無銅底板功率半導(dǎo)體模塊的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種無銅底板功率半導(dǎo)體模塊，其包括一DBC陶瓷敷銅板和一殼體，所述DBC陶瓷敷銅板與所述殼體密封固接圍構(gòu)形成一空腔。本實(shí)用新型采用無銅底板結(jié)構(gòu)，并在所述DBC陶瓷敷銅板的中央預(yù)留有單個螺絲孔，提高無銅底板功率半導(dǎo)體模塊的散熱性，增強(qiáng)無銅底板功率半導(dǎo)體模塊的抗熱應(yīng)力性能、可靠性和穩(wěn)定性。
【專利說明】
無銅底板功率半導(dǎo)體模塊
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種半導(dǎo)體器件，具體涉及一種無銅底板功率半導(dǎo)體模塊。
【背景技術(shù)】
[0002]常規(guī)功率半導(dǎo)體模塊是不同材料組成的多層結(jié)構(gòu)，包含芯片、絕緣襯底和散熱基板等，它們之間是通過焊接層連接在一起的，其中各材料的熱膨脹系數(shù)差異明顯。散熱基板(一般為銅底板)的熱膨脹系數(shù)達(dá)到了氧化鋁陶瓷覆銅基板的兩倍以上，因此對于模塊回流焊生產(chǎn)工序，焊料從熔融高溫冷卻至室溫的過程中，不僅在焊料層會產(chǎn)生顯著的熱應(yīng)力，而且熱應(yīng)力會導(dǎo)致銅底板的變形內(nèi)凹，帶有內(nèi)凹底板的功率模塊在安裝到散熱器時，底板與散熱器表面就會存在較大的縫隙，影響模塊的散熱，從而導(dǎo)致模塊的過早損壞。
[0003]陶瓷覆銅基板底側(cè)銅層與銅底板之間的焊料層焊接面積大，產(chǎn)生的熱應(yīng)力也大，因而此焊料層最易產(chǎn)生疲勞裂紋，并且在模塊的使用過程中，隨著模塊的溫度交變而擴(kuò)展，擴(kuò)展的疲勞裂紋不斷縮小焊接面積，導(dǎo)致模塊傳熱受阻，使模塊發(fā)生損壞，從而影響功率模塊的可靠性。
[0004]現(xiàn)有的整流模塊屬于常規(guī)結(jié)構(gòu)，不僅存在前面所述的焊接層熱疲勞可靠性問題，而且模塊體積大，散熱性能及可靠性亦尚有提升空間。
[0005]本實(shí)用新型針對原有模塊帶有銅底板散熱性能差、熱應(yīng)力高的技術(shù)問題，改進(jìn)原有的模塊，采用無銅底板結(jié)構(gòu)，在DBC陶瓷敷銅板的中央預(yù)留有單個螺絲孔，使得模塊的散熱性更好、抗熱應(yīng)力性能更高、可靠性和穩(wěn)定性更好。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型為了解決原有無銅底板功率半導(dǎo)體模塊帶有銅底板散熱性能差、熱應(yīng)力高的技術(shù)問題，目的在于提供一種散熱性更好、可靠性和穩(wěn)定性更高的無銅底板功率半導(dǎo)體模塊，本實(shí)用新型采用無銅底板結(jié)構(gòu)，在DBC陶瓷敷銅板的中央預(yù)留有單個螺絲孔，可顯著提高散熱性能和熱應(yīng)力性能。
[0007]本實(shí)用新型無銅底板功率半導(dǎo)體模塊包括一DBC陶瓷敷銅板和一殼體，所述DBC陶瓷敷銅板與所述殼體密封固接圍構(gòu)形成一空腔。
[0008]所述DBC陶瓷敷銅板的近邊緣處設(shè)有穿出所述殼體的若干釘頭引線，所述DBC陶瓷敷銅板具有一 DBC陶瓷層和敷設(shè)于所述DBC陶瓷層上的若干分離的銅層，所述銅層上設(shè)有芯片，所述芯片與鄰近的銅層通過連接片連接。
[0009]所述DBC陶瓷敷銅板的中央預(yù)留有單個螺絲孔，所述殼體對應(yīng)地亦預(yù)留有中央孔。
[0010]所述空腔內(nèi)灌封有腔體灌膠，所述殼體上具有灌膠孔，用于注入所述腔體灌膠。
[0011]所述DBC陶瓷敷銅板與所述殼體通過粘合劑密封固接圍構(gòu)形成一空腔。
[0012]所述DBC陶瓷敷銅板的基板為氧化鋁或氮化鋁基板。
[0013]所述殼體的內(nèi)部從中心孔邊緣均勻?qū)ΨQ發(fā)散設(shè)計有加強(qiáng)筋。
[0014]本實(shí)用新型的積極進(jìn)步效果:
[0015]本實(shí)用新型的無銅底板功率半導(dǎo)體模塊采用無銅底板結(jié)構(gòu)，在DBC陶瓷敷銅板的中央預(yù)留有單個螺絲孔，提高無銅底板功率半導(dǎo)體模塊的散熱性，增強(qiáng)無銅底板功率半導(dǎo)體模塊的抗熱應(yīng)力性能、可靠性和穩(wěn)定性。
【附圖說明】
[0016]圖1為本實(shí)用新型無銅底板功率半導(dǎo)體模塊的局部剖面圖；
