本发明专利技术公开了一种用于IGBT模块的基板及IGBT模块封装的方法，该基板包括AlSiC层和铝合金层，所述铝合金层位于AlSiC层底部的表面形成待机械加工层。该方法的步骤为：（1）制作基板；先由SiC粉末堆积成均匀的多孔隙结构的预制件，然后将液态铝合金浸渗到预制件中，形成AlSiC层；再继续注入液态铝合金，在基板的表面形成一层铝合金层；（2）使用上述基板完成IGBT封装之后，基板的底部会向内凹陷；此时，采用机械加工将基板的底部加工平整，消除内凹的弧度。本发明专利技术具有加工简便、加工成本低、能够提高可靠性等优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术主要涉及到IGBT的制作领域，特指一种适用于大功率IGBT模块的基板及IGBT模块的封装方法。
技术介绍
IGBT是一种大功率半导体器件，其中文名称是:绝缘栅双极型晶体管。它是一种可通过外部信号控制其开通和关断的器件。所以在大功率电气、电力、电子领域，IGBT可以在电路起开关(Switch)作用,通过特定的电路,可以达到改变电流方向的作用。当IGBT在通大电流时，会因本身的通态阻抗而发热；当IGBT开通、关断时，因为高电压和大电流会有瞬时的重叠，也会产生热量。如果不能将热量有效散出，那么IGBT的温度就会逐渐上升，导致超过极限温度而发生失效。为了避免这种情况，IGBT必须要有良好的散热通道。如图9所示，基板I就是这样一个通道。基板I在制备时，先由SiC粉末堆积成均匀的多孔隙结构的预制件，如图1预制件纵剖面所示。然后将液态铝合金浸渗到预制件中，形成AlSiC材料(铝碳化硅)，如图2所示。之所以选择AlSiC材料做基板1，是因为在所有热膨胀系数与Si材料比较接近的材料中，AlSiC材料的热阻、硬度都比较合适。参见图9，IGBT的芯片4被安装在基板I上，组成一个模块。模块使用前，要被安装在散热器上，基板I就是直接与散热器接触的部分。芯片4发热，通过基板I将热量传给散热器，使温度降低。所以基板I和散热器具备良好的热接触是非常重要的，要保证基板I所有底面面积都与散热器接触，基板I上接触不到散热器的微小缝隙，也要靠填充导热硅脂来进行改良。由于上述原因，所以如图3所示，基板I都是带有外凸弧度的形状。基板I四周有螺丝安装孔。由于基板I表面存在一些细微的缝隙，所以在安装前，散热器或基板I要涂一层导热硅脂，填充缝隙，增强热传导率。IGBT被安装到平整的散热器上时，基板通过螺丝固定。基板中心接触散热器，同时基板四周受力，将基板压平。这样理论上基板的所有表面都能与散热器接触，多余的导热硅脂会被挤出。各个厂商生产的大功率的IGBT模块，其AlSiC基板都呈一定的弧形，基板I的中心向外部凸出一定的高度(一般是10um?400um左右)。这是由于IGBT封装过程中，焊接工艺会造出基板I中心向内凹陷。这样在安装IGBT时，会造出中间凹陷区域无法接触散热器。为了避免这种现象，各个厂家都将IGBT的基板I设计成预先有一定弧度的形状。由于无法精确控制焊接工艺造成的内凹距离，原始设计的外凸距离会稍稍偏大一点。在完成焊接工艺后，由于内凹的抵消，外凸的弧度会减小，但是仍然有一定的弧度。由于焊接工艺中，无法控制基板I内凹的程度，常常导致基板I的弧度发生一些意想不到的改变，如图4所示的外凸位置改变且外凸弧度过大、如图5所示的基板I出现不规则波浪形状等，导致基板I与散热器之间出现没有接触到的情况。目前，业界有两种方案形成这种弧度。一种是采用弯折设备，使平面基板I变形，形成弧度。这样基板I的两面都有弧度，称之为“双面拱”型基板，如图4所示。另一种是使用球面磨设备，将基板I的底面磨出一个中心突出的球面，只有单面有弧度，称之为“单面拱”型基板I。但是因为AlSiC基板I的硬度很高，目前球面磨的成本比较高。通过总结，上述传统方法的不足就在于: (1)因传统IGBT基板I在工艺处理过程中会产生不可避免的变形，会对安装IGBT到散热器上造成潜在的缺陷。(2)因传统IGBT基板I完全是由铝碳化硅组成的，其硬度较大，对其进行批量机械切割加工的难度较大、成本也较高。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题就在于:针对现有技术存在的技术问题，本专利技术提供一种加工简便、加工成本低、能够提高可靠性的用于IGBT模块的基板及IGBT模块的封装方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案: 一种用于IGBT模块的基板,包括AlSiC层和招合金层,所述招合金层位于AlSiC层底部的表面形成待机械加工层。