一种高可靠性IGBT模块的封装结构及加工工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种高可靠性IGBT模块的封装结构及加工工艺，其结构包括上表面图形化生长二维层状六方氮化硼的直接敷铜基板、IGBT芯片、快速恢复二极管芯片、底板、焊料层、键合引线、母线、塑料外壳以及二维层状六方氮化硼填充增强灌封硅胶。其中采用化学气相沉积法在直接敷铜基板上表面图形化生长二维层状六方氮化硼薄膜，通过发挥其优异的面内热传导性能，将大功率IGBT模块的局部热点热量迅速横向传开，进而通过直接敷铜基板向外传导，降低模块最高温度，同时采用二维层状六方氮化硼增强硅胶进行灌封，改善传统硅胶的热传导性能，有效提高模块的可靠性。

Packaging structure and processing technology of a high reliability IGBT module

The invention relates to a packaging structure and processing technology of a high reliability IGBT module. The structure comprises a two-dimensional layered hexagonal boron nitride directly coated copper substrate, an IGBT chip, a fast recovery diode chip, a substrate, a solder layer, a bonding wire, a bus bar, a plastic casing and a two-dimensional layered hexagonal boron nitride. Filling reinforced potting silica gel. Two-dimensional layered hexagonal boron nitride thin films were patterned on the surface of directly coated copper substrate by chemical vapor deposition (CVD). By exerting its excellent in-plane thermal conductivity, the local hot spot heat of high power IGBT module was rapidly transversely transmitted, and then the highest temperature of the module was reduced by conducting directly coated copper substrate. At the same time, two-dimensional layered hexagonal boron nitride reinforced silica gel was used to improve the thermal conductivity of traditional silica gel, and the reliability of the module was effectively improved.

【技术实现步骤摘要】
一种高可靠性IGBT模块的封装结构及加工工艺
本专利技术属于半导体
，具体涉及一种高可靠性IGBT模块的封装结构及加工工艺。
技术介绍
绝缘栅双极型晶体管(IGBT)是金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)和双极型晶体管(BJT)组成的复合全控性电压驱动式功率半导体器件，同时具备MOSFET易于驱动、开关速度快的优点以及BJT通态压降小、载流能力大的优点，现已成为功率半导体器件的主流。IGBT的应用离不开封装，封装直接影响了器件的电学性能、热学性能及机械性能，同时影响了器件的可靠性及成本。此外，封装对于器件乃至整个系统的小型化、高集成度以及多功能化起着决定性的作用。随着IGBT功率半导体器件工作电压和电流的增加，同时芯片尺寸不断的减小，造成芯片的功率密度急剧增加，对其封装可靠性提出了很大的挑战。
技术实现思路
为了解决现有技术问题，本专利技术的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种高可靠性IGBT模块的封装结构及加工工艺，将二维层状六方氮化硼(2D-hBN)材料分别以散热薄膜形式应用于直接敷铜(DBC)陶瓷基板上表面，与快速恢复二极管(FRD)芯片的阴极和IGBT芯片的集电极位本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高可靠性IGBT模块的封装结构，其特征在于，包括：直接敷铜基板(14)，其上表面包括IGBT芯片集电极和快速恢复二极管芯片阴极的共同连接区(15)、IGBT芯片的栅极连接区(16)以及IGBT芯片的发射极引出端(41)，其下表面具有底板连接区(13)；在直接敷铜基板(14)上表面对应快速恢复二极管芯片(19)阴极的位置制作有第一二维层状六方氮化硼薄膜(30)，在直接敷铜基板(14)上表面对应IGBT芯片(21)的集电极的位置制作有第二二维层状六方氮化硼薄膜(31)；所述快速恢复二极管芯片(19)的阴极和IGBT芯片(21)的集电极通过第一焊料层(17)与所述直接敷铜基板(14)上表面的...

【技术特征摘要】
1.一种高可靠性IGBT模块的封装结构，其特征在于，包括：直接敷铜基板(14)，其上表面包括IGBT芯片集电极和快速恢复二极管芯片阴极的共同连接区(15)、IGBT芯片的栅极连接区(16)以及IGBT芯片的发射极引出端(41)，其下表面具有底板连接区(13)；在直接敷铜基板(14)上表面对应快速恢复二极管芯片(19)阴极的位置制作有第一二维层状六方氮化硼薄膜(30)，在直接敷铜基板(14)上表面对应IGBT芯片(21)的集电极的位置制作有第二二维层状六方氮化硼薄膜(31)；所述快速恢复二极管芯片(19)的阴极和IGBT芯片(21)的集电极通过第一焊料层(17)与所述直接敷铜基板(14)上表面的共同连接区(15)互连；所述直接敷铜基板(14)下表面的底板连接区(13)由第三焊料层(12)与底板(11)焊接；外壳(25)将所述直接敷铜基板(14)、快速恢复二极管芯片(19)、IGBT芯片(21)及所有键合引线封装在底板(11)上。2.根据权利要求1所述的一种高可靠性IGBT模块的封装结构，其特征在于，所述外壳(25)和底板(11)之间由二维层状六方氮化硼填充增强硅胶(26)进行灌封。3.根据权利要求1所述的一种高可靠性IGBT模块的封装结构，其特征在于，所述第一焊料层(17)将第一二维层状六方氮化硼薄膜(30)、第二二维层状六方氮化硼薄膜(31)包裹在内。4.根据权利要求1所述的一种高可靠性IGBT模块的封装结构，其特征在于，所述快速恢复二极管芯片(19)上表面阳极与IGBT芯片(21)的发射极用第一铝线组(20)键合。5.根据权利要求1所述的一种高可靠性IGBT模块的封装结构，其特征在于，所述IGBT芯片(21)上表面发射极与直接敷铜基板上表面的发射极引出端(41)用第二铝线组(42)键合，IGBT芯片(21)栅极与直接敷铜基板(14)上表面的栅极连接区(16)用第三铝线组(22)键合。6.根据权利要求1所述的一种高可靠性IGBT模块的封装结构，其特征在于，还包括：第一母线(23)，由第二焊料层(18)与直接敷铜基板(14)上表面的共同连接区(15)互连；第二母线(24)，由第二焊料层(18)与直接敷铜基板(14)上表面的栅极连接区(16)互连；第三母线(40)，由第二焊料层(18)与直接敷铜基板(14)上表面的发射极引出端(41)互连。7.一种高可靠性IGBT模块封装结构的加工工艺，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、在直接敷铜基板(14)上表面铜层图形化生长互不重叠的第一二维层状六方氮化硼薄膜(30)和第二二维层状六方氮化硼薄膜(31)；步骤2、在底板(11)上表面涂覆第三焊料层(12)，与直接敷铜基板(14)进行焊接组装；在直接敷铜基板(14)上表面涂覆第一焊料层(17)，将IGBT芯片(21)和快速恢复二极管芯片(19)贴装在直接敷铜基板(14)对应位置上，分别与第二二维层状六方氮化硼...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲍婕，王哲，刘琦，占林松，宁仁霞，何聚，许媛，
申请(专利权)人：黄山学院，
类型：发明
国别省市：安徽,34