一种功率半导体组件制造技术

本发明专利技术涉及功率半导体器件技术领域，特别是涉及一种功率半导体组件。本发明专利技术实施例提供了一种功率半导体组件，该功率半导体组件包括通过螺钉连接的半导体焊接器件和散热器，其中半导体焊接器件包括焊接在一起的功率半导体器件和陶瓷金属复合基片。通过将功率半导体器件和陶瓷金属复合基片焊接在一起便于功率半导体组件中各部件的逐层对位安装。另外，第一金属层和第二金属层的设置可以使陶瓷基片在厚度较薄的条件下仍不易碎裂。因此，可以通过减小陶瓷基片的厚度来降低陶瓷基片的热阻，从而提升功率半导体器件的散热效率。

A power semiconductor module

【技术实现步骤摘要】
一种功率半导体组件
本专利技术涉及功率半导体器件
，特别是涉及一种功率半导体组件。
技术介绍
功率半导体器件又称为电力电子器件，主要用于电力电子电路的电能变换。功率半导体器件在工作时会因功率损耗引起器件发热升温，而温度过高会导致功率半导体器件使用寿命缩短，甚至烧毁。为了确保功率半导体器件所产生的热量能够被有效地疏散，通常直接将功率半导体器件锁固在散热器上。由于功率半导体器件底部的铜框架带电，在其与散热器连接时，也必须满足绝缘要求。例如，可以在功率半导体器件和散热器之间添加绝缘的陶瓷基片，并在陶瓷基片的两侧涂覆导热硅脂，然后通过螺钉压条锁固或弹片压紧等方式将功率半导体器件固定在散热器上。在实现本专利技术的过程中，专利技术人发现现有技术中，由于陶瓷基片材质较脆，通常需要具有较大的厚度以确保其在将功率半导体锁固在散热器上的过程中不易碎裂。然而，陶瓷基片的厚度越大，其本身的热阻就越大，不利于散热。
技术实现思路
为了克服功率陶瓷基片由厚度较大引起的热阻大的问题，本专利技术实施例提供一种功率半导体组件，在陶瓷基片的两侧设置金属层，使陶瓷基片在厚度较薄时仍不容易碎裂，从而可以通过降低陶瓷基片的厚度以降低其热阻。为了解决上述技术问题，本专利技术实施例提供以下技术方案：本专利技术实施例提供一种功率半导体组件，所述功率半导体组件包括通过螺钉连接的半导体焊接器件和散热器；其中，所述半导体焊接器件包括功率半导体器件和与所述功率半导体器件焊接的陶瓷金属复合基片；所述陶瓷金属复合基片包括陶瓷基片和分别设置于所述陶瓷基片两侧表面的第一金属层和第二金属层；所述第一金属层位于所述功率半导体器件和所述陶瓷基片之间，所述第二金属层位于所述陶瓷基片和所述散热器之间。可选的，所述第二金属层和所述散热器之间设置导热硅脂层。可选的，所述功率半导体器件和所述第一金属层之间设置焊接层；所述功率半导体器件通过所述焊接层与所述第一金属层焊接。可选的，所述焊接层包括印刷锡膏层或预成型焊片层。可选的，所述第一金属层和所述第二金属层的边沿位于所述陶瓷基片的边沿内侧。可选的，所述第一金属层和所述第二金属层为铜层。可选的，所述功率半导体器件上开设第一通孔，所述陶瓷金属复合基片上开设第二通孔，所述螺钉依次通过所述第一通孔和所述第二通孔与所述散热器连接。可选的，所述第二通孔包括第三通孔、第四通孔和第五通孔；其中，所述第一金属层上开设所述第三通孔，所述陶瓷基片上开设所述第四通孔，所述第二金属层上开设所述第五通孔，所述第四通孔的孔径小于所述第三通孔孔径和所述第五通孔的孔径。可选的，所述陶瓷基片的厚度为0.1mm-1.0mm，所述第一金属层和所述第二金属层的厚度均为0.1mm-1.0mm。可选的，所述第一金属层、所述陶瓷基片层和所述第二金属层的总厚度小于或等于2.0mm。本专利技术实施方式的有益效果是：区别于现有技术的情况，本专利技术实施例提供了一种功率半导体组件，该功率半导体组件包括通过螺钉连接的半导体器件和散热器，其中半导体器件包括焊接在一起的功率半导体器件和陶瓷金属复合基片。通过将功率半导体器件和陶瓷金属复合基片焊接在一起便于功率半导体组件中各部件的逐层对位安装。另外，第一金属层和第二金属层的设置可以使陶瓷基片在厚度较薄的条件下仍不易碎裂。因此，可以通过减小陶瓷基片的厚度来降低陶瓷基片的热阻，从而提升功率半导体器件的散热效率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对本专利技术实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的一种功率半导体组件的结构示意图；图2是本专利技术实施例提供的一种陶瓷金属复合基片的剖视示意图；图3是本专利技术实施例提供的一种陶瓷金属复合基片的俯视示意图；图4是本专利技术实施例提供的一种陶瓷金属复合基片的仰视示意图；图5是本专利技术实施例提供的一种功率半导体组件的装配工艺流程图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。