專利名稱：用于封裝igbt模塊的直接鍵合銅基板的貼裝夾具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor,絕緣柵雙極型晶體管)模塊的封裝技術(shù)領(lǐng)域，涉及用于封裝IGBT模塊的直接鍵合銅(Direct Bonding Copper,DBC)基板的貼裝夾具。
背景技術(shù)：
IGBT模塊是一種常見的智能功率器件，其通過多個IGBT芯片或多個IGBT芯片(die)與其它器件(例如功率二極管)組合(例如相互并聯(lián))地封裝形成。DBC基板在IGBT模塊的封裝中被廣泛應(yīng)用，其具有成本低、散熱好、高頻性能好的優(yōu)點(diǎn)。使用DBC基板進(jìn)行封裝的過程中，首先，需要將多個IGBT芯片等貼裝至DBC基板的預(yù)定位置，然后進(jìn)行焊接連接等過程。SMT (Surface Mounted Technology,表面貼裝技術(shù))是目前電子組裝行業(yè)里最流行的一種技術(shù)和工藝，其具有組裝密度高、可靠性高、高頻特性好、低成本、便于自動化生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。在將IGBT芯片貼裝至DBC基板上的過程中，SMT設(shè)備也被廣泛使用?，F(xiàn)有技術(shù)中，由于DBC基板是采用氧化鋁燒結(jié)的方式制備形成，其中采用成品分開的來料形式，因此，每個IGBT模塊所使用的DBC基板是獨(dú)立的小塊形式存在，面積較小(例如36mmX 14mm)，用于形成每個IGBT模塊的IGBT芯片等需逐個地貼裝至每塊DBC基板上，采用SMT設(shè)備進(jìn)行自動貼裝為例，如果每個DBC基板上貼裝12個IGBT芯片，SMT設(shè)備在每個DBC基板上貼片12個IGBT芯片后，就需要更換一個DBC基板以進(jìn)行下一個IGBT模塊的貼裝。這樣的貼裝過程沒有充分應(yīng)用SMT設(shè)備的運(yùn)動速度塊、工作范圍大的特點(diǎn)，設(shè)備運(yùn)行效率低，也非常浪費(fèi)工人操作時間，總體上，貼裝過程的效率低下。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提高在DBC基板上貼裝IGBT芯片等的貼裝效率。為實(shí)現(xiàn)以上目的或者其它目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案。按照本發(fā)明的一方面，提供一種用于封裝IGBT模塊的直接鍵合銅基板的貼裝夾具，其中，所述貼裝夾具包括載板和蓋板，所述載板上設(shè)置有多個用于承載所述直接鍵合銅基板的承載腔，所述蓋板覆蓋于所述載板上以固定所述直接鍵合銅基板于所述承載腔中，并且，在所述蓋板上設(shè)置多個的孔以對應(yīng)暴露所述承載腔中的直接鍵合銅基板的銅鍵合面。按照本發(fā)明提供的貼裝夾具的一優(yōu)選實(shí)施例，其中，所述承載腔的邊沿設(shè)置有多個提取腔。在之前所述實(shí)施例的貼裝夾具中，較佳地，所述DBC基板和所述承載腔為方形，四個所述提取腔被設(shè)置在每個所述承載腔的邊角處。按照本發(fā)明提供的貼裝夾具的又一優(yōu)選實(shí)施例，其中，所述載板的表面的平面度設(shè)置在±0.1毫米的范圍內(nèi)。
按照本發(fā)明提供的貼裝夾具的還一優(yōu)選實(shí)施例，其中，所述直接鍵合銅基板包括陶瓷基板、陶瓷基板的正面的第一銅層以及陶瓷基板的背面的第二銅層，所述陶瓷基板的尺寸大于所述第一銅層的尺寸。在之前所述實(shí)施例的貼裝夾具中，較佳地，所述孔的尺寸大于或等于所述第一銅層的尺寸且小于所述第一陶瓷基板的尺寸。在之前所述實(shí)施例的貼裝夾具中，較佳地，所述蓋板的厚度基本等于所述第一銅
