一種無銅基板散熱的功率模塊制造技術(shù)

一種無銅基板散熱的功率模塊，它主要包括：功率半導(dǎo)體芯片，金屬化陶瓷襯底，鋁線，銅線和外殼，所述的功率半導(dǎo)體芯片通過焊料焊接到金屬化陶瓷襯底的發(fā)射極上；使用超聲波鍵合將金屬化陶瓷襯底的發(fā)射極銅層通過鋁線和功率半導(dǎo)體芯片的發(fā)射極相連；所述金屬化陶瓷襯底的背面銅層通過超聲波鍵合焊接有銅線；所述的金屬化陶瓷襯底由第一銅表面、中間陶瓷層和第二銅表面通過金屬化陶瓷工藝制成，所述的鋁線為用連續(xù)鑄軋工藝或其它合適工藝制成的軟態(tài)鋁線；所述的銅線為用連續(xù)鑄軋工藝或其它合適工藝制成的軟態(tài)銅線；金屬化陶瓷襯底通過密封膠與外殼粘合；它具有結(jié)構(gòu)簡單，封裝質(zhì)量好，能保障封裝與工藝和要求，大大提高了可靠性和散熱能力等特點(diǎn)。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【專利摘要】一種無銅基板散熱的功率模塊，它主要包括：功率半導(dǎo)體芯片，金屬化陶瓷襯底，鋁線，銅線和外殼，所述的功率半導(dǎo)體芯片通過焊料焊接到金屬化陶瓷襯底的發(fā)射極上；使用超聲波鍵合將金屬化陶瓷襯底的發(fā)射極銅層通過鋁線和功率半導(dǎo)體芯片的發(fā)射極相連；所述金屬化陶瓷襯底的背面銅層通過超聲波鍵合焊接有銅線；所述的金屬化陶瓷襯底由第一銅表面、中間陶瓷層和第二銅表面通過金屬化陶瓷工藝制成，所述的鋁線為用連續(xù)鑄軋工藝或其它合適工藝制成的軟態(tài)鋁線；所述的銅線為用連續(xù)鑄軋工藝或其它合適工藝制成的軟態(tài)銅線；金屬化陶瓷襯底通過密封膠與外殼粘合；它具有結(jié)構(gòu)簡單，封裝質(zhì)量好，能保障封裝與工藝和要求，大大提高了可靠性和散熱能力等特點(diǎn)?！緦＠f明】一種無銅基板散熱的功率模塊
本技術(shù)涉及的是一種無銅基板散熱的功率模塊，屬于半導(dǎo)體功率器件封裝

技術(shù)介紹
功率模塊是在功率電子電路上使用的半導(dǎo)體封裝體，比如，封裝了絕緣柵雙極晶體管(IGBT)芯片，封裝有半導(dǎo)體二極管(D1DE)芯片或金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)芯片的模塊。以上功率半導(dǎo)體芯片具有一系列電壓和電流等級，以適應(yīng)不同的場合或行業(yè)應(yīng)用。由于功率半導(dǎo)體芯片在使用過程中會產(chǎn)生熱量，所以需要功率模塊具有良好的導(dǎo)熱性。傳統(tǒng)的功率模塊(功率器件)在封裝工藝中，一般使用銅基板散熱或涂導(dǎo)熱硅脂散熱技術(shù)，但是為了進(jìn)一步增加功率模塊的散熱性能，有些生產(chǎn)商開始嘗試在功率器件封裝工藝中使用新的散熱技術(shù)，特別是在小封裝尺寸的功率器件中，例如L、F系列等。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，而提供一種結(jié)構(gòu)簡單，封裝質(zhì)量好，能保障封裝與工藝要求，大大提高散熱能力的無銅基板散熱的功率模塊。本專利技術(shù)的目的是通過如下技術(shù)方案來完成的，一種無銅基板散熱的功率模塊，它主要包括:功率半導(dǎo)體芯片，金屬化陶瓷襯底，鋁線，銅線和外殼，所述的功率半導(dǎo)體芯片通過焊料焊接到金屬化陶瓷襯底的發(fā)射極上;使用超聲波鍵合將金屬化陶瓷襯底的發(fā)射極銅層通過鋁線和功率半導(dǎo)體芯片的發(fā)射極相連;所述金屬化陶瓷襯底的背面銅層通過超聲波鍵合焊接有銅線。所述的金屬化陶瓷襯底由第一銅表面、中間陶瓷層和第二銅表面通過金屬化陶瓷工藝制成，所述的鋁線為用連續(xù)鑄乳工藝或其它合適工藝制成的軟態(tài)鋁線;所述的銅線為用連續(xù)鑄乳工藝或其它合適工藝制成的軟態(tài)銅線；金屬化陶瓷襯底通過密封膠與外殼粘入口 ο所述的軟態(tài)鋁線使用超聲波鍵合方法焊接在功率半導(dǎo)體芯片的表面;所述的軟態(tài)銅線使用超聲波鍵合方法焊接在金屬化陶瓷襯底的背面銅層。隨著半導(dǎo)體封裝尺寸的日益變小，普遍應(yīng)用于大功率器件上的銅基板散熱技術(shù)不再是唯一的選擇。銅線鍵合在金屬化陶瓷襯底背面銅層突破了封裝尺寸的限制，實(shí)現(xiàn)了小功率器件封裝中銅線鍵合的強(qiáng)度和銅線散熱的性能優(yōu)勢。銅線鍵合提供了一個近乎完美的技術(shù)替代，且比現(xiàn)有技術(shù)更具吸引力。在散熱能力以及設(shè)計(jì)要求等方面，鍵合銅線均優(yōu)于傳統(tǒng)銅基板。