起材料结构脱离或开裂。
[0004]目前，大功率功率模块，比如1(^81和高压模块，一般采用。箔附着在陶瓷基板(八1203基板或者八故基板)上形成三明治结构的08(:材料，如图1所示，1681,108^1,二极管等功率芯片焊接到08(:上层⑶膜(7)上，彼此采用铝线(10)键合技术形成线路。然后布满芯片的08(:板再通过其他机械形式固结到一个铝散热器(3)上。因此这种封装模式存在芯片(9)(7)/陶瓷片(6),陶瓷片(6)/(:11 (5),011 (5)/散热器(3)之间的多个导热界面，非常容易形成裂纹，导致器件开裂，模块失效。鉴于此，需要一种导热效率更高的功率模块。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是，提供一种可以采用类金刚石薄膜铝基板的功率模块，大大降低了模块的热阻和封装成本，可以取代传统的08(:封装。
[0006]本发明所述技术问题采用的技术方案是，一种可以采用类金刚石薄膜铝基板的功率模块(包括I⑶！'，108？2，二极管等功率模块)，包括硅凝胶(1)、金属电极(2 )、铝基板(3 )、类金刚石薄膜“)、铜(5^焊膏“)、功率芯片(7)和铝线(已)。
[0007]本发明的有益效果是:
类金刚石薄膜铝基板价格便宜、材料稳定、绝缘性好、导热率高，它的导热率为2201/抓，而八IX的导热率为1501/抓，八1203的导热率为301/抓。采用类金刚石薄膜铝基板的功率模块适用于1(^81、二极管等功率器件，类金刚石薄膜(4)可以采用或者其他半导体薄膜工艺制备方法直接沉积到铝基板表面，没有传统08(:模块中的陶瓷层，不存在⑶/陶瓷片、陶瓷片散热器之间的多个导热界面，避免了传统的08以八1界面，提高了导热率，减少了热疲劳带来的08以八1板开裂，降低了模块的热阻和封装成本。
[0008]以下结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步的说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1是采用传统08(:基板的功率模块
图2是采用类金刚石薄膜铝基板的功率模块。
【具体实施方式】
实施例
[0010]参见图2，所示为一种可以采用类金刚石薄膜铝基板的功率模块，包括硅凝胶(0、金属电极(2^铝基板(3^类金刚石薄膜“)、铜(5^焊膏“)、功率芯片(7)和铝线
(8),适用于103冊1、1诎1、二极管等功率器件。
[0011]用类金刚石薄膜铝基板的功率模块的工艺制备流程如下:
1)直接在铝基板(3)或者散热器表面采用或者其他方法沉积类金刚石薄膜(010 (4)；
2)在类金刚石薄膜(01^)(4)表面溅射。种子层(5):
3)在类金刚石薄膜(010(4)表面做图形，腐蚀。(5)；
4)电镀层(5)；
5)用焊膏(6)将功率芯片(8)焊接到在类金刚石薄膜(010(4)铝基板上；
6)铝线(7)键合；
7)实施其他功率模块标准工艺。
[0012]按照上述方法制备所得采用类金刚石薄膜铝基板的功率模块结构如图2所示，它与图1所示的采用传统08(:基板的功率模块结构的区别在于图2没有传统08(:模块中的陶瓷层，不存在⑶/陶瓷片、陶瓷片/⑶、⑶/散热器之间的多个导热界面，避免了传统的08以八1界面，提高了导热率，减少了热疲劳带来的08以八1板开裂。另外，类金刚石薄膜铝基板价格便宜，材料稳定，绝缘性好，导热率高，大大降低了模块的热阻和封装成本，可以取代传统的08(:封装。
【权利要求】
1.一种可以采用类金刚石薄膜铝基板的功率模块(包括IGBT，MOSFE，二极管等功率模块)，包括硅凝胶(I)、金属电极(2)、铝基板(3)、类金刚石薄膜(4)、铜(5)、焊膏(6)、功率芯片(7)和铝线(8)，其特征在于，该功率模块适用于MOSFET、IGBT、二极管等功率器件。
2.如权利要求1所述的可以采用类金刚石薄膜铝基板的功率模块，其特征在于，类金刚石薄膜(4)可以采用PECVD或者其他半导体薄膜工艺制备方法直接沉积到铝基板(3)表面。
3.如权利要求2所述的可以采用类金刚石薄膜铝基板的功率模块，其特征在于，类金刚石薄膜(4)的存在避免了传统的DBC/A1界面，提高了导热率，减少了热疲劳带来的DBC/Al板开裂。
4.如权利要求3所述的可以采用类金刚石薄膜铝基板的功率模块，其特征在于，类金刚石薄膜(4)的形状、位置和面积等参数可以根据实际需要进行调整。
5.如权利要求4所述的可以采用类金刚石薄膜铝基板的功率模块，其特征在于，该功率模块没有传统DBC模块中的陶瓷层，不存在Cu/陶瓷片，陶瓷片/Cu之间的多个导热界面。
【文档编号】H01L23/08GK104362130SQ201410671812
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年11月21日 优先权日:2014年11月21日
【发明者】何志, 谢刚, 任延吉 申请人:佛山芯光半导体有限公司