[0017]圖2為本實(shí)用新型無銅底板功率半導(dǎo)體模塊的俯視圖；
[0018]圖3為本實(shí)用新型無銅底板功率半導(dǎo)體模塊的殼體立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖4為本實(shí)用新型無銅底板功率半導(dǎo)體模塊的DBC陶瓷敷銅板結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面舉出較佳實(shí)施例，并結(jié)合附圖來更清楚完整地說明本實(shí)用新型。
[0021 ]本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:
[0022]如圖1、2和3所示，一種無銅底板功率半導(dǎo)體模塊，包括一DBC陶瓷敷銅板I和一殼體2，殼體2敷設(shè)于DBC陶瓷敷銅板I上方，殼體2的底端與DBC陶瓷敷銅板I上表面通過粘合劑固定相連。DBC陶瓷敷銅板I的近邊緣處設(shè)有穿出殼體2的若干釘頭引線14，DBC陶瓷敷銅板I與殼體2密封固接圍構(gòu)形成一空腔，空腔內(nèi)灌封有腔體灌膠，殼體2上的灌膠孔21用于注入腔體灌膠。DBC陶瓷敷銅板的中央預(yù)留有單個螺絲孔13，殼體2對應(yīng)地亦預(yù)留有中央孔。
[0023]殼體2內(nèi)部從中心向邊緣均勻?qū)ΨQ發(fā)散設(shè)計加強(qiáng)筋，從而對整個DBC陶瓷覆銅板形成均勻的壓力，形成良好的安裝效果。
[0024]如圖4所示，DBC陶瓷敷銅板I的基板為氧化鋁或氮化鋁基板，DBC陶瓷敷銅板I具有一 DBC陶瓷層和敷設(shè)于DBC陶瓷敷層上的若干分離的銅層15，銅層15上設(shè)有芯片11，芯片11與鄰近的銅層15通過連接片12連接，DBC陶瓷敷銅板I上的芯片11、連接片12，以及釘頭引線14采用模具固定位置一次壓接式焊接。芯片11在DBC陶瓷敷銅板I上呈分散設(shè)置增加DBC陶瓷敷銅板I的散熱效果。
[0025]DBC陶瓷敷銅板I進(jìn)行向上預(yù)彎處理，以抵消焊接過程中DBC陶瓷敷銅板I因熱應(yīng)力所形成的內(nèi)凹，然后對DBC陶瓷敷銅板I的下表面進(jìn)行電鍍處理，電鍍優(yōu)先選擇鎳鍍層，避免焊接等后工序的氧化問題。DBC陶瓷敷銅板I預(yù)先根據(jù)線路設(shè)計制成帶有線路走線板圖，并在DBC陶瓷敷銅板I的中央預(yù)留有單個螺絲孔13，芯片11在DBC陶瓷敷銅板上呈分散設(shè)置增加DBC陶瓷敷銅板I的散熱效果。
[0026]上述實(shí)施例并不構(gòu)成對本實(shí)用新型的限制，凡采用等同替換或等效變換的形式所獲得的技術(shù)方案，均落在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種無銅底板功率半導(dǎo)體模塊，其特征在于:所述無銅底板功率半導(dǎo)體模塊包括一DBC陶瓷敷銅板和一殼體，所述DBC陶瓷敷銅板和所述殼體密封固接圍構(gòu)形成一空腔； 所述DBC陶瓷敷銅板的近邊緣處設(shè)有穿出所述殼體的若干釘頭引線，所述DBC陶瓷敷銅板具有一 DBC陶瓷層和敷設(shè)于所述DBC陶瓷敷層上的若干分離的銅層，所述銅層上設(shè)有芯片，所述芯片與鄰近的銅層通過連接片連接。2.如權(quán)利要求1所述的無銅底板功率半導(dǎo)體模塊，其特征在于:所述DBC陶瓷敷銅板的中央預(yù)留有單個螺絲孔，所述殼體對應(yīng)地亦預(yù)留有中央孔。3.如權(quán)利要求1所述的無銅底板功率半導(dǎo)體模塊，其特征在于:所述空腔內(nèi)灌封有腔體灌膠，所述殼體上具有灌膠孔，用于注入所述腔體灌膠。4.如權(quán)利要求1所述的無銅底板功率半導(dǎo)體模塊，其特征在于:所述DBC陶瓷敷銅板與所述殼體通過粘合劑密封固接圍構(gòu)形成一空腔。5.如權(quán)利要求1所述的無銅底板功率半導(dǎo)體模塊，其特征在于:所述DBC陶瓷敷銅板的基板為氧化鋁或氮化鋁基板。6.如權(quán)利要求1所述的無銅底板功率半導(dǎo)體模塊，其特征在于:所述殼體的內(nèi)部從中心孔邊緣均勻?qū)ΨQ發(fā)散設(shè)計有加強(qiáng)筋。
【文檔編號】H01L23/367GK205508809SQ201620283409
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月7日
【發(fā)明人】馮亞寧, 張意遠(yuǎn)
【申請人】上海美高森美半導(dǎo)體有限公司