一种用激光阻焊的功率模块的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及的是一种用激光阻焊的功率模块，属于半导体模块封装领域。
【背景技术】
[0002]焊接过程由于受到焊料本身润湿性，焊片不平整，助焊剂挥发和流动，焊接过程中产生的气孔的移动，焊接面污染或不平等因素的影响，往往会造成所需焊接的元件发生或多或少的位置移动。这种移动会对之后的工序如引线键合，外壳的封装等造成困难。故在半导体功率模块的封装工艺中，须极力避免所焊接的元件在焊接过程中发生的位置移动。
[0003]传统阻焊的方式一般有印刷阻焊材料以形成阻焊层或阻焊线，在焊接区域的附近加全通或半通的定位孔等。
[0004]加阻焊层或阻焊线的方式需要额外增加一道工序的成本以及阻焊材料和钢网的成本，而且固化阻焊层或阻焊线需要时间和温度。另一方面，形成阻焊层或阻焊线的过程中，会对焊接面产生一定的污染。另外，阻焊层或阻焊线往往会在焊接加热过程中发生脱落，从而失去阻焊的功能。
[0005]加全通或半通的定位孔的方式没有成本的问题，但是加孔之后，焊接面作为金属导体的导电性能就会受到影响。另外，形成定位孔之后，可焊接的面积就会相应减少，焊接的元件种类因为尺寸的问题会受到限制，灵活性降低。
【发明内容】
[0006]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，方法可靠，具无污染，可控性强的用激光阻焊的功率模块。它通过控制激光功率、线径和样式形成阻焊线，以控制功率模块封装在焊接过程中的元件移位现象。
[0007]本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，所述的一种激光束阻焊的功率模块，它主要包括半导体芯片、覆铜陶瓷基板(DBC)、焊料及铜基板，所述的铜基板上用激光束蚀刻形成有分别用于焊接覆铜陶瓷基板和半导体芯片的阻焊图形线框，所述的半导体芯片和覆铜陶瓷基板分别通过焊料焊接在所述铜基板上阻焊图形线框中。
[0008]所述用于焊接覆铜陶瓷基板的阻焊图形线框的线径为1mm，而用于焊接半导体芯片的阻焊图形线框的线径为0.1mm;所述焊料距离阻焊图形线框的区域单边最小距离0.3_，覆铜陶瓷基板的下铜层边缘与阻焊图形线框的区域单边最小距离0.4mm ;所述的激光束功率控制在一定范围，即满功率为1W的设备，功率控制在30%-60%之间，以形成几十到几百微米之间深度的阻焊线。
[0009]所述的覆铜陶瓷基板(DBC)由上表面铜层、陶瓷层和下表面铜层通过烧结形成一体，且中间的陶瓷层面积大于上下表面铜层面积；所述的铜基板表面镀有如镍金属材料；所述的焊料包括焊片、焊膏。
[0010]激光阻焊的方式快速方便，便于在线式流水线作业；激光照射形成阻焊线的过程干净无污染，不会对焊接面造成影响；激光蚀刻只在焊接表面形成10-100微米之间的阻焊线，而且该过程可控，不会影响焊接面作为导体的导电性能。此外，阻焊线的样式可通过编程形成，灵活性强。
[0011]本发明具有结构简单，方法可靠，具无污染，可控性强等特点。
【附图说明】
[0012]图1是本发明所述铜基板上激光蚀刻示意图。
[0013]图2是本发明所述铜基板上焊接芯片及覆铜陶瓷基板的结构示意图。
[0014]图3是本发明所述铜基板上焊接覆铜陶瓷基板的局部侧面放大示意图。
[0015]图4是本发明所述铜基板上焊接芯片的局部侧面放大示意图。
【具体实施方式】
[0016]下面将结合附图对本发明作详细的介绍:图1-4所示，本发明所述的一种激光束阻焊的功率模块，它主要包括半导体芯片3、覆铜陶瓷基板2 (DBC)、焊料6及铜基板1，所述的铜基板I上用激光束蚀刻形成有分别用于焊接覆铜陶瓷基板和半导体芯片的阻焊图形线框4、5，所述的覆铜陶瓷基板2和半导体芯片3分别通过焊料6、7焊接在所述铜基板I上阻焊图形线框4、5中。