需要说明的是，如果不冲突，本专利技术实施例中的各个特征可以相互组合，均在本专利技术的保护范围之内。另外，虽然在装置示意图中进行了功能模块的划分，在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于装置示意图中的模块划分，或流程图中的顺序执行所示出或描述的步骤。除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是用于限制本专利技术。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。功率半导体器件是电子产品的基础元器件之一，在电力电子行业有着非常广泛的应用。为了使功率半导体器件达到良好的散热、绝缘效果，通常需要在功率半导体器件和散热器之间设置散热绝缘介质，然后通过螺钉将功率半导体器件固定在散热器上。作为功率半导体器件和散热器之间的散热绝缘介质之一，陶瓷基片存在耐高温、电绝缘性能好以及导热系数较高等优点。但由于陶瓷基片的本身脆性较大，对散热器和陶瓷基片本身的平整度、装配时的扭力的大小的具有较高的要求。而且，陶瓷基片即使出现裂纹也很难被发现，在应用时存在较大弊端。因此，本专利技术提供一种功率半导体组件，采用双面覆铜的陶瓷基片作为散热绝缘介质，可以在大幅度减薄陶瓷基片的同时，提升陶瓷基片的整体强度，有效避免陶瓷基片在螺钉锁固的过程中出现破碎、开裂的情况。为了便于理解本专利技术，下面结合具体的实施例来说明。请参阅图1，图1是本专利技术实施例提供的一种功率半导体组件的结构示意图，如图1所示，功率半导体组件10依次包括螺钉11和通过螺钉11连接的功率半导体器件12、陶瓷基片13和散热器14；其中，陶瓷基片13的两侧表面分别设置互相绝缘的第一金属层15和第二金属层16，功率半导体器件12与第一金属层15固定连接，散热器14与第二金属层16连接。本专利技术实施例中的功率半导体器件12可以是功率半导体分立器件，例如，功率场效应晶体管、绝缘栅双极晶体管和二级管等。陶瓷基片13可以是氧化铝陶瓷基片或氮化铝陶瓷基片。氧化铝陶瓷和氮化铝陶瓷具有较高的导热系数，其中，氧化铝陶瓷片的导热系数为20-28W/m.k，氮化铝陶瓷片的导热系数为100-260W/m.k。陶瓷基片13、第一金属层15和第二金属层16共同构成陶瓷金属复合基片。陶瓷复合金属基板起到导热和绝缘的作用。构成第一金属层15和第二金属层16的材料可以是任意合适的、导热性能良好的金属，例如，金属铜。当第一金属层15和第二金属层16的材料为金属铜时，陶瓷金属复合基片也称为双面覆铜陶瓷基片。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种功率半导体组件，其特征在于，所述功率半导体组件包括螺钉和通过所述螺钉连接的半导体焊接器件和散热器；其中，/n所述半导体焊接器件包括功率半导体器件和与所述功率半导体器件焊接的陶瓷金属复合基片；/n所述陶瓷金属复合基片包括陶瓷基片和分别设置于所述陶瓷基片两侧表面的第一金属层和第二金属层；/n所述第一金属层位于所述功率半导体器件和所述陶瓷基片之间，所述第二金属层位于所述陶瓷基片和所述散热器之间。/n

【技术特征摘要】
1.一种功率半导体组件，其特征在于，所述功率半导体组件包括螺钉和通过所述螺钉连接的半导体焊接器件和散热器；其中，
所述半导体焊接器件包括功率半导体器件和与所述功率半导体器件焊接的陶瓷金属复合基片；
所述陶瓷金属复合基片包括陶瓷基片和分别设置于所述陶瓷基片两侧表面的第一金属层和第二金属层；
所述第一金属层位于所述功率半导体器件和所述陶瓷基片之间，所述第二金属层位于所述陶瓷基片和所述散热器之间。


2.根据权利要求1所述的功率半导体组件，其特征在于，所述第二金属层和所述散热器之间设置导热硅脂层。


3.根据权利要求1所述的功率半导体组件，其特征在于，所述功率半导体器件和所述第一金属层之间设置焊接层；
所述功率半导体器件通过所述焊接层与所述第一金属层焊接。


4.根据权利要求3所述的功率半导体组件，其特征在于，所述焊接层包括印刷锡膏层或预成型焊片层。


5.根据权利要求1-4任一项所述的功率半导体组件，其特征在于，所述第一金属层和所述第二金属层的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张熙宇，陈水兵，刘勇，
申请(专利权)人：深圳麦格米特电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44