IGBT模组及其制造方法技术

本发明专利技术涉及电子器件领域，并且提供一种IGBT模组及其制造方法，该IGBT模组包括散热基板，散热基板内嵌埋有第一陶瓷散热体，且散热基板的表面上设有第一线路层，IGBT芯片的第一侧贴装在第一线路层上；其中，IGBT芯片的第二侧设有导热金属板，且第一线路层的一侧设有带第一通孔的第一散热板，IGBT芯片及导热金属板位于第一通孔内，第一散热板远离IGBT芯片的一侧设有第二线路层，且第二线路层设置在导热金属板的一侧；第二线路层远离IGBT的一侧上设有第二陶瓷散热体以及带第二通孔的第二散热板，第二陶瓷散热体位于第二通孔内，第二散热板上还设有第三线路层；第一散热板与散热基板之间、第一散热板与第二散热板之间均填充有有机绝缘介质。本发明专利技术还通过上述IGBT模组的制造方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】IGBT模组及其制造方法
本专利技术涉及半导体器件领域，具体地说，是涉及一种散热性能好的IGBT散热板及IGBT模组的制造方法。
技术介绍
IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor)，绝缘栅双极型晶体管，是由一种由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，作为一种常见的电子器件已经广泛应用在各种电子设备上。随着变频器等高电流电子设备的发展，对IGBT芯片的性能提出了更高的要求，例如要求IGBT芯片承受更高的电流等，但是随着IGBT芯片承受的电流的增加，其工作时产生的热量也不断增加，如果不及时将IGBT芯片产生的热量散发，将严重影响IGBT芯片的工作，甚至影响电路板上其他电子器件的工作，因此，具有高散热能力的IGBT模组已经成为业界共同追求的目标。现有的IGBT芯片通常封装在电路板上，通常，电路板一侧设有散热板，为了实现散热板的绝缘，通常在散热板的一侧设置陶瓷片，而IGBT芯片的一部分引脚，如门极和发射极通常通过贴片工艺封装在陶瓷片上，而集电极则往往通过金属导线连接至电路板的线路上。由于金属导线截面直径较小，电流导通能力较差，往往不能承受较大的电流，从而限制了IGBT模组的电流承受能力。此外，由于现有的IGBT模组中，IGBT芯片直接贴装在陶瓷片上，IGBT模组的散热能力不足，且IGBT模组承受的最大电压、最大电流也受到限制，导致IGBT模组的耐压、散热能力不能满足电子设备的要求。技术问题本专利技术的第一目的是提供一种散热性能好且能够承受较大电流的IGBT模组。本专利技术的第二目的是提供一种上述IGBT模组的制造方法。技术解决手段为了实现上述的第一目的，本专利技术提供的IGBT模组包括散热基板，散热基板内嵌埋有第一陶瓷散热体，且散热基板的表面上设有第一线路层，IGBT芯片的第一侧贴装在第一线路层上；其中，IGBT芯片的第二侧设有导热金属板，且第一线路层的一侧设有带第一通孔的第一散热板，IGBT芯片及导热金属板位于第一通孔内，第一散热板远离IGBT芯片的一侧设有第二线路层，且第二线路层设置在导热金属板的一侧；第二线路层远离IGBT的一侧上设有第二陶瓷散热体以及带第二通孔的第二散热板，第二陶瓷散热体位于第二通孔内，第二散热板上还设有第三线路层；第一散热板与散热基板之间、第一散热板与第二散热板之间均填充有有机绝缘介质。一个优选的方案是，第一线路层的一侧还设有带有散热片的IC芯片，IC芯片及散热片位于第二通孔内，且一个第二通孔内具有一个IGBT芯片或者一个IC芯片。进一步的方案是，导热金属板设置在IGBT芯片的集电极上，IGBT芯片的门极以及发射极贴装在第一线路层上。进一步的方案是，第一散热板和/或第二散热板包括玻璃纤维板，玻璃纤维板的两侧均设有第一金属层。更进一步的方案是，第一陶瓷散热体和/或第二陶瓷散热体包括一个陶瓷体，陶瓷体的两侧均设有第二金属层。