[0017]所述用于焊接覆铜陶瓷基板2的阻焊图形线框4的线径为1mm，而用于焊接半导体芯片3的阻焊图形线框5的线径为0.1mm ;所述焊料6距离阻焊图形线框4的区域单边最小距离0.3mm，覆铜陶瓷基板2的下铜层边缘与阻焊图形线框4的区域单边最小距离0.4mm;所述焊料7距离阻焊区域5的单边最小距离约0.1mm，覆铜陶瓷基板2的下铜层边缘与阻焊区域4的单边最小距离约0.2mm ;所述的激光束功率控制在一定范围，即满功率为1W的设备，功率控制在30%-60%之间，以形成几十到几百微米之间深度的阻焊线。
[0018]所述的覆铜陶瓷基板2 (DBC)由上表面铜层、陶瓷层和下表面铜层通过烧结形成一体，且中间的陶瓷层面积大于上下表面铜层面积；所述的铜基板表面镀有如镍金属材料；所述的焊料6包括焊片、焊膏。
[0019]实施例:
图1是根据功率模块布局设计，在铜基板I上激光阻焊的一种样式。在铜基板I上用激光蚀刻形成的阻焊图形4、5，包括用于DBC焊接的线径为Imm的矩形线框4，用于芯片焊接的线径为0.1mm的矩形线框5。
[0020]图2是贴装好芯片3和覆铜陶瓷基板(DBC) 2的半成品功率模块。
[0021]按图3所示，焊料6距离阻焊区域4的单边最小距离约0.3mm，覆铜陶瓷基板(DBC)2的下铜层边缘与阻焊区域4的单边最小距离约0.4mm。
[0022]按图4所示，焊料7距离阻焊区域5的单边最小距离约0.1mm，芯片3与阻焊区域5的单边最小距离约0.2mm。按上述贴装完成后进行焊接，铜基板I上的元件，即覆铜陶瓷基板(DBC) 2和芯片3可获得比较好的定位效果。
【主权项】
1.一种激光束阻焊的功率模块，它主要包括半导体芯片、覆铜陶瓷基板、焊料及铜基板，其特征在于所述的铜基板上用激光束蚀刻形成有分别用于焊接覆铜陶瓷基板和半导体芯片的阻焊图形线框，所述的半导体芯片和覆铜陶瓷基板分别通过焊料焊接在所述铜基板上阻焊图形线框中。2.根据权利要求1所述的激光束阻焊的功率模块，其特征在于所述用于焊接覆铜陶瓷基板的阻焊图形线框的线径为1mm，而用于焊接半导体芯片的阻焊图形线框的线径为0.1mm ;所述焊料距离阻焊图形线框的区域单边最小距离0.3mm，覆铜陶瓷基板的下铜层边缘与阻焊图形线框的区域单边最小距离0.4mm ;所述的激光束功率控制在一定范围，即满功率为1W的设备，功率控制在30%-60%之间，以形成几十到几百微米之间深度的阻焊线。3.根据权利要求1或2所述的激光束阻焊的功率模块，其特征在于所述的覆铜陶瓷基板由上表面铜层、陶瓷层和下表面铜层通过烧结形成一体，且中间的陶瓷层面积大于上下表面铜层面积；所述的铜基板表面镀有如镍金属材料；所述的焊料包括焊片、焊膏。
【专利摘要】一种激光束阻焊的功率模块，它主要包括半导体芯片、覆铜陶瓷基板、焊料及铜基板，所述的铜基板上用激光束蚀刻形成有分别用于焊接覆铜陶瓷基板和半导体芯片的阻焊图形线框，所述半导体芯片和覆铜陶瓷基板分别通过焊料焊接在所述铜基板上阻焊图形线框中；用于焊接覆铜陶瓷基板的阻焊图形线框的线径为1mm，而用于焊接半导体芯片的阻焊图形线框的线径为0.1mm；所述焊料距离阻焊图形线框的区域单边最小距离0.3mm，覆铜陶瓷基板的下铜层边缘与阻焊图形线框的区域单边最小距离0.4mm ；所述激光束功率控制在一定范围；用激光束处理过的铜基板表面，在焊接过程中可阻止焊料和元件在熔化阶段出现的位置移动。
【IPC分类】H01L21/48, H01L23/492, H01L21/60
【公开号】CN104952824
【申请号】CN201510228562
【发明人】许林锋
【申请人】嘉兴斯达微电子有限公司
【公开日】2015年9月30日
【申请日】2015年5月7日