一種功率半導(dǎo)體器件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本實(shí)用新型涉及一種功率半導(dǎo)體器件。
【背景技術(shù)】
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[0002]如圖1所示，現(xiàn)有功率半導(dǎo)體器件(如IGBT、MOS等)的內(nèi)部基本結(jié)構(gòu)由底板、絕緣覆銅基板(DBC) 101、功率芯片102、鋁線、灌封膠等組成，其中功率芯片通過焊接的方式固定在絕緣覆銅基板的上表面。
[0003]由于絕緣覆銅基板與焊點(diǎn)的熱膨脹系數(shù)不匹配，在功率半導(dǎo)體器件服役時(shí)，焊點(diǎn)與絕緣覆銅基板之間會(huì)產(chǎn)生較大熱應(yīng)力；隨著功率半導(dǎo)體器件服役過程的進(jìn)行，功率芯片與絕緣覆銅基板之間的焊點(diǎn)會(huì)產(chǎn)生疲勞，即出現(xiàn)裂紋，裂紋的進(jìn)一步擴(kuò)展，會(huì)明顯阻礙功率芯片的散熱通路，最終造成功率芯片過熱失效。
[0004]目前絕緣覆銅基板的上表面根據(jù)電氣性能要求腐蝕有溝槽，絕緣覆銅基板與功率芯片的焊接面為平面；經(jīng)過焊接工藝后，功率芯片通過焊片或焊膏焊接在絕緣覆銅基板上表面的相應(yīng)位置，焊點(diǎn)的形狀基本為平面結(jié)構(gòu)。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0005]本實(shí)用新型的目的是提供一種功率半導(dǎo)體器件，通過設(shè)置在基板上的凹坑，可以改善焊點(diǎn)在服役過程中的應(yīng)力分布，減緩裂紋的擴(kuò)展速度，從而提高功率半導(dǎo)體器件焊點(diǎn)的使用壽命。
[0006]本實(shí)用新型的目的是通過下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的。
[0007]一種功率半導(dǎo)體器件，包括功率芯片與基板，功率芯片焊接安裝在所述基板的上表面并且功率芯片與基板形成電氣連接，在功率芯片與基板焊接的地方形成焊點(diǎn)，在基板上設(shè)置有若干個(gè)凹坑，焊點(diǎn)填充在所述的凹坑里面。
[0008]上述基板是絕緣覆銅基板，凹坑是絕緣覆銅基板上表面的覆銅層經(jīng)過腐蝕后形成的。
[0009]上述凹坑的形狀為半球狀或者部分球狀。
[0010]上述絕緣覆銅基板上表面的覆銅層上設(shè)置有多個(gè)焊接區(qū)域，每個(gè)功率芯片對(duì)應(yīng)著I個(gè)焊接區(qū)域，凹坑位于焊接區(qū)域的內(nèi)部的4個(gè)角位處。
[0011]上述在焊接區(qū)域的每個(gè)角位處可以設(shè)置I個(gè)或者3個(gè)大小相同或者3個(gè)大小不同的凹坑。
[0012]上述功率芯片通過焊片焊接安裝在所述絕緣覆銅基板上，焊點(diǎn)設(shè)置在焊片底面的4個(gè)角位處。
[0013]上述功率芯片可以是IGBT芯片或者是MOS芯片或者FRD芯片。
[0014]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下效果:
[0015]I)在基板上設(shè)置有若干個(gè)凹坑，焊點(diǎn)填充在所述的凹坑里面，可以改善焊點(diǎn)在服役過程中的應(yīng)力分布，減緩裂紋的擴(kuò)展速度，增加焊點(diǎn)的功率循環(huán)次數(shù)，從而提高功率半導(dǎo)體器件焊點(diǎn)的使用壽命。
【附圖說明】
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[0016]圖1是現(xiàn)有功率半導(dǎo)體器件的立體圖；
[0017]圖2是實(shí)施例中功率半導(dǎo)體器件的立體圖；
[0018]圖3是實(shí)施例中絕緣覆銅基板第一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖4是實(shí)施例中絕緣覆銅基板第二種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖5是實(shí)施例中絕緣覆銅基板第三種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
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[0021]下面通過具體實(shí)施例并結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。
