專利名稱：一種雙向散熱的igbt模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種雙向散熱的IGBT模塊技術(shù)領(lǐng)域[0001]一種雙向散熱的IGBT模塊，屬于半導(dǎo)體器件制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種新型 NOffPAK IGBT (絕緣柵雙極性晶體管)模塊。
背景技術(shù)：
[0002]如圖9所示，傳統(tǒng)絕緣柵雙極性晶體管IGBT模塊封裝均采用打金屬線7的方式進行芯片的并聯(lián)、串聯(lián)以達(dá)到提聞I旲塊電流電壓的目的，此方法對于大功率IGBT芯片極易造成損傷(芯片面積較大，打線條數(shù)多，如芯片焊接稍有不平整即會損傷芯片)，且芯片上部無法接散熱片，散熱效果差。在使用時容易因溫度升高造成產(chǎn)品失效。發(fā)明內(nèi)容[0003]本實用新型要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，不用傳統(tǒng)打線方式，工藝先進、制作出的產(chǎn)品散熱效果好、能夠提升芯片效率的一種雙向散熱的IGBT模塊。[0004]本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是該雙向散熱的IGBT模塊，其特征在于在芯片上植入金屬球，金屬球直接將芯片與帶有線路的上基板連接，在上基板上方設(shè)置散熱裝置。[0005]散熱裝置包括上基板和其上方的上散熱片。[0006]上基板為陶瓷覆銅板。陶瓷層為絕緣層所以可以外加上散熱片。[0007]上散熱片為翅片狀。提聞廣品的散熱能力。提聞|旲塊使用壽命。金屬球的材料使用金、錫或銀中的一種，金屬球單顆直徑12_15mil。[0009]該雙向散熱的IGBT模塊的封裝工藝，包括如下步驟[0010]在芯片上植入金屬球一不良芯片覆蓋及切割芯片一下基板與晶粒真空焊接一上基板電路板焊接及散熱片焊接一極片端子焊接一外殼成型及印字一硅膠注入一測試一包裝。[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的一種雙向散熱的IGBT模塊的有益效果是取消使用打金屬線的方式對芯片進行并聯(lián)、串聯(lián)，采用芯片植球技術(shù)直接使用帶有線路的上基板實現(xiàn)芯片的并聯(lián)及串聯(lián)，同時因上基板采用陶瓷覆銅板，中間或背面的陶瓷為絕緣層所以可以外加上散熱片，增加散熱效果提高IGBT模塊的散熱能力和使用壽命。避免產(chǎn)生如圖9 所示打金屬線對芯片造成損傷的問題。[0012]1、采用芯片金屬植球技術(shù)，不用打金屬線減少打線對芯片的損傷，不用傳統(tǒng)打線方式而用金屬植球直接將芯片與帶有線路的上基板連接，提升芯片效率15%，芯片效率達(dá)到 95%以上，IGBT模塊良率可以提高10%。[0013]2、本雙向散熱的IGBT模塊的上基板上可外加上散熱片提高產(chǎn)品的散熱能力，下基板可外加水冷式散熱裝置，有效達(dá)到散熱能力，散熱能力提高20%以上。[0014]3、金屬球的材料使用金、錫、銀,植球單顆直徑12mil到15mil之間。[0015]4、本實用新型亦適用于其它功率模塊的封裝流程。[0016]克服了現(xiàn)有技術(shù)，對于大功率IGBT芯片極易造成損傷(芯片面積較大，打線條數(shù) 多，如芯片焊接稍有不平整即會損傷芯片)，且芯片上部無法接散熱片，散熱效果差。在使用 時容易因溫度升高造成產(chǎn)品失效等缺點。

圖1是本實用新型一種雙向散熱的IGBT模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1的I局部放大示意圖；圖3是芯片未植入金屬球結(jié)構(gòu)不意圖；圖4是芯片植入金屬球結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是芯片與下基板6焊接結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是芯片與上基板3焊接結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是上基板3外焊接上散熱片1結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是實用新型IGBT的工藝流程圖；圖9是現(xiàn)有技術(shù)打線圖。其中1、上散熱片2、金屬球3、上基板4、芯片5、下散熱板6、下基板7、
金屬線。
具體實施方式
圖1-2、4_8是本實用新型一種雙向散熱的IGBT模塊的最佳實施例，