層的厚度。在之前所述實(shí)施例的貼裝夾具中，較佳地，所述承載腔的深度基本等于所述陶瓷基板與所述第二銅層的厚度之和。在之前所述實(shí)施例的貼裝夾具中，較佳地，所述提取腔的深度大于所述承載腔的深度。在之前所述實(shí)施例的貼裝夾具中，較佳地，在所述蓋板的孔的四周邊沿背面上設(shè)置用于按壓所述陶瓷基板的邊沿的軟墊層。在之前所述實(shí)施例的貼裝夾具中，較佳地，所述軟墊層采用能夠耐500 □高溫的材料制備形成。在之前所述實(shí)施例的貼裝夾具中，較佳地，所述載板和/或蓋板采用能夠耐500°C高溫的材料制備形成。在之前所述實(shí)施例的貼裝夾具中，較佳地，多個所述承載腔按行和列的形式規(guī)則地排列。在之前所述實(shí)施例的貼裝夾具中，較佳地，所述承載腔大于或等于6個且小于或等于30個。在之前所述實(shí)施例的貼裝夾具中，較佳地，在所述承載腔上設(shè)置負(fù)壓孔以吸附固定所述直接鍵合銅基板。本發(fā)明的技術(shù)效果是，通過在貼裝夾具上設(shè)置多個承載腔以同時固定多個DBC基板，從而可以同批次地通過SMT設(shè)備貼裝多個DBC基板的多個IGBT芯片等，大大提供SMT設(shè)備的運(yùn)行效率，貼裝效率被提高，并且，貼裝夾具對多個DBC夾持穩(wěn)定性好，貼裝作業(yè)的穩(wěn)定性好。


從結(jié)合附圖的以下詳細(xì)說明中，將會使本發(fā)明的上述和其它目的及優(yōu)點(diǎn)更加完全清楚，其中，相同或相似的要素采用相同的標(biāo)號表示。圖1是按照本發(fā)明一實(shí)施例提供的貼裝夾具的載板的正面俯視圖；圖2是圖1所示貼裝夾具的載板的A-A截面的剖面圖；圖3是按照本發(fā)明一實(shí)施例提供的貼裝夾具的蓋板的正面俯視圖；圖4是本發(fā)明實(shí)施例的貼裝夾具所固定的DBC基板的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，(a)為DBC基板的正面俯視圖，(b)為DBC基板的仰視圖，(c)為(a)中B-B截面的DBC基板剖面圖；圖5是本發(fā)明一實(shí)施例提供的貼裝夾具在固定DBC基板后的局部結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是圖5所示結(jié)構(gòu)的C-C截面剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面介紹的是本發(fā)明的多個可能實(shí)施例中的一些，旨在提供對本發(fā)明的基本了解，并不旨在確認(rèn)本發(fā)明的關(guān)鍵或決定性的要素或限定所要保護(hù)的范圍。容易理解，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案，在不變更本發(fā)明的實(shí)質(zhì)精神下，本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員可以提出可相互替換的其它實(shí)現(xiàn)方式。因此，以下具體實(shí)施方式
以及附圖僅是對本發(fā)明的技術(shù)方案的示例性說明，而不應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明的全部或者視為對本發(fā)明技術(shù)方案的限定式。因此，以下具體實(shí)施方式
