本實(shí)用新型涉及電力電子功率器件技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種壓接式IGBT/FRD芯片的正面電極。

背景技術(shù)：

全控型電力電子器件IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，由于其具備優(yōu)越的門極控制功能、較低的通態(tài)損耗以及驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于大功率高壓設(shè)備領(lǐng)域。全控型電力電子器件IGBT從封裝形式來(lái)分主要包括壓接式IGBT和焊接式IGBT，其中壓接式IGBT相較于焊接式IGBT具備下述優(yōu)點(diǎn)：

①：其內(nèi)部引線采用壓接方式接觸連接，消除了絕大部分的焊接點(diǎn)，從而可以有效降低因功率循環(huán)和熱循環(huán)發(fā)生焊接點(diǎn)開(kāi)裂的故障率；

②：其可以實(shí)現(xiàn)雙面散熱，因而散熱效率更高，可靠性更好；

③：易于串聯(lián)，可以提高設(shè)備的電壓等級(jí)；

④：其封裝失效模式為短路模式，即在承受過(guò)電壓擊穿的過(guò)程中，壓接式IGBT的內(nèi)部引線和硅芯片形成共融導(dǎo)電合金，在其發(fā)射極與集電極之間形成短路；基于該短路模式壓接式IGBT應(yīng)用于直流輸電工程時(shí)，即使任一個(gè)串聯(lián)的壓接式IGBT發(fā)生失效，其余冗余的壓接式IGBT仍可以正常工作。

綜上，基于壓接式IGBT芯片的壓接式功率模塊能夠廣泛用于柔性直流輸電和無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)領(lǐng)域，但是此時(shí)該壓接式功率模塊包含的壓接式IGBT芯片和FRD芯片(Fast Recovery Diode)需要承受8～65kN的壓力，這個(gè)壓力將會(huì)對(duì)壓接式IGBT芯片和FRD芯片的結(jié)構(gòu)和電特性帶來(lái)影響，從而降低壓接式功率模塊的可靠性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本實(shí)用新型提供了一種壓接式IGBT/FRD芯片的正面電極、一種壓接式IGBT芯片、一種壓接式FRD芯片及一種壓接式功率模塊。

第一方面，本實(shí)用新型中一種壓接式IGBT/FRD芯片的正面電極的技術(shù)方案是：

所述正面電極包括第一金屬層和第二金屬層；

所述第一金屬層的上表面設(shè)置具有第一窗口的第一薄膜層；

所述第二金屬層設(shè)置在所述第一薄膜層與所述第一窗口處暴露出的第一金屬層形成的組合結(jié)構(gòu)的表面上；

所述第一薄膜層和第二金屬層形成的組合結(jié)構(gòu)的表面設(shè)置第二薄膜層，所述第二薄膜層包括用于焊接的第二窗口。

本實(shí)用新型進(jìn)一步提供的優(yōu)選技術(shù)方案為：所述第一金屬層的厚度為4微米；所述第二金屬層的厚度為3-8微米。

本實(shí)用新型進(jìn)一步提供的優(yōu)選技術(shù)方案為：所述第一薄膜層為SixNy薄膜層；所述第二薄膜層為聚酰亞胺薄膜層。

本實(shí)用新型進(jìn)一步提供的優(yōu)選技術(shù)方案為：所述第一薄膜層厚度為0.7微米；所述第二薄膜層的厚度為20微米。

第二方面，本實(shí)用新型中一種壓接式IGBT芯片的技術(shù)方案是：

壓接式IGBT芯片包括集電極電極、發(fā)射極電極和柵極電極，所述發(fā)射極電極采用上述一種壓接式IGBT/FRD芯片的正面電極。

第三方面，本實(shí)用新型中一種壓接式FRD芯片的技術(shù)方案是：

所述壓接式FRD芯片包括采用上述一種壓接式IGBT/FRD芯片的正面電極。

第四方面，本實(shí)用新型中一種壓接式功率模塊的技術(shù)方案是：

所述壓接式功率模塊包括多個(gè)上述壓接式IGBT芯片和多個(gè)上述壓接式FRD芯片。

與最接近的現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是：

1、本實(shí)用新型提供的一種壓接式IGBT/FRD芯片的正面電極，包含兩個(gè)金屬層，可以利用金屬層的延展性緩沖壓接式IGBT/FRD芯片承受的壓力，減少壓力對(duì)壓接式IGBT/FRD芯片電特性的影響；

2、本實(shí)用新型提供的一種壓接式IGBT/FRD芯片的正面電極，第一金屬層的厚度為4微米，第二金屬層的厚度為3-8微米，兩個(gè)金屬層濺射后其組合結(jié)構(gòu)的厚度可達(dá)7-12微米，能夠提高正面電極承受的壓力；

3、本實(shí)用新型提供的一種壓接式IGBT芯片，其發(fā)射極電極包含兩層軟金屬，有利于緩沖壓接式IGBT芯片承受的壓力，該壓力值可達(dá)8-65kN；

4、本實(shí)用新型提供的一種壓接式FRD芯片，其正面電極包含兩層軟金屬，有利于緩沖壓接式IGBT芯片承受的壓力，該壓力值可達(dá)8-65kN；

5、本實(shí)用新型提供的一種壓接式功率模塊，包括多個(gè)壓接式IGBT芯片和多個(gè)壓接式FRD芯片，其壓接式IGBT芯片的發(fā)射極電極包含兩層軟金屬，有利于緩沖壓接式IGBT芯片承受的壓力，該壓力值可達(dá)8-65kN；其壓接式FRD芯片的正面電極包含兩層軟金屬，有利于緩沖壓接式IGBT芯片承受的壓力，該壓力值也可達(dá)8-65kN。

