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(jié)構(gòu)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(dǎo)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(shù)領(lǐng)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(yīng)用領(lǐng)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(shù)】
[0002]電力電子封裝是指把構(gòu)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(shè)計與制造技術(shù)。
[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(wù)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(dǎo)率。如果封裝材料的熱膨脹系數(shù)與半導(dǎo)體材料及襯底材料不匹配，容易引起材料結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(shù)形成線路。然后布滿芯片的08(:板再通過其他機械形式固結(jié)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(dǎo)熱界面，非常容易形成裂紋，導(dǎo)致器件開裂，模塊失效。鑒于此，需要一種導(dǎo)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(shù)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(shù)問題采用的技術(shù)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(dǎo)熱率高，它的導(dǎo)熱率為2201/抓，而八IX的導(dǎo)熱率為1501/抓，八1203的導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)熱界面，避免了傳統(tǒng)的08以八1界面，提高了導(dǎo)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(jié)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(dǎo)熱界面，避免了傳統(tǒng)的08以八1界面，提高了導(dǎo)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(dǎo)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(quán)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(quán)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(dǎo)體薄膜工藝制備方法直接沉積到鋁基板(3)表面。
3.如權(quán)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(dǎo)熱率，減少了熱疲勞帶來的DBC/Al板開裂。
4.如權(quán)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(quán)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(dǎo)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(quán)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(dǎo)體有限公司