銅具有良好的導(dǎo)熱性，通過超聲波鍵合焊接在金屬化陶瓷襯底的背面銅層，可以起到散熱作用，從而起到替代銅基板的作用，使模塊具有更好的靈活性；由于底部使用了超聲波銅線焊接技術(shù)，大大提高了模塊的散熱能力；本技術(shù)具有結(jié)構(gòu)簡單，封裝質(zhì)量好，能保障封裝與工藝和要求，大大提高了可靠性和散熱能力等特點(diǎn)?！靖綀D說明】圖1是本技術(shù)所述模塊的正面俯視結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本技術(shù)所述模塊的背面俯視結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本技術(shù)所述模塊的剖視結(jié)構(gòu)示意圖?！揪唧w實(shí)施方式】下面將結(jié)合附圖對本技術(shù)作詳細(xì)的介紹:圖1-3所示，本技術(shù)所述的一種功率模塊，它主要包括:功率半導(dǎo)體芯片2，金屬化陶瓷襯底，鋁線I，銅線5和外殼9，所述的功率半導(dǎo)體芯片2通過焊料4焊接到金屬化陶瓷襯底的發(fā)射極3上;使用超聲波鍵合將金屬化陶瓷襯底的發(fā)射極銅層6通過鋁線I和功率半導(dǎo)體芯片2的發(fā)射極相連;所述金屬化陶瓷襯底的背面銅層10通過超聲波鍵合焊接銅線5。本技術(shù)所述的金屬化陶瓷襯底由第一銅表面、中間陶瓷層和第二銅表面通過金屬化陶瓷工藝制成，所述的鋁線I為用連續(xù)鑄乳工藝或其它合適工藝制成的軟態(tài)鋁線;所述的銅線5為用連續(xù)鑄乳工藝或其它合適工藝制成的軟態(tài)銅線;金屬化陶瓷襯底的陶瓷8通過密封膠7與外殼9粘合。所述的軟態(tài)鋁線使用超聲波鍵合方法焊接在功率半導(dǎo)體芯片的表面。所述的軟態(tài)銅線使用超聲波鍵合方法焊接在金屬化陶瓷襯底的背面銅層。實(shí)施例:本技術(shù)所述的功率半導(dǎo)體芯片2通過焊料4焊接到DBC的發(fā)射極3上，使用超聲波鍵合將DBC的發(fā)射極銅層6通過鋁線I和功率半導(dǎo)體芯片發(fā)射極相連。DBC的背面銅層10通過超聲波鍵合焊接銅線5。塑料外殼9與金屬化陶瓷襯底的陶瓷8通過密封膠7粘合。所述的DBC為用直接鍵合銅工藝制成的覆銅陶瓷基板。【主權(quán)項(xiàng)】1.一種無銅基板散熱的功率模塊，它主要包括:半導(dǎo)體芯片，金屬化陶瓷襯底，鋁線，銅線和外殼，其特征在于所述的功率半導(dǎo)體芯片(2)通過焊料(4)焊接到金屬化陶瓷襯底的發(fā)射極(3)上;使用超聲波鍵合將金屬化陶瓷襯底的發(fā)射極銅層(6)通過鋁線(I)和功率半導(dǎo)體芯片的發(fā)射極相連;所述金屬化陶瓷襯底的背面銅層(10)通過超聲波鍵合焊接有銅線(5)02.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無銅基板散熱的功率模塊，其特征在于所述的金屬化陶瓷襯底由第一銅表面、中間陶瓷層和第二銅表面通過金屬化陶瓷工藝制成，所述的鋁線為用連續(xù)鑄乳工藝或其它合適工藝制成的軟態(tài)鋁線;所述的銅線為用連續(xù)鑄乳工藝或其它合適工藝制成的軟態(tài)銅線;金屬化陶瓷襯底的陶瓷(8)通過密封膠(7)與外殼(9)粘合。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無銅基板散熱的功率模塊，其特征在于所述的軟態(tài)鋁線使用超聲波鍵合方法焊接在功率半導(dǎo)體芯片的表面;所述的軟態(tài)銅線使用超聲波鍵合方法焊接在金屬化陶瓷襯底的背面銅層。【文檔編號】H01L23/488GK205428901SQ201620178348【公開日】2016年8月3日【申請日】2016年3月9日【專利技術(shù)人】季霖夏 【申請人】上海道之科技有限公司本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種無銅基板散熱的功率模塊，它主要包括：半導(dǎo)體芯片，金屬化陶瓷襯底，鋁線，銅線和外殼，其特征在于所述的功率半導(dǎo)體芯片（2）通過焊料（4）焊接到金屬化陶瓷襯底的發(fā)射極（3）上；使用超聲波鍵合將金屬化陶瓷襯底的發(fā)射極銅層（6）通過鋁線（1）和功率半導(dǎo)體芯片的發(fā)射極相連；所述金屬化陶瓷襯底的背面銅層（10）通過超聲波鍵合焊接有銅線（5）。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：季霖夏，
申請(專利權(quán))人：上海道之科技有限公司，
類型：新型
國別省市：上海;31