一種高散熱性SiC的功率模塊的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種高散熱性SiC芯片的功率模塊，屬于SiC芯片功率模塊的制造工藝領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]碳化硅(SiC)，作為一種新型半導體材料，與Si相比，它在應(yīng)用中具有諸多優(yōu)勢，其潛在的優(yōu)點有:更低的導通電阻和導通損耗；更低的開關(guān)損耗，更快的開關(guān)速度；更高的介電常數(shù)，可承受更高的耐壓；更優(yōu)異的導熱能力；更高的連續(xù)工作溫度，超過400度；更優(yōu)異的抗沖擊能力和可靠；更高的電流密度，功率密度；正溫度系數(shù)利于并聯(lián)。SiC所具有的卓越性能使其成為高頻、大功率、耐高溫、抗輻照的半導體器件的優(yōu)選材料，可廣泛應(yīng)用于地面核反應(yīng)堆的監(jiān)控、石油勘探、環(huán)境監(jiān)測及航空、航天、雷達、通信、大功率的電子轉(zhuǎn)換器、多色光信息顯示系統(tǒng)及光集成電路等領(lǐng)域中。
[0003]SiC芯片作為一種新型半導體材料，具有許多優(yōu)點，但針對SiC功率模塊的高溫封裝還有待解決一些技術(shù)難題，以便使SiC器件應(yīng)用得以普及。傳統(tǒng)的功率半導體封裝技術(shù)是采用鉛或無鉛焊料把芯片底面焊接到覆銅陶瓷基板DBC上，芯片上表面與5-20mil鋁線或者金線通過楔形焊接鍵合在一起，但這種方法在大功率、高溫工作條件下缺乏可靠性，而且不具備足夠的堅固性。SiC芯片的功率模塊具有較高的工作溫度，可高達600度(Si芯片的功率模塊工作溫度一般最高為175°C )，故對基板的散熱要求較高，而現(xiàn)有覆銅陶瓷基板DBC由于技術(shù)原因，上表面銅層厚度最厚一般為0.3mm，故如果直接將SiC芯片焊接在覆銅陶瓷基板DBC上，根本滿足不了 SiC芯片的散熱。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，而提供一種結(jié)構(gòu)合理，安裝使用方便，能滿足SiC芯片的散熱要求，提高SiC芯片功率模塊的可靠性，操作簡便易實現(xiàn)的高散熱性SiC芯片的功率模塊。
[0005]本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案來完成的，一種高散熱性SiC的功率模塊，它包括SiC芯片、金屬片、覆銅陶瓷基板、焊料及銅基板，所述的SiC芯片通過焊料焊接在金屬片上，該金屬片則通過焊料焊接在覆銅陶瓷基板的上表面銅層上，所述覆銅陶瓷基板的下表面銅層通過焊料焊料焊接在銅基板上。
[0006]本發(fā)明所述金屬片為純紫銅片、銅合金片或者其它導電性能好的金屬片中的一種，且所述金屬片具有與焊料有良好潤濕性的特性。
[0007]所述的覆銅陶瓷基板包括上表面銅層、陶瓷層、下表面銅層，所述上表面銅層、陶瓷層和下表面銅層之間通過燒結(jié)形成一體，且中間的陶瓷層面積大于上下層的銅層面積；
所述的焊料包括焊片和焊膏。
[0008]本發(fā)明所述的金屬片厚度在l_3mm之間，面積需大于焊接在其上的SiC芯片面積。
[0009]本發(fā)明通過在SiC芯片與覆銅陶瓷基板(DBC)之間焊接一片金屬片來提高SiC芯片功率模塊的散熱性能；它具有結(jié)構(gòu)合理，安裝使用方便，可靠性強，能滿足SiC芯片的散熱要求，提高SiC芯片功率模塊的可靠性，操作簡便易實現(xiàn)等特點；可應(yīng)用于量產(chǎn)型的半導體功率模塊的焊接工藝。