附圖說(shuō)明

圖1：本實(shí)用新型實(shí)施例中一種壓接式IGBT/FRD芯片的正面電極的結(jié)構(gòu)示意圖；

其中，201：襯底；202：第一金屬層；203：第二金屬層；204：第一薄膜層；205：第二薄膜層。

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地說(shuō)明，顯然，所描述的實(shí)施例是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

下面分別結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種壓接式IGBT/FRD芯片的正面電極進(jìn)行說(shuō)明。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例中一種壓接式IGBT/FRD芯片的正面電極的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示，本實(shí)施例中壓接式IGBT/FRD芯片的正面電極包括第一金屬層202和第二金屬層203。其中，

第一金屬層202的上表面設(shè)置具有第一窗口的第一薄膜層204；

第二金屬層203設(shè)置在第一薄膜層204與第一窗口處暴露出的第一金屬202層形成的組合結(jié)構(gòu)的表面上；

第一薄膜層204和第二金屬層203形成的組合結(jié)構(gòu)的表面設(shè)置第二薄膜層205，該第二薄膜層205包括用于焊接的第二窗口。

本實(shí)施例中第一金屬層202的厚度可以為4微米，第二金屬層203的厚度可以為3-8微米，第一薄膜層204可以為SixNy薄膜層、厚度可以為7微米，第二薄膜層205可以為聚酰亞胺薄膜層，厚度可以為20微米。

本實(shí)用新型還提供了一種壓接式IGBT芯片，并給出具體的實(shí)施例。

本實(shí)施例中壓接式IGBT芯片包括集電極電極、發(fā)射極電極和柵極電極。其中，發(fā)射極電極采用圖1所示的上述壓接式IGBT/FRD芯片的正面電極。發(fā)射極電極包含兩層軟金屬，有利于緩沖壓接式IGBT芯片承受的壓力，本實(shí)施例中壓接式IGBT芯片可以承受8-65kN的壓力。

本實(shí)用新型還提供了一種壓接式FRD芯片，并給出具體的實(shí)施例。

本實(shí)施例中壓接式FRD芯片包括圖1所示的上述壓接式IGBT/FRD芯片的正面電極。該正面電極包含兩層軟金屬，有利于緩沖壓接式FRD芯片承受的壓力，本實(shí)施例中壓接式FRD芯片可以承受8-65kN的壓力。

本實(shí)用新型還提供了一種壓接式功率模塊，并給出具體的實(shí)施例。

本實(shí)施例中壓接式功率模塊包括多個(gè)壓接式IGBT芯片和多個(gè)壓接式FRD芯片。其中，壓接式IGBT芯片可以為上述實(shí)施例提供的壓接式IGBT芯片，壓接式FRD芯片可以為上述實(shí)施例提供的壓接式FRD芯片。本實(shí)施例中壓接式功率模塊可以承受8-65kN的壓力。

上述壓接式IGBT/FRD芯片的正面電極的加工方法是：

本實(shí)施例中采用常規(guī)半導(dǎo)體工藝將第一金屬層202加工在壓接式IGBT/FRD芯片的相應(yīng)位置后，按照下述步驟加工由第一金屬層202和第二金屬層203組成的正面電極：

步驟S101：在第一金屬層202上采用化學(xué)氣相沉積方法形成第一薄膜層204，并對(duì)第一薄膜層204刻蝕形成第一窗口。其中第一金屬層202可以采用金屬鋁，襯底201可以為硅片。

本實(shí)施例中對(duì)第一薄膜層204刻蝕可以采用干法刻蝕形成第一窗口。

步驟S102：對(duì)第一窗口處暴露出的第一金屬層202進(jìn)行反濺刻蝕，去除第一金屬層202表面的氧化層并將其表面打毛糙。

本實(shí)施例中對(duì)第一窗口處暴露出的第一金屬層202進(jìn)行反濺刻蝕工藝的主要目的為：由于金屬鋁在空氣中易氧化，通過(guò)反濺射刻蝕工藝可以去除第一金屬層202表面的氧化層，同時(shí)也可以將第一金屬層202表面打毛糙，利于第二金屬層203濺射在第一金屬層202上，即利于兩個(gè)金屬層之間的粘附。

本實(shí)施例中對(duì)第一窗口處暴露出的第一金屬層202進(jìn)行反濺刻蝕的厚度可以為50埃，從而去除第一金屬層202表面的氧化層。

步驟S103：將第二金屬層203濺射在第一金屬層202和第一薄膜層204形成的組合結(jié)構(gòu)的表面上，并對(duì)第二金屬層203進(jìn)行刻蝕。其中第二金屬層203可以采用金屬鋁。

步驟S104：在第一薄膜層204和第二金屬203層形成的組合結(jié)構(gòu)的表面涂覆第二薄膜層205，對(duì)第二薄膜層205刻蝕形成用于焊接的第二窗口。

本實(shí)施例中在該組合結(jié)構(gòu)的表面涂覆第二薄膜層205包括：在組合結(jié)構(gòu)的所有表面上旋轉(zhuǎn)涂布第二薄膜層205。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍。這樣，倘若本實(shí)用新型的這些修改和變型屬于本實(shí)用新型權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本實(shí)用新型也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。