以下結(jié)合附圖 1-8對本實用新型做進一步說明參照附圖1-8 本雙向散熱的IGBT模塊由上散熱片1、金屬球2、上基板3、芯片4、下散熱板5和 下基板6組成，在芯片4上植入金屬球2，金屬球2直接將芯片4與帶有線路的上基板3連 接，在金屬球2上方設(shè)置散熱裝置。散熱裝置包括上基板3和其上方的上散熱片1。上基板 3和下基板6均為陶瓷覆銅板。上散熱片1為翅片狀。參照附圖4和圖5:圖4是現(xiàn)有技術(shù)未植入金屬球2的芯片。圖5是植入金屬球2的芯片。金屬球2材料使用金、錫、銀，植球單顆直徑12mil 到15mil之間。如圖5所示將成排的金屬球2間隔均布植入芯片4上，植滿整個芯片4。實 現(xiàn)將芯片4與帶有線路的上基板3的直接連接。該雙向散熱的IGBT模塊封裝工藝，包括如下步驟步驟1. 1 :在芯片4上植入金屬球2 ；步驟1. 2 :不良芯片覆蓋及切割芯片；步驟1. 3 :下基板6與晶粒真空焊接；步驟1. 4 :在上基板3上方焊接好電路板后再焊接上散熱片1 ;步驟1. 5 :極片端子焊接，外殼成型及印字、硅膠注入、測試，包裝。工作原理與工作過程如下本實用新型在IGBT模塊的制作中，首先對芯片4植入金屬球2，將下散熱板5、下 基板6與植入金屬球2的芯片4使用真空焊接爐焊接到一起，取消使用金屬線7，金屬球2直接將芯片4與帶有線路的上基板3連接，避免了打線對芯片4造成的損傷，并可以在上基板3上外加上散熱片I增強模塊的散熱效果，然后再焊接上端子蓋上外殼注入硅膠，測試后包裝即完成整個NOW PAK IGBT模塊封裝的流程，使用本技術(shù)制作的IGBT模塊良率可以提聞10%,散熱能力提聞20%ο[0041]本實用新型主要解決IGBT模塊封裝中打金屬線對芯片造成損傷，及散熱性差的問題。本實用新型把連接芯片4的金屬絲改為帶有線路結(jié)構(gòu)的上基板3結(jié)構(gòu)，消除了打線對芯片4造成的損傷。而保持原IGBT模塊的工作原理及電性功能，因為上基板3采用銅-陶瓷-銅的三層結(jié)構(gòu)陶瓷覆銅板，中間的陶瓷為絕緣層所以可以外加上散熱片1，增加散熱效果提高模塊使用壽命。上基板還可以根據(jù)設(shè)計需要，采用銅-陶瓷兩層結(jié)構(gòu)的陶瓷覆銅板，具有單面導(dǎo)電背面絕緣。仍然可以外加上散熱片1，實現(xiàn)增加散熱效果提高模塊使用壽命的目的。[0042]以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例而已，并非是對本實用新型作其它形式的限制，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員可能利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容加以變更或改型為等同變化的等效實施例。但是凡是未脫離本實用新型 技術(shù)方案內(nèi)容， 依據(jù)本實用新型的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與改型，仍屬于本實用新型技術(shù)方案的保護范圍。
權(quán)利要求1.一種雙向散熱的IGBT模塊，包括芯片，其特征在于在芯片(4)上植入金屬球(2)，金屬球(2)直接將芯片(4)與帶有線路的上基板(3)連接，在上基板(3)上方設(shè)置散熱裝置。
2 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向散熱的IGBT模塊，其特征在于散熱裝置包括上基板(3)和其上方的上散熱片(I)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙向散熱的IGBT模塊，其特征在于上基板(3)為陶瓷覆銅板。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙向散熱的IGBT模塊，其特征在于上散熱片(I)為翅片狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的雙向散熱的IGBT模塊,其特征在于金屬球(2)的材料使用金、錫或銀中的一種，金屬球(2)單顆直徑12-15mil。
專利摘要一種雙向散熱的IGBT模塊，屬于半導(dǎo)體器件制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種新型NOW PAK IGBT(絕緣柵雙極性晶體管)模塊。包括芯片，其特征在于在芯片(4)上植入金屬球(2)，金屬球(2)直接將芯片(4)與帶有線路的上基板(3)連接，在上基板(3)上方設(shè)置散熱裝置。與現(xiàn)有技術(shù)相比，不用傳統(tǒng)打線方式減少打線對芯片的損傷，不用傳統(tǒng)打線方式而用金屬植球直接將芯片與帶有線路的上基板連接，提升芯片效率15%，芯片效率達(dá)到95%以上，IGBT模塊良率可以提高10%。
文檔編號H01L29/739GK202855730SQ201220452128
公開日2013年4月3日 申請日期2012年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月6日
發(fā)明者呂新立, 關(guān)仕漢 申請人:淄博美林電子有限公司