以及附圖僅是對本發(fā)明的技術(shù)方案的示例性說明，而不應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明的全部或者視為對本發(fā)明技術(shù)方案的限定或限制。圖1所示為按照本發(fā)明一實(shí)施例提供的貼裝夾具的載板的正面俯視圖，圖2所示為圖1所示貼裝夾具的載板的A-A截面的剖面圖；圖3所示為按照本發(fā)明一實(shí)施例提供的貼裝夾具的蓋板的正面俯視圖；圖4所示為本發(fā)明實(shí)施例的貼裝夾具所固定的DBC基板的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，(a)為DBC基板的正面俯視圖，(b)為DBC基板的仰視圖，(C)為(a)中B-B截面的DBC基板剖面圖。在本文中，貼裝夾具的正面是指用于固定DBC基板的一面，DBC基板的正面是指用于焊接IGBT芯片等器件的一面；在附圖中，從DBC基板的背面指向其正面的方向或者從貼裝夾具的背面指向其正面的方向被定義為z方向，平行于DBC基板的長的方向被定義為X方向，平行于DBC基板的寬的方向被定義為y方向。參閱圖1至圖4，貼裝夾具包括載板10和蓋板20，其中，載板10包括載板本體11，載板本體11可以為一定厚度和面積的基板。在載板本體11上，設(shè)置有多個承載腔13，在該實(shí)施例中，承載腔13用于承載圖4實(shí)施例的DBC基板90，相應(yīng)地，一個承載腔13對應(yīng)承載一個DBC基板90，因此，每個承載腔13的形狀對應(yīng)于其承載的DBC基板的形狀而設(shè)計，例如，在該實(shí)例中，承載腔13的長的尺寸(X方向的尺寸)比DBC基板的長的尺寸大約0.1-0.2mm,承載腔13的寬的尺寸(y方向的尺寸)比DBC基板的寬的尺寸大約0.1-0.2mm。載板10中的承載腔13的個數(shù)可以為6-30個，因此，其可以相應(yīng)地承載6-30個DBC基板90，例如，共設(shè)置21個承載腔(如圖1所示)。多個承載腔13優(yōu)選地按行和列的形式規(guī)則地排列，如圖1所示，相鄰承載腔13在X方向等間距地排列且在y方向也等間距地排列，這樣，便于SMT設(shè)備控制貼裝IGBT芯片等貼裝至承載腔13中固定的DBC基板90上。在一優(yōu)選實(shí)施例中，承載腔13的邊沿設(shè)置有提取腔131，在圖1所示實(shí)施例中，提取腔131被設(shè)置在承載腔13的邊角處。提取腔131用于方便地將承載腔中的DBC基板90取出，也可以避免手工干預(yù)方式的提取帶來的載板10污染的問題，提取腔131的具體結(jié)構(gòu)設(shè)置將在其后說明。在一優(yōu)選實(shí)施例中，載板10的表面的平面度設(shè)置在±0.1mm的范圍內(nèi)，這樣，承載腔13的底面與DBC基板90的銅鍵合面93匹配較好，載板10在SMT設(shè)備運(yùn)動時，產(chǎn)生的震動也小，承載腔13中的DBC基板90在固定后相對不易在貼裝過程中產(chǎn)生位移；另外，載板10的翹曲也相對較小。繼續(xù)參閱圖3，蓋板20上設(shè)置有多個孔23，在該實(shí)施例中，孔23的形狀同樣對應(yīng)于所固定的DBC基板的形狀設(shè)計(在xy平面上)，孔23例如被設(shè)計為長方形，孔23的具體數(shù)量可以等于承載腔13的具體數(shù)量(例如同為21個)。當(dāng)蓋板20覆蓋在載板10(承載腔23中置放有DBC基板90)上時，每個孔23可以相應(yīng)地暴露承載腔23中DBC基板90的銅鍵合面91，以便于SMT設(shè)備在銅鍵合面91上貼裝IGBT芯片；同時，通過蓋板20與載板10，可以將承載腔13中的DBC基板90固定，其具體固定方式實(shí)施例將在其后詳細(xì)描述。繼續(xù)參閱圖4，在該實(shí)施例中，貼裝夾具用于對DBC基板90進(jìn)行固定，一般地，DBC基板90包括陶瓷基板92，其可以為氧化鋁(Al2O3)、氮化鋁等材料制成，其具有良好的絕緣性能；在陶瓷基板92兩面分別設(shè)置有銅層以形成銅鍵合面91和93，銅鍵合面91為正面，其用于焊接鍵合IGBT芯片等，根據(jù)具體功能要求，其可以進(jìn)行不同的構(gòu)圖。