[0022]如圖2所示，本實(shí)施例是一種功率半導(dǎo)體器件，包括功率芯片I與基板2，功率芯片I焊接安裝在所述基板2的上表面并且功率芯片I與基板2形成電氣連接，在功率芯片I與基板2焊接的地方形成焊點(diǎn)，在基板2上設(shè)置有若干個(gè)凹坑20，焊點(diǎn)填充在所述的凹坑20里面。所述的基板2是絕緣覆銅基板，凹坑20是絕緣覆銅基板上表面的覆銅層經(jīng)過腐蝕后形成的。凹坑深度不及覆銅層的厚度，即凹坑沒有貫穿絕緣覆銅基板上表面的覆銅層，凹坑20的形狀為半球狀或者部分球狀。針對(duì)功率芯片焊點(diǎn)熱應(yīng)力比較集中的位置，以及初始裂紋的擴(kuò)展方向，現(xiàn)采用在絕緣覆銅基板表面增加凹坑(Dimple)的方法來阻礙裂紋的快速擴(kuò)展，所述凹坑(Dimple)的存在會(huì)改變焊點(diǎn)應(yīng)力場(chǎng)的分布，阻礙裂紋的進(jìn)一步擴(kuò)展，增加焊點(diǎn)的功率循環(huán)次數(shù)，延長(zhǎng)焊點(diǎn)的使用壽命。
[0023]絕緣覆銅基板上表面的覆銅層上設(shè)置有多個(gè)焊接區(qū)域21，每個(gè)功率芯片I對(duì)應(yīng)著I個(gè)焊接區(qū)域21，凹坑20位于焊接區(qū)域21的內(nèi)部的4個(gè)角位處。
[0024]如圖3所示，在焊接區(qū)域21內(nèi)部的每個(gè)角位處設(shè)置I個(gè)凹坑20。
[0025]如圖4所示，在焊接區(qū)域21內(nèi)部的每個(gè)角位處設(shè)置3個(gè)大小相同的凹坑20。
[0026]如圖5所示，在焊接區(qū)域21內(nèi)部的每個(gè)角位處設(shè)置3個(gè)大小不同的凹坑20。
[0027]功率芯片I通過焊片3焊接安裝在所述絕緣覆銅基板上，焊點(diǎn)設(shè)置在焊片3底面的4個(gè)角位處。同樣的，功率芯片I可以通過焊膏焊接在所述絕緣覆銅基板上。
[0028]所述的功率芯片I可以是IGBT芯片或者是MOS芯片或者FRD芯片。
[0029]以上實(shí)施例為本發(fā)明的較佳實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此，其他任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種功率半導(dǎo)體器件，包括功率芯片(I)與基板(2)，功率芯片(I)焊接安裝在所述基板(2)的上表面并且功率芯片(I)與基板(2)形成電氣連接，在功率芯片(I)與基板(2)焊接的地方形成焊點(diǎn)，其特征在于:在基板(2)上設(shè)置有若干個(gè)凹坑(20)，焊點(diǎn)填充在所述的凹坑(20)里面。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種功率半導(dǎo)體器件，其特征在于:所述的基板(2)是絕緣覆銅基板，凹坑(20)是絕緣覆銅基板上表面的覆銅層經(jīng)過腐蝕后形成的。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種功率半導(dǎo)體器件，其特征在于:凹坑(20)的形狀為半球狀或者部分球狀。4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種功率半導(dǎo)體器件，其特征在于:絕緣覆銅基板上表面的覆銅層上設(shè)置有多個(gè)焊接區(qū)域(21)，每個(gè)功率芯片(I)對(duì)應(yīng)著I個(gè)焊接區(qū)域(21)，凹坑(20)位于焊接區(qū)域(21)的內(nèi)部的4個(gè)角位處。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種功率半導(dǎo)體器件，其特征在于:在焊接區(qū)域(21)的每個(gè)角位處可以設(shè)置I個(gè)或者3個(gè)大小相同或者3個(gè)大小不同的凹坑(20)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種功率半導(dǎo)體器件，其特征在于:功率芯片(I)通過焊片(3)焊接安裝在所述絕緣覆銅基板上，焊點(diǎn)設(shè)置在焊片(3)底面的4個(gè)角位處。7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種功率半導(dǎo)體器件，其特征在于:所述的功率芯片(I)可以是IGBT芯片或者是MOS芯片或者FRD芯片。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種功率半導(dǎo)體器件，包括功率芯片與基板，功率芯片焊接安裝在所述基板的上表面并且功率芯片與基板形成電氣連接，在功率芯片與基板焊接的地方形成焊點(diǎn)，在基板上設(shè)置有若干個(gè)凹坑，焊點(diǎn)填充在所述的凹坑里面，通過設(shè)置在基板上的凹坑，可以改善焊點(diǎn)在服役過程中的應(yīng)力分布，減緩裂紋的擴(kuò)展速度，從而提高功率半導(dǎo)體器件焊點(diǎn)的使用壽命。
【IPC分類】H01L23/498
【公開號(hào)】CN204614776
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520348091
【發(fā)明人】牛利剛, 王志超, 仝飛
【申請(qǐng)人】中山大洋電機(jī)股份有限公司, 大洋電機(jī)新動(dòng)力科技有限公司
【公開日】2015年9月2日
【申請(qǐng)日】2015年5月26日