一種可以采用類金剛石薄膜鋁基板的功率模塊的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種可以采用類金剛石薄膜鋁基板的功率模塊（包括IGBT，MOSFE，二極管等功率模塊），結構包括硅凝膠（1）、金屬電極（2）、鋁基板（3）、類金剛石薄膜（4）、銅膜（5）、焊膏（6）、功率芯片（7）和鋁線（8）。該功率模塊適用于MOSFET、IGBT、二極管等功率器件。類金剛石薄膜（DLC）（4）鋁基板（3）具有材料穩(wěn)定、絕緣性好、導熱率高等特點，大大降低了模塊的熱阻和封裝成本，可以取代傳統(tǒng)的DBC封裝。
【專利說明】一種可以采用類金剛石薄膜鋁基板的功率模塊
【技術領域】
[0001〕 本發(fā)明涉及電力電子器件制造以及電力電子電路，00-00,化-化等應用領域，特別是變頻器，逆變器等電源管理系統(tǒng)中的功率模塊。
【背景技術】
[0002]電力電子封裝是指把構成電力電子器件、模塊的各個元件，廣義講是系統(tǒng)的各個組成部分，按規(guī)定的電路要求合理布局、互連的一個綜合的設計與制造技術。
[0003]電力電子封裝具有以下基本功能:提供機械支撐和環(huán)境保護；實現(xiàn)電氣連接；提供信號的輸入輸出通路；提供散熱路徑，將工作產(chǎn)生的熱量盡快散發(fā)出去。封裝的重要任務是盡可能維持或不損傷芯片或元件的性能，并保障其充分發(fā)揮。封裝直接影響著器件、模塊和系統(tǒng)的電氣性能、熱性能和電磁干擾特性等，還影響其成本。電子器件對封裝材料的要求也越來越高，芯片功率越來越大，產(chǎn)生的熱量也越來越多，繼而要求封裝材料具有高的熱導率。如果封裝材料的熱膨脹系數(shù)與半導體材料及襯底材料不匹配，容易引起材料結構脫離或開裂。
[0004]目前，大功率功率模塊，比如1(^81和高壓模塊，一般采用。箔附著在陶瓷基板(八1203基板或者八故基板)上形成三明治結構的08(:材料，如圖1所示，1681,108^1,二極管等功率芯片焊接到08(:上層⑶膜(7)上，彼此采用鋁線(10)鍵合技術形成線路。然后布滿芯片的08(:板再通過其他機械形式固結到一個鋁散熱器(3)上。因此這種封裝模式存在芯片(9)(7)/陶瓷片(6),陶瓷片(6)/(:11 (5),011 (5)/散熱器(3)之間的多個導熱界面，非常容易形成裂紋，導致器件開裂，模塊失效。鑒于此，需要一種導熱效率更高的功率模塊。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明所要解決的技術問題是，提供一種可以采用類金剛石薄膜鋁基板的功率模塊，大大降低了模塊的熱阻和封裝成本，可以取代傳統(tǒng)的08(:封裝。
[0006]本發(fā)明所述技術問題采用的技術方案是，一種可以采用類金剛石薄膜鋁基板的功率模塊(包括I⑶！'，108？2，二極管等功率模塊)，包括硅凝膠(1)、金屬電極(2 )、鋁基板(3 )、類金剛石薄膜“)、銅(5^焊膏“)、功率芯片(7)和鋁線(已)。
[0007]本發(fā)明的有益效果是:
類金剛石薄膜鋁基板價格便宜、材料穩(wěn)定、絕緣性好、導熱率高，它的導熱率為2201/抓，而八IX的導熱率為1501/抓，八1203的導熱率為301/抓。采用類金剛石薄膜鋁基板的功率模塊適用于1(^81、二極管等功率器件，類金剛石薄膜(4)可以采用或者其他半導體薄膜工藝制備方法直接沉積到鋁基板表面，沒有傳統(tǒng)08(:模塊中的陶瓷層，不存在⑶/陶瓷片、陶瓷片散熱器之間的多個導熱界面，避免了傳統(tǒng)的08以八1界面，提高了導熱率，減少了熱疲勞帶來的08以八1板開裂，降低了模塊的熱阻和封裝成本。
