一種二極管功率模塊的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種二極管功率模塊，屬于半導體功率器件封裝技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)功率器件封裝工藝中，一般使用引線鍵合(Wire bonding)或銅帶鍵合(ClipBonding或稱為Copper Strap Attachment )技術(shù)，但是為了進一步減小功率器件的封裝尺寸以及獲得更低的導通電阻，有些公司開始嘗試在功率器件封裝工藝中使用鋁帶鍵合技術(shù)，特別是在小封裝尺寸的功率器件中，例如S0-8、PQFN等。
[0003]功率模塊是在功率電子電路上使用的半導體封裝體，比如，封裝了絕緣柵雙極晶體管(IGBT)芯片，或金屬氧化物半導體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)芯片的模塊。一些模塊也封裝有半導體二極管(D1DE)芯片以提供過壓保護。以上功率半導體芯片具有一系列電壓和電流等級，以適應(yīng)不同的場合或行業(yè)應(yīng)用。
[0004]由于功率半導體芯片的熱膨脹系數(shù)和鍵合線的熱膨脹系數(shù)相差較大，功率模塊在長期使用過程中最容易產(chǎn)生的失效是鍵合點與芯片表面脫離；同時半導體功率芯片電流密度的不斷增加，傳統(tǒng)的鋁線已經(jīng)不能滿足電氣連接的要求。
[0005]超聲鍵合是實現(xiàn)集成電路封裝中芯片互連的關(guān)鍵技術(shù)之一?，F(xiàn)在集成電路(IC)封裝中有三種方法可以實現(xiàn)芯片的電氣互連:倒裝芯片、載帶自動焊及引線鍵合。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]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)簡單，封裝質(zhì)量好，能保障封裝與工藝和要求，大大提高了可靠性和過電流能力的二極管功率模塊。
[0007]本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案來完成的，一種二極管功率模塊，它主要包括:半導體芯片，金屬化陶瓷襯底，鋁帶，散熱基板和外殼，所述的二極管芯片通過焊料焊接到金屬化陶瓷襯底的陽極上；使用超聲波鍵合將金屬化陶瓷襯底的陽極銅層通過鋁帶和二極管芯片的陽極相連；所述金屬化陶瓷襯底的背面銅層通過焊料焊接到散熱基板上。
[0008]所述的金屬化陶瓷襯底由第一銅表面、中間陶瓷層和第二銅表面通過金屬化陶瓷工藝制成，所述的鋁帶為用連續(xù)鑄軋工藝或其它合適工藝制成的軟態(tài)鋁帶；散熱基板通過密封膠與外殼粘合。
[0009]所述的軟態(tài)鋁帶使用超聲波鍵合方法焊接在半導體芯片的表面。
[0010]隨著半導體封裝尺寸的日益變小，普遍應(yīng)用于大功率器件上的粗鋁線鍵合技術(shù)不再是唯一的選擇。鋁帶鍵合突破了封裝尺寸的限制，實現(xiàn)了小功率器件封裝中鍵合工藝的強度和性能優(yōu)勢。鋁帶鍵合提供了一個近乎完美的技術(shù)替代，且比現(xiàn)有技術(shù)更具吸引力。在鍵合質(zhì)量、工藝能力以及設(shè)計要求等方面，鍵合鋁帶均優(yōu)于傳統(tǒng)鍵合鋁線。
[0011]由于使用了超聲波焊接技術(shù)及鍵合鋁帶，大大提高了可靠性和過電流能力；一個寬長比為10:1的鋁條帶可以代替12根與它厚度相當線徑的鋁線或8根銅線。
[0012]本發(fā)明為一種基于鋁帶超聲波鍵合的二極管功率模塊，具有結(jié)構(gòu)簡單，封裝質(zhì)量好，能保障封裝與工藝和要求，大大提高了可靠性和過電流能力等特點。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明所述模塊的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖2是本發(fā)明所述模塊的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0015]下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作詳細的介紹:涂1、2所示，本發(fā)明所述的一種二極管功率模塊，它主要包括:半導體芯片2，金屬化陶瓷襯底，鋁帶1，散熱基板5和外殼9，所述的二極管芯片2通過焊料4焊接到金屬化陶瓷襯底的陽極3上；使用超聲波鍵合將金屬化陶瓷襯底的陽極銅層6通過鋁帶I和二極管芯片2的陽極相連；所述金屬化陶瓷襯底的背面銅層10通過焊料)焊接到散熱基板5上。
[0016]本發(fā)明所述的金屬化陶瓷襯底由第一銅表面、中間陶瓷層和第二銅表面通過金屬化陶瓷工藝制成，所述的鋁帶I為用連續(xù)鑄軋工藝或其它合適工藝制成的軟態(tài)鋁帶；散熱基板5通過密封膠7與外殼9粘合。
[0017]所述的軟態(tài)鋁帶使用超聲波鍵合方法焊接在半導體芯片的表面。
[0018]實施例:本發(fā)明所述的二極管芯片2通過焊料4焊接到DBC的陽極3上，使用超聲波鍵合將DBC的陽極銅層6通過鋁帶I和二極管芯片陽極相連。DBC的背面銅層10通過焊料8焊接到散熱基板5上。塑料外殼9與散熱基板5通過密封膠7粘合。所述的DBC為用直接鍵合銅工藝制成的覆銅陶瓷基板。
【主權(quán)項】
1.一種二極管功率模塊，它主要包括:半導體芯片，金屬化陶瓷襯底，鋁帶，散熱基板和外殼，其特征在于所述的二極管芯片(2)通過焊料(4)焊接到金屬化陶瓷襯底的陽極(3)上；使用超聲波鍵合將金屬化陶瓷襯底的陽極銅層(6)通過鋁帶(I)和二極管芯片的陽極相連；所述金屬化陶瓷襯底的背面銅層(10)通過焊料(8)焊接到散熱基板(5)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二極管功率模塊，其特征在于所述的金屬化陶瓷襯底由第一銅表面、中間陶瓷層和第二銅表面通過金屬化陶瓷工藝制成，所述的鋁帶為用連續(xù)鑄軋工藝或其它合適工藝制成的軟態(tài)鋁帶；散熱基板(5)通過密封膠(7)與外殼(9)粘合。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的二極管功率模塊，其特征在于所述的軟態(tài)鋁帶使用超聲波鍵合方法焊接在半導體芯片的表面。
【專利摘要】一種二極管功率模塊，它主要包括：半導體芯片，金屬化陶瓷襯底，鋁帶，散熱基板和外殼，所述的二極管芯片通過焊料焊接到金屬化陶瓷襯底的陽極上；使用超聲波鍵合將金屬化陶瓷襯底的陽極銅層通過鋁帶和二極管芯片的陽極相連；所述金屬化陶瓷襯底的背面銅層通過焊料焊接到散熱基板上；所述的金屬化陶瓷襯底由第一銅表面、中間陶瓷層和第二銅表面通過金屬化陶瓷工藝制成，所述的鋁帶為用連續(xù)鑄軋工藝或其它合適工藝制成的軟態(tài)鋁帶；散熱基板通過密封膠與外殼粘合；所述的軟態(tài)鋁帶使用超聲波鍵合方法焊接在半導體芯片的表面；它具有結(jié)構(gòu)簡單，封裝質(zhì)量好，能保障封裝與工藝和要求，大大提高了可靠性和過電流能力等特點。
【IPC分類】H01L21-60, H01L23-488
【公開號】CN104867897
【申請?zhí)枴緾N201510225934
【發(fā)明人】季霖夏
【申請人】嘉興斯達微電子有限公司
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2015年5月6日