【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明所述SiC芯片的功率模塊示意圖。
【具體實施方式】
[0011]下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作詳細的介紹:圖1所示，本發(fā)明所述的一種高散熱性SiC的功率模塊，它包括SiC芯片9、金屬片7、覆銅陶瓷基板DBC、焊料及銅基板1，所述的SiC芯片9通過焊料8焊接在金屬片7上，該金屬片7則通過焊料6焊接在覆銅陶瓷基板DBC的上表面銅層5上，所述覆銅陶瓷基板DBC的下表面銅層3通過焊料2焊料焊接在銅基板I上。
[0012]所述金屬片7為純紫銅片、銅合金片或者其它導電性能好的金屬片中的一種，且所述金屬片具有與焊料有良好潤濕性的特性。
[0013]所述的覆銅陶瓷基板DBC包括上表面銅層5、陶瓷層4、下表面銅層3，所述上表面銅層5、陶瓷層4和下表面銅層3之間通過燒結(jié)形成一體，且中間的陶瓷層4面積大于上下層的銅層面積；
所述的焊料包括焊片和焊膏。
[0014]所述的金屬片7厚度在l_3mm之間，面積需大于焊接在其上的SiC芯片面積。
[0015]具體的制作過程是:先將SiC芯片9通過焊料8焊接在金屬片7上，然后再將金屬片7通過焊料6焊接在覆銅陶瓷基板DBC上表面銅層5上，最后將覆銅陶瓷基板DBC下表面銅層3通過焊料2焊料焊接在銅基板I上。
【主權(quán)項】
1.一種高散熱性SiC的功率模塊，它包括SiC芯片、金屬片、覆銅陶瓷基板(DBC)、焊料及銅基板，其特征在于所述的SiC芯片(9)通過焊料(8)焊接在金屬片(7)上，該金屬片(7)則通過焊料(6)焊接在覆銅陶瓷基板(DBC)的上表面銅層(5)上，所述覆銅陶瓷基板(DBC)的下表面銅層(3 )通過焊料(2 )焊料焊接在銅基板(I)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高散熱性SiC的功率模塊，其特征在于所述金屬片(7)為純紫銅片、銅合金片或者其它導電性能好的金屬片中的一種，且所述金屬片具有與焊料有良好潤濕性的特性； 所述的覆銅陶瓷基板(DBC )包括上表面銅層、陶瓷層、下表面銅層，所述上表面銅層、陶瓷層和下表面銅層之間通過燒結(jié)形成一體，且中間的陶瓷層面積大于上下層的銅層面積； 所述的焊料包括焊片和焊膏。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高散熱性SiC的功率模塊，其特征在于所述的金屬片厚度在l-3mm之間，面積需大于焊接在其上的SiC芯片面積。
【專利摘要】一種高散熱性SiC的功率模塊，它包括SiC芯片、金屬片、覆銅陶瓷基板、焊料及銅基板，所述的SiC芯片通過焊料焊接在金屬片上，該金屬片則通過焊料焊接在覆銅陶瓷基板的上表面銅層上，所述覆銅陶瓷基板的下表面銅層通過焊料焊接在銅基板上；所述金屬片為純紫銅片、銅合金片或者其它導電性能好的金屬片中的一種，且所述金屬片具有與焊料有良好潤濕性的特性；所述的覆銅陶瓷基板包括上表面銅層、陶瓷層、下表面銅層，所述上表面銅層、陶瓷層和下表面銅層之間通過燒結(jié)形成一體，且中間的陶瓷層面積大于上下層的銅層面積；它具有結(jié)構(gòu)合理，安裝使用方便，能滿足SiC芯片的散熱要求，提高SiC芯片功率模塊的可靠性，操作簡便易實現(xiàn)等特點。
【IPC分類】H01L23-367, H01L23-373
【公開號】CN104867888
【申請?zhí)枴緾N201510220010
【發(fā)明人】賀姿, 吳曉誠
【申請人】嘉興斯達半導體股份有限公司
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2015年5月4日