[0008]以下結合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步的說明。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]圖1是采用傳統(tǒng)08(:基板的功率模塊
圖2是采用類金剛石薄膜鋁基板的功率模塊。
【具體實施方式】
實施例
[0010]參見圖2，所示為一種可以采用類金剛石薄膜鋁基板的功率模塊，包括硅凝膠(0、金屬電極(2^鋁基板(3^類金剛石薄膜“)、銅(5^焊膏“)、功率芯片(7)和鋁線
(8),適用于103冊1、1詘1、二極管等功率器件。
[0011]用類金剛石薄膜鋁基板的功率模塊的工藝制備流程如下:
1)直接在鋁基板(3)或者散熱器表面采用或者其他方法沉積類金剛石薄膜(010 (4)；
2)在類金剛石薄膜(01^)(4)表面濺射。種子層(5):
3)在類金剛石薄膜(010(4)表面做圖形，腐蝕。(5)；
4)電鍍層(5)；
5)用焊膏(6)將功率芯片(8)焊接到在類金剛石薄膜(010(4)鋁基板上；
6)鋁線(7)鍵合；
7)實施其他功率模塊標準工藝。
[0012]按照上述方法制備所得采用類金剛石薄膜鋁基板的功率模塊結構如圖2所示，它與圖1所示的采用傳統(tǒng)08(:基板的功率模塊結構的區(qū)別在于圖2沒有傳統(tǒng)08(:模塊中的陶瓷層，不存在⑶/陶瓷片、陶瓷片/⑶、⑶/散熱器之間的多個導熱界面，避免了傳統(tǒng)的08以八1界面，提高了導熱率，減少了熱疲勞帶來的08以八1板開裂。另外，類金剛石薄膜鋁基板價格便宜，材料穩(wěn)定，絕緣性好，導熱率高，大大降低了模塊的熱阻和封裝成本，可以取代傳統(tǒng)的08(:封裝。
【權利要求】
1.一種可以采用類金剛石薄膜鋁基板的功率模塊(包括IGBT，MOSFE，二極管等功率模塊)，包括硅凝膠(I)、金屬電極(2)、鋁基板(3)、類金剛石薄膜(4)、銅(5)、焊膏(6)、功率芯片(7)和鋁線(8)，其特征在于，該功率模塊適用于MOSFET、IGBT、二極管等功率器件。
2.如權利要求1所述的可以采用類金剛石薄膜鋁基板的功率模塊，其特征在于，類金剛石薄膜(4)可以采用PECVD或者其他半導體薄膜工藝制備方法直接沉積到鋁基板(3)表面。
3.如權利要求2所述的可以采用類金剛石薄膜鋁基板的功率模塊，其特征在于，類金剛石薄膜(4)的存在避免了傳統(tǒng)的DBC/A1界面，提高了導熱率，減少了熱疲勞帶來的DBC/Al板開裂。
4.如權利要求3所述的可以采用類金剛石薄膜鋁基板的功率模塊，其特征在于，類金剛石薄膜(4)的形狀、位置和面積等參數(shù)可以根據(jù)實際需要進行調(diào)整。
5.如權利要求4所述的可以采用類金剛石薄膜鋁基板的功率模塊，其特征在于，該功率模塊沒有傳統(tǒng)DBC模塊中的陶瓷層，不存在Cu/陶瓷片，陶瓷片/Cu之間的多個導熱界面。
【文檔編號】H01L23/08GK104362130SQ201410671812
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年11月21日 優(yōu)先權日:2014年11月21日
【發(fā)明者】何志, 謝剛, 任延吉 申請人:佛山芯光半導體有限公司