無銅底板功率半導體模塊的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種無銅底板功率半導體模塊，其包括一DBC陶瓷敷銅板和一殼體，所述DBC陶瓷敷銅板與所述殼體密封固接圍構形成一空腔。本實用新型采用無銅底板結構，并在所述DBC陶瓷敷銅板的中央預留有單個螺絲孔，提高無銅底板功率半導體模塊的散熱性，增強無銅底板功率半導體模塊的抗熱應力性能、可靠性和穩定性。
【專利說明】
無銅底板功率半導體模塊
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種半導體器件，具體涉及一種無銅底板功率半導體模塊。
【背景技術】
[0002]常規功率半導體模塊是不同材料組成的多層結構，包含芯片、絕緣襯底和散熱基板等，它們之間是通過焊接層連接在一起的，其中各材料的熱膨脹系數差異明顯。散熱基板(一般為銅底板)的熱膨脹系數達到了氧化鋁陶瓷覆銅基板的兩倍以上，因此對于模塊回流焊生產工序，焊料從熔融高溫冷卻至室溫的過程中，不僅在焊料層會產生顯著的熱應力，而且熱應力會導致銅底板的變形內凹，帶有內凹底板的功率模塊在安裝到散熱器時，底板與散熱器表面就會存在較大的縫隙，影響模塊的散熱，從而導致模塊的過早損壞。
[0003]陶瓷覆銅基板底側銅層與銅底板之間的焊料層焊接面積大，產生的熱應力也大，因而此焊料層最易產生疲勞裂紋，并且在模塊的使用過程中，隨著模塊的溫度交變而擴展，擴展的疲勞裂紋不斷縮小焊接面積，導致模塊傳熱受阻，使模塊發生損壞，從而影響功率模塊的可靠性。
[0004]現有的整流模塊屬于常規結構，不僅存在前面所述的焊接層熱疲勞可靠性問題，而且模塊體積大，散熱性能及可靠性亦尚有提升空間。
[0005]本實用新型針對原有模塊帶有銅底板散熱性能差、熱應力高的技術問題，改進原有的模塊，采用無銅底板結構，在DBC陶瓷敷銅板的中央預留有單個螺絲孔，使得模塊的散熱性更好、抗熱應力性能更高、可靠性和穩定性更好。
【實用新型內容】
[0006]本實用新型為了解決原有無銅底板功率半導體模塊帶有銅底板散熱性能差、熱應力高的技術問題，目的在于提供一種散熱性更好、可靠性和穩定性更高的無銅底板功率半導體模塊，本實用新型采用無銅底板結構，在DBC陶瓷敷銅板的中央預留有單個螺絲孔，可顯著提高散熱性能和熱應力性能。
[0007]本實用新型無銅底板功率半導體模塊包括一DBC陶瓷敷銅板和一殼體，所述DBC陶瓷敷銅板與所述殼體密封固接圍構形成一空腔。
[0008]所述DBC陶瓷敷銅板的近邊緣處設有穿出所述殼體的若干釘頭引線，所述DBC陶瓷敷銅板具有一 DBC陶瓷層和敷設于所述DBC陶瓷層上的若干分離的銅層，所述銅層上設有芯片，所述芯片與鄰近的銅層通過連接片連接。
[0009]所述DBC陶瓷敷銅板的中央預留有單個螺絲孔，所述殼體對應地亦預留有中央孔。
[0010]所述空腔內灌封有腔體灌膠，所述殼體上具有灌膠孔，用于注入所述腔體灌膠。
[0011]所述DBC陶瓷敷銅板與所述殼體通過粘合劑密封固接圍構形成一空腔。
[0012]所述DBC陶瓷敷銅板的基板為氧化鋁或氮化鋁基板。
[0013]所述殼體的內部從中心孔邊緣均勻對稱發散設計有加強筋。
[0014]本實用新型的積極進步效果:
[0015]本實用新型的無銅底板功率半導體模塊采用無銅底板結構，在DBC陶瓷敷銅板的中央預留有單個螺絲孔，提高無銅底板功率半導體模塊的散熱性，增強無銅底板功率半導體模塊的抗熱應力性能、可靠性和穩定性。
【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型無銅底板功率半導體模塊的局部剖面圖；