一般地，陶瓷基板92的面積大于銅鍵合面91的面積，在DBC基板90為長方形的情形下，其陶瓷基板92的長的尺寸(X方向的尺寸)比銅鍵合面91的長的尺寸大2-10mm(例如5mm),陶瓷基板92的寬的尺寸(X方向的尺寸)比銅鍵合面91的寬的尺寸大2-5mm(例如3mm)。DBC基板90的厚度一般地由陶瓷基板92的厚度、其正反面的銅層的厚度共同決定。圖5所示為本發(fā)明一實(shí)施例提供的貼裝夾具在固定DBC基板后的局部結(jié)構(gòu)示意圖，圖6所示為圖5所示結(jié)構(gòu)的C-C截面剖面結(jié)構(gòu)示意圖。結(jié)合圖5、圖6所示，DBC基板90在xy平面的尺寸小于承載腔13在xy平面的尺寸，因此，其易于置放于承載腔13中；設(shè)計孔13的尺寸小于DBC基板90的陶瓷基板92的尺寸、但大于或等于DBC基板的銅鍵合面91的尺寸，從而，蓋板20的孔23在對準(zhǔn)DBC基板90置放時，銅鍵合面91通過孔23外露，以便于其后的表面貼裝過程；同時蓋板20的孔23的邊沿可以壓于陶瓷基板92的邊沿上，從而可以將DBC基板90整體固定于承載腔13中。在一優(yōu)選實(shí)施例中，承載腔13的深度hi基本等于DBC基板90的陶瓷基板92厚度與背面銅層的厚度之和，這樣可以避免蓋板施加過大的壓力于陶瓷基板92上；同時，優(yōu)選地，蓋板20的背面上，在孔23的四周邊沿設(shè)置軟墊層25，其有利于DBC基板的固定。另夕卜，蓋板20的厚度h2優(yōu)選地基本等于DBC基板的正面銅層的厚度。設(shè)置在承載腔13的邊角點(diǎn)上的提取腔131的深度也優(yōu)選地大于承載腔13的深度hi，并且，設(shè)計承載腔13與DBC基板的陶瓷基板92的尺寸差，使陶瓷基板92的邊角部分地伸入提取腔131中，從而，可以通過其它工具作用于陶瓷基板92中伸入提取腔131部分的邊角，將其提取出承載腔13，該過程不易對載板10表面產(chǎn)生污染。在還一實(shí)施例中，可以在承載腔13的底面上設(shè)置負(fù)壓孔(圖中未示出)，利用負(fù)壓吸附原理，更好地固定承載腔13之上的DBC基板90。由于本發(fā)明實(shí)施例提供的貼裝夾具在夾持固定DBC基板后，可能需要在該貼裝夾具上進(jìn)行焊接鍵合、回流等工藝過程，因此，優(yōu)選地，貼裝夾具的載板10、蓋板20和/或蓋板上的軟墊層25采用耐高溫材料制備而成，例如，載板10、蓋板20的材料采用耐高溫500°C而基本不變形、難氧化的材料。M個(例如21個)DBC基板90同時固定在該實(shí)施例的貼裝夾具之間后，通過SMT設(shè)備向該M個DBC基板90的每個貼裝N個IGBT芯片，在使用貼裝夾具進(jìn)行貼裝的情況下，每批次可以完成MXN個GBT芯片的貼裝，SMT設(shè)備的貼裝的效率大大提高；并且，貼裝夾具夾持穩(wěn)定，貼裝作業(yè)的穩(wěn)定性好，DBC基板的對位進(jìn)度也較高。具體地，貼裝夾具的基板10上設(shè)置的承載腔13的數(shù)量(M)可以綜合考慮DBC基板的尺寸大小、SMT設(shè)備的運(yùn)行范圍等因素來確定。需要說明的是，本發(fā)明提供的貼裝夾具并不限于用于固定圖4所示實(shí)施例的DBC基板90，例如，DBC基板也可以為正方形結(jié)構(gòu)等，DBC基板的面積、厚度、表面粗糙度等都不是限制性的。貼裝夾具的基板10上的承載腔13、蓋板20上的孔的23的形狀可以根據(jù)需要固定的DBC基板的形狀變化而進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)理解的是，文中所用的術(shù)語“基本”、“大約”或者“約”提供了相應(yīng)部件的工業(yè)界可接受的公差。以上例子主要說明了本發(fā)明的貼裝夾具。盡管只對其中一些本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)了解，本發(fā)明可以在不偏離其主旨與范圍內(nèi)以許多其他的形式實(shí)施。因此，所展示的例子與實(shí)施方式被視為示意性的而非限制性的，在不脫離如所附各權(quán)利要求所定義的本發(fā)明精神及范圍的情況下，本發(fā)明可能涵蓋各種的修改與替換。