本专利技术进一步提供一种基于上述基板的IGBT模块封装的方法，其步骤为: (O制作基板；先由SiC粉末堆积成均匀的多孔隙结构的预制件，然后将液态铝合金浸渗到预制件中，形成AlSiC层；再继续注入液态铝合金，在基板的表面形成一层铝合金层； (2)使用上述基板完成IGBT封装之后，基板的底部会向内凹陷；此时，采用机械加工将基板的底部加工平整，消除内凹的弧度。作为本专利技术方法的进一步改进:在完成步骤(2)之后，使用机械加工将基板的底部打磨，降低基板的表面粗糙度，消除微小缝隙。与现有技术相比，本专利技术的优点在于:本专利技术能够消除IGBT基板的弧度，使其形成平面，能够保证在安装IGBT时，基板平面能与散热器平面完全紧密接触；并且降低IGBT基板的粗糙度，从而在安装过程中，取消导热硅脂的使用。【附图说明】图1是由SiC粉末堆积成的多孔隙结构预制件的示意图。图2是将SiC预制件掺入铝合金形成AlSiC材料的示意图。图3是基板正常外凸情况的示意图。图4是基板外凸位置改变且外凸弧度过大的示意图。图5是基板出现不规则波浪形状的示意图。图6是本专利技术基板的结构示意图。图7是本专利技术基板在进行IGBT封装时的结构示意图。图8是本专利技术方法的流程示意图。图9是基板与芯片的装配不意图。图例说明: 1、基板；2、AlSiC层；3、铝合金层；31、剩余铝合金层；32、机械加工去除铝合金层；4、-H-* I I心/T O【具体实施方式】以下将结合说明书附图和具体实施例对本专利技术做进一步详细说明。如图6所示，本专利技术的一种用于IGBT模块的基板1，包括AlSiC层2和铝合金层3,所述招合金层3位于AlSiC层2底部的表面形成待机械加工层。在使用本专利技术的基板I完成IGBT封装之后，基板I的底部会向内凹陷。这时候，再采用机械加工对基板I底部的铝合金层3进行平整加工，消除内凹的弧度(如利用精密车床或者精密铣床进行加工)。这样，所去掉的距离不超过铝合金层3的厚度，而且处理后的IGBT的基板I底面呈一整块平面，能够保证散热器和IGBT的基板I之间全部接触。机械加工后的基板I会留下来一层较薄的铝合金层3，由于铝合金的热导率比铝碳化硅更好，所以保证了使用这种工艺方法处理的基板I不会使热阻增加，如图7所示。进一步，还可以使用机械加工将基板I的底部打磨(如使用精密磨床)，降低基板I表面粗糙度，消除微小缝隙。在安装IGBT到散热器上时，保证了 IGBT基板I和散热器有效的直接接触面积达到99%，完全可以不使用导热硅脂，因此也排除了导热硅脂年久失效的问题。本专利技术进一步提供了一种基于上述基板I的IGBT模块封装的方法，如图8所示，其步骤为: 第一步:制作基板I ;先由SiC粉末堆积成均匀的多孔隙结构的预制件，然后将液态铝合金浸渗到预制件中，形成AlSiC层2 (铝碳化硅)。液态铝合金在填充完预制件的孔隙，形成AlSiC层后，再继续注入液态铝合金，在基板I的表面形成一层铝合金层3，如图6所示。在基板I的厚度方面，铝合金层3的厚度远低于AlSiC层2的厚度，而本专利技术中基板的AlSiC层2的厚度应当比传统基板I的厚度小一些，这样本专利技术基板I的整体厚度比传统基板I的厚度稍微多一些。第二步:在使用本专利技术的基板I完成IGBT封装之后，基板I的底部会向内凹陷。这时候，再采用机械加工将基板I底部加工平整，消除内凹的弧度(如利用精密车床本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于IGBT模块的基板，其特征在于，包括AlSiC层和铝合金层，所述铝合金层位于AlSiC层底部的表面形成待机械加工层。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈彦，万超群，李世平，李继鲁，曾文彬，宋自珍，奉琴，潘学军，
申请(专利权)人：株洲南车时代电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43
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