[0017]圖2為本實用新型無銅底板功率半導體模塊的俯視圖；
[0018]圖3為本實用新型無銅底板功率半導體模塊的殼體立體結構示意圖；
[0019]圖4為本實用新型無銅底板功率半導體模塊的DBC陶瓷敷銅板結構示意圖。
【具體實施方式】
[0020]下面舉出較佳實施例，并結合附圖來更清楚完整地說明本實用新型。
[0021 ]本實用新型的目的是通過以下技術方案來實現的:
[0022]如圖1、2和3所示，一種無銅底板功率半導體模塊，包括一DBC陶瓷敷銅板I和一殼體2，殼體2敷設于DBC陶瓷敷銅板I上方，殼體2的底端與DBC陶瓷敷銅板I上表面通過粘合劑固定相連。DBC陶瓷敷銅板I的近邊緣處設有穿出殼體2的若干釘頭引線14，DBC陶瓷敷銅板I與殼體2密封固接圍構形成一空腔，空腔內灌封有腔體灌膠，殼體2上的灌膠孔21用于注入腔體灌膠。DBC陶瓷敷銅板的中央預留有單個螺絲孔13，殼體2對應地亦預留有中央孔。
[0023]殼體2內部從中心向邊緣均勻對稱發散設計加強筋，從而對整個DBC陶瓷覆銅板形成均勻的壓力，形成良好的安裝效果。
[0024]如圖4所示，DBC陶瓷敷銅板I的基板為氧化鋁或氮化鋁基板，DBC陶瓷敷銅板I具有一 DBC陶瓷層和敷設于DBC陶瓷敷層上的若干分離的銅層15，銅層15上設有芯片11，芯片11與鄰近的銅層15通過連接片12連接，DBC陶瓷敷銅板I上的芯片11、連接片12，以及釘頭引線14采用模具固定位置一次壓接式焊接。芯片11在DBC陶瓷敷銅板I上呈分散設置增加DBC陶瓷敷銅板I的散熱效果。
[0025]DBC陶瓷敷銅板I進行向上預彎處理，以抵消焊接過程中DBC陶瓷敷銅板I因熱應力所形成的內凹，然后對DBC陶瓷敷銅板I的下表面進行電鍍處理，電鍍優先選擇鎳鍍層，避免焊接等后工序的氧化問題。DBC陶瓷敷銅板I預先根據線路設計制成帶有線路走線板圖，并在DBC陶瓷敷銅板I的中央預留有單個螺絲孔13，芯片11在DBC陶瓷敷銅板上呈分散設置增加DBC陶瓷敷銅板I的散熱效果。
[0026]上述實施例并不構成對本實用新型的限制，凡采用等同替換或等效變換的形式所獲得的技術方案，均落在本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種無銅底板功率半導體模塊，其特征在于:所述無銅底板功率半導體模塊包括一DBC陶瓷敷銅板和一殼體，所述DBC陶瓷敷銅板和所述殼體密封固接圍構形成一空腔； 所述DBC陶瓷敷銅板的近邊緣處設有穿出所述殼體的若干釘頭引線，所述DBC陶瓷敷銅板具有一 DBC陶瓷層和敷設于所述DBC陶瓷敷層上的若干分離的銅層，所述銅層上設有芯片，所述芯片與鄰近的銅層通過連接片連接。2.如權利要求1所述的無銅底板功率半導體模塊，其特征在于:所述DBC陶瓷敷銅板的中央預留有單個螺絲孔，所述殼體對應地亦預留有中央孔。3.如權利要求1所述的無銅底板功率半導體模塊，其特征在于:所述空腔內灌封有腔體灌膠，所述殼體上具有灌膠孔，用于注入所述腔體灌膠。4.如權利要求1所述的無銅底板功率半導體模塊，其特征在于:所述DBC陶瓷敷銅板與所述殼體通過粘合劑密封固接圍構形成一空腔。5.如權利要求1所述的無銅底板功率半導體模塊，其特征在于:所述DBC陶瓷敷銅板的基板為氧化鋁或氮化鋁基板。6.如權利要求1所述的無銅底板功率半導體模塊，其特征在于:所述殼體的內部從中心孔邊緣均勻對稱發散設計有加強筋。
【文檔編號】H01L23/367GK205508809SQ201620283409
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月7日
【發明人】馮亞寧, 張意遠
【申請人】上海美高森美半導體有限公司