權(quán)利要求
1.一種用于封裝IGBT模塊的直接鍵合銅基板的貼裝夾具，其特征在于，所述貼裝夾具包括載板和蓋板，所述載板上設(shè)置有多個用于承載所述直接鍵合銅基板的承載腔，所述蓋板覆蓋于所述載板上以固定所述直接鍵合銅基板于所述承載腔中，并且，在所述蓋板上設(shè)置多個的孔以對應(yīng)暴露所述承載腔中的直接鍵合銅基板的銅鍵合面。
2.按權(quán)利要求1所述的貼裝夾具，其特征在于，所述承載腔的邊沿設(shè)置有多個提取腔。
3.按權(quán)利要求2所述的貼裝夾具，其特征在于，所述DBC基板和所述承載腔為方形，四個所述提取腔被設(shè)置在每個所述承載腔的邊角處。
4.按權(quán)利要求1或2所述的貼裝夾具，其特征在于，所述載板的表面的平面度設(shè)置在±0.1毫米的范圍內(nèi)。
5.按權(quán)利要求1或2所述的貼裝夾具，其特征在于，所述直接鍵合銅基板包括陶瓷基板、陶瓷基板的正面的第一銅層以及陶瓷基板的背面的第二銅層，所述陶瓷基板的尺寸大于所述第一銅層的尺寸。
6.按權(quán)利要求5所述的貼裝夾具，其特征在于，所述孔的尺寸大于或等于所述第一銅層的尺寸且小于所述第一陶瓷基板的尺寸。
7.按權(quán)利要求5所述的貼裝夾具，其特征在于，所述蓋板的厚度基本等于所述第一銅層的厚度。
8.按權(quán)利要求5所述的貼裝夾具，其特征在于，所述承載腔的深度基本等于所述陶瓷基板與所述第二銅層的厚度之和。
9.按權(quán)利要求2或8所述的貼裝夾具，其特征在于，所述提取腔的深度大于所述承載腔的深度。
10.按權(quán)利要求5所述的貼裝夾具，其特征在于，在所述蓋板的孔的四周邊沿背面上設(shè)置用于按壓所述陶瓷基板的邊沿的軟墊層。
11.按權(quán)利要求10所述的貼裝夾具，其特征在于，所述軟墊層采用能夠耐500□高溫的材料制備形成。
12.按權(quán)利要求1或2所述的貼裝夾具，其特征在于，所述載板和/或蓋板采用能夠耐500°C高溫的材料制備形成。
13.按權(quán)利要求1或2所述的貼裝夾具，其特征在于，多個所述承載腔按行和列的形式規(guī)則地排列。
14.按權(quán)利要求1或2所述的貼裝夾具，其特征在于，所述承載腔大于或等于6個且小于或等于30個。
15.按權(quán)利要求1或2所述的貼裝夾具，其特征在于，在所述承載腔上設(shè)置負(fù)壓孔以吸附固定所述直接鍵合銅基板。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于封裝IGBT模塊的直接鍵合銅基板的貼裝夾具，屬于IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)模塊的封裝技術(shù)領(lǐng)域。該貼裝夾具包括載板和蓋板，所述載板上設(shè)置有多個用于承載所述直接鍵合銅基板的承載腔，所述蓋板覆蓋于在所述載板上以固定所述直接鍵合銅基板于所述承載腔中，并且，在所述蓋板上設(shè)置多個的孔以對應(yīng)暴露所述承載腔中的直接鍵合銅基板的銅鍵合面。該貼裝夾具大大提供DBC基板的貼裝效率，并且貼裝作業(yè)的穩(wěn)定性好。
文檔編號H01L21/50GK103094127SQ20111034731
公開日2013年5月8日 申請日期2011年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月28日
發(fā)明者鄭志榮, 孫宏偉, 朱煜珂 申請人:無錫華潤安盛科技有限公司