更进一步的方案是，导热金属板的厚度大于第二线路层的厚度，且有机绝缘介质为聚丙烯或者环氧树脂或者硅烷。为实现上述的第二目的，本专利技术提供的IGBT模组的制造方法包括制造散热基板，散热基板内嵌埋有第一陶瓷散热体，且散热基板的表面上形成有第一线路层；并且，将IGBT芯片贴装在导热金属板上，然后将贴装导热金属板的IGBT芯片贴装在第一线路层上，使IGBT芯片的两个相对的表面分别贴装在导热金属板与第一线路层上；在第一线路层上放置第一半固化片以及带有第一通孔的第一散热板，使IGBT芯片及导热金属板位于第一通孔内，将第一散热板、第一半固化片与散热基板压合，并在第一散热板与导热金属板上电镀第一金属层并蚀刻形成第二线路层，形成中间产品；在第二线路层上贴装第二陶瓷散热体，并且在第二线路层上放置第二半固化片以及带有第二通孔的第二散热板，使第二陶瓷散热体位于第二通孔内，将中间产品、第二固化片与第二陶瓷散热体压合，并在第二散热板与第二陶瓷散热体上电镀第二金属层并蚀刻形成第三线路层。一个优选的方案是，在第一线路层上放置第一半固化片前，在散热片上贴装IC芯片；在第一线路层上放置第一半固化片以及带有第一通孔的第一散热板后，使IC芯片位于第一通孔内。进一步的方案是，将IGBT芯片贴装在导热金属板上包括：将二个以上的IGBT芯片贴装在一块导热金属板上，并且将导热金属板切割，使切割后的一块导热金属板上贴装有一个IGBT模组。更进一步的方案是，将IGBT芯片贴装在导热金属板时，将IGBT芯片的集电极贴装在导热金属板上；将IGBT芯片贴装在第一线路层时，将IGBT芯片的门极以及发射极贴装在第一线路层上。更进一步的方案是，将第一散热板、第一半固化片与散热基板压合后，将压合后的板面进行打磨处理后，再在第一散热板与导热金属板上电镀第一金属层。更进一步的方案是，将中间产品、第二固化片与第二陶瓷散热体压合后，将压合后的板面进行打磨处理后，再在第二散热板与第二陶瓷散热体上电镀第二金属层。有益效果由于本专利技术提供的IGBT模组中，IGBT芯片的一个表面贴装在第一线路层上，而另一个表面是贴装在一块导热金属板上，且导热金属板上形成有第二线路层，这样IGBT芯片的管脚不需要通过金属导线连接至线路层上，由于导热金属板的电流承受能力比金属导线的电流承受能力大很多，因此这种设计方案能够大大提高IGBT模组的电流承受能力。并且，由于IGBT芯片是嵌埋在散热基板与第一散热板之间，并且由于散热基板与第一散热板之间还填充有有机绝缘介质，这样IGBT芯片的四周将被有机绝缘介质包围，且有机绝缘介质的耐压能力很高，使得IGBT模组能够承受高达40KV的高压，大大提高了IGBT模组的耐压能力。此外，由于IGBT芯片的一个表面分别经过第一线路层连接到散热基板，而另一个表面则直接贴装到导热金属板上，IGBT芯片产生的热量能够及时通过散热基板以及导热金属板散热，避免IGBT芯片上积聚大量的热量，提高IGBT模组的散热性能。并且，IGBT芯片的集电极贴装在导热金属板上，而门极以及发射极贴装在第一线路层上，由于在贴装时门极与发射极较容易定位，这样可以降低将IGBT芯片贴装在第一线路层上的难度，降低IGBT模组的制造难度。此外，由于集电极上的电流通常较大，本专利技术可以通过增加第二线路层的金属层厚度的方法来增加流经IGBT芯片的电流，从而提高IGBT模组的导电能力。另外，在IGBT模组内还可以设置IC芯片，且IC芯片可以设置在第一散热板的第一通孔内，这样可以根据不同型号的IGBT模组的生产要求需要，设计包含IC芯片的IGBT模组。此外，由于在第一散热板、第一半固化片与散热基板压合后将压合后的板面进行打磨处理后，可以将压合时第一半固化片所形成的流出板面的有机绝缘介质磨去，避免有机绝缘介质留在板面上而影响后续的工序。并且，由于将导热金属片的厚度设计得比较后，如大于或者等于0.6毫米的厚度，这样可以避免在打磨时将导热金属板磨得过薄而影响IGBT芯片的散热。附图说明图1是本专利技术IGBT模组第一实施例的剖视图。图2是本专利技术IGBT模组制造方法第一实施例制造过程中的第一状态的剖视图。图3是本专利技术IGBT模组制造方法第一实施例制造过程中的第二状态的剖视图。图4是本专利技术IGBT模组制造方法第一实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
IGBT模组，包括散热基板，所述散热基板内嵌埋有第一陶瓷散热体，且所述散热基板的表面上设有第一线路层，IGBT芯片的第一侧贴装在所述第一线路层上；其特征在于：所述IGBT芯片的第二侧设有导热金属板，且所述第一线路层的一侧设有带第一通孔的第一散热板，所述IGBT芯片及所述导热金属板位于所述第一通孔内，所述第一散热板远离所述IGBT芯片的一侧设有第二线路层，且所述第二线路层设置在所述导热金属板的一侧；所述第二线路层远离所述IGBT的一侧上设有第二陶瓷散热体以及带第二通孔的第二散热板，所述第二陶瓷散热体位于所述第二通孔内，所述第二散热板上还设有第三线路层；所述第一散热板与所述散热基板之间、所述第一散热板与所述第二散热板之间均填充有有机绝缘介质。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.IGBT模组，包括散热基板，所述散热基板内嵌埋有第一陶瓷散热体，且所述散热基板的表面上设有第一线路层，IGBT芯片的第一侧贴装在所述第一线路层上；其特征在于：所述IGBT芯片的第二侧设有导热金属板，且所述第一线路层的一侧设有带第一通孔的第一散热板，所述IGBT芯片及所述导热金属板位于所述第一通孔内，所述第一散热板远离所述IGBT芯片的一侧设有第二线路层，且所述第二线路层设置在所述导热金属板的一侧；所述第二线路层远离所述IGBT的一侧上设有第二陶瓷散热体以及带第二通孔的第二散热板，所述第二陶瓷散热体位于所述第二通孔内，所述第二散热板上还设有第三线路层；所述第一散热板与所述散热基板之间、所述第一散热板与所述第二散热板之间均填充有有机绝缘介质。2.根据权利要求1所述的IGBT模组，其特征在于：所述第一线路层的一侧还设有带有散热片的IC芯片，所述IC芯片及所述散热片位于所述第二通孔内。3.根据权利要求2所述的IGBT模组，其特征在于：一个所述第二通孔内具有一个所述IGBT芯片或者一个所述IC芯片。4.根据权利要求1至3任一项所述的IGBT模组，其特征在于：所述导热金属板设置在所述IGBT芯片的集电极上，所述IGBT芯片的门极以及发射极贴装在所述第一线路层上。5.根据权利要求1至4任一项所述的IGBT模组，其特征在于：所述第一散热板和/或所述第二散热板包括玻璃纤维板，所述玻璃纤维板的两侧均设有第一金属层。6.根据权利要求1至5任一项所述的IGBT模组，其特征在于：所述第一陶瓷散热体和/或所述第二陶瓷散热体包括一个陶瓷体，所述陶瓷体的两侧均设有第二金属层。7.根据权利要求1至6任一项所述的IGBT模组，其特征在于：所述导热金属板的厚度大于所述第二线路层的厚度。8.根据权利要求1至7任一项所述的IGBT模组，其特征在于：所述有机绝缘介质为聚丙烯或者环氧树脂或者硅烷。9.IGBT模组的制造方法，其特征在于，包括制造散热基板，所述散热基板内嵌埋有第一陶瓷散热体，且所述散热基板的表面上形成有第一线路层；其特征在于：将IGBT芯片贴装在导热金属板上，然后将贴装所述导热金属板的所述IGBT芯片贴装在所述第一线路层上，使所述IGBT芯片的两个相对的表面分别贴装在所述导热金属板与所述第一线路层上；在所述第一线路...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟山，高卫东，胡启钊，林伟健，
申请(专利权)人：乐健科技珠海有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44