功率半导体模块制备方法及功率半导体模块技术

一种功率半导体模块制备方法，包括塑封功率器件形成功率半导体组件，在所述功率半导体组件表面形成第一散热面。加热位于第一散热器和所述第一散热面之间的第一材料。冷却所述第一散热面的所述第一材料，以连接所述功率半导体组件和所述第一散热器。该功率半导体模块制备方法通过先塑封再焊接的形式制作功率半导体模块，使得功率半导体模块具有更佳的整体性，能够让功率半导体模块具有更强的防水性能，当这种功率半导体模块的第一散热器通过液冷带走热量时，冷却液不易渗透到功率半导体模块的功率半导体组件中，而且可以预先进行密封性能的检测，从而提高可靠性。本申请还提供一种功率半导体模块。种功率半导体模块。种功率半导体模块。

【技术实现步骤摘要】
一面通过第三材料焊接导体条带，所述导体条带连接所述第一件和第二件。所述第三材 料的熔点与所述第一材料熔点相等，或比第一材料高。
[0010]该功率半导体模块制备方法制备的功率半导体模块中，通过导体条带电性连接第一 件和第二件，第一件和第二件可以整体供电。而且第一件和第二件可以通过协作实现部 分功能。也即对第一件供电时，可以通过导体条带对第二件进行供电。第三材料的熔点 比第一材料高，或者第三材料的熔点与第一材料相同，能够使得在第一散热器与功率半 导体组件焊接时，第三材料不熔化。
[0011]基于第一方面，一种可能的实现方式中，所述加热位于第一散热器和所述第一散热 面之间的第一材料的步骤中，包括：通过超声波钎焊加热所述第一材料。
[0012]该功率半导体模块制备方法通过超声波钎焊的形式使得第一材料熔融，可以让功率 半导体模块外的局部升温达到第一材料的熔点温度，而功率半导体模块的其他地方温度 可以保持在相对较低的温度。功率半导体内部与第一材料处产生较大的温度梯度，从而 保护功率半导体内部的零件。而且超声波钎焊能够使得第一材料加热熔融后具有更优的 均一性，减少第一材料内部的小气泡，使得第一材料冷却后，焊接连接的功率半导体组 件和第一散热器之间连接强度更高。
[0013]基于第一方面，一种可能的实现方式中，所述超声波钎焊的温度范围为150
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180℃， 所述第一材料包括多元合金焊锡膏，所述第二材料包括烧结银，所述第三材料包括 SAC305。
[0014]该功率半导体模块制备方法中第一材料使用多元合金焊锡膏，多元合金焊锡膏具有 比SAC305更低的熔点。使用这种组合进行超声波钎焊连接第一散热器和功率半导体组 件时，第二材料和第三材料处于固态，保持功率器件与第一基板的连接，以及功率器件 与导体条带之间的连接。
[0015]基于第一方面，一种可能的实现方式中，所述超声波钎焊的温度范围为210
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220℃， 所述第一材料包括SnSb5，所述第二材料包括烧结银，所述第三材料包括SnSb5。
[0016]该功率半导体模块制备方法中第一材料使用SnSb5，SnSb5具有比烧结银和更低的 熔点。使用这种组合进行超声波钎焊连接第一散热器和功率半导体组件时，将热量集中 于第一散热器和功率半导体组件的位置。通过210
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220℃的超声波钎焊工艺对第一材料 加热，能够使得第一散热器和功率半导体之间的第一材料熔融，而保持功率半导体组件 完整性。从而使得这种功率半导体模块制备方法制备的功率半导体模块具有良好的防水 性能。
[0017]基于第一方面，一种可能的实现方式中，所述超声波钎焊的温度范围为210
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220℃， 所述第一材料包括多元合金焊锡膏和SAC305中的任一种，所述第二材料包括烧结银， 所述第三材料包括SnSb5。
[0018]该功率半导体模块制备方法中第一材料使用多元合金焊锡膏或SAC305，远离第一 材料所在位置的第三材料使用SnSb5，通过210
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220℃的超声波钎焊工艺对第一材料加热 熔融时，第三材料会保持固体状态，从而保持功率半导体组件的完整性。
[0019]基于第一方面，一种可能的实现方式中，所述加热位于第一散热器和所述第一散热 面之间的第一材料的步骤中，包括：通过真空回流焊加热所述第一材料。
[0020]该功率半导体模块制备方法中第一材料使用真空回流焊的形式使得第一材料熔融。 真空回流焊能够将热量集中于第一材料所在区域，使得功率半导体与散热器之间形成
温 度梯度，在熔化第一材料时降低功率半导体内部的温度。真空回流焊使得第一材料进行 相对均匀的熔化，而且真空使得第一材料熔融后内部的气泡减少，使得第一材料冷却后， 焊接连接的功率半导体组件和第一散热器之间连接强度更高。
[0021]基于第一方面，一种可能的实现方式中，所述真空回流焊的温度范围为210
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220℃， 所述第一材料包括多元合金焊锡膏和SAC305中的任一种，所述第二材料包括烧结银， 所述第三材料包括SnSb5。
[0022]该功率半导体模块制备方法中第一材料使用多元合金焊锡膏或SAC305，远离第一 材料所在位置的第三材料使用SnSb5，通过210
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220℃的超声波钎焊工艺对第一材料加热 熔融时，第三材料会保持固体状态，从而保持功率半导体组件的完整性。
[0023]基于第一方面，一种可能的实现方式中，所述真空回流焊的温度范围为240
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260℃， 所述第一材料包括多元合金焊锡膏和SAC305中的任一种，所述第二材料包括烧结银， 所述第三材料包括高铅锡焊膏。
[0024]该功率半导体模块制备方法中第一材料使用多元合金焊锡膏或SAC305，第三材料 使用熔点相对较高的高铅锡焊膏，通过240
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260℃的超声波钎焊工艺对第一材料加热熔 融时，第三材料会保持固体状态，从而保持功率半导体组件的完整性。
[0025]基于第一方面，一种可能的实现方式中，所述加热位于第一散热器和所述第一散热 面之间的第一材料的步骤中，包括：通过烧结加热所述第一材料。
[0026]该功率半导体模块制备方法中第一材料使用烧结的形式使得第一材料熔融。烧结时 第一材料收到的外力作用较小，处于相对静止的状态，第一材料熔融后扩散的区域易于 控制。
[0027]基于第一方面，一种可能的实现方式中，所述烧结的温度范围为270
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290℃，所述 第一材料包括纳米银，所述第二材料包括烧结银，所述第三材料包括高铅锡焊膏。
[0028]该功率半导体模块制备方法中第一材料使用纳米银，连接功率器件和导体条带的第 三材料使用熔点相对较高的高铅锡焊膏，第三材料会保持固体状态，从而保持功率半导 体组件的完整性。而连接第一基板和功率器件和的第二材料使用比纳米银熔点更高的烧 结银，将温度控制在纳米银的熔点温度时，使得第二材料处并未达到烧结银的熔点，从 而烧结银保持固态维持第一基板和功率器件的连接关系。
[0029]基于第一方面，一种可能的实现方式中，在所述塑封功率器件形成功率半导体组件 的步骤中，还包括：所述功率器件背离所述第一基板的一面通过第四材料焊接导电垫片。 所述导电垫片背离所述功率器件的一面通过第五材料焊接第二基板，所述第二基板背离 所述功率器件的一面形成第二散热面。所述第四材料的熔点与所述第一材料熔点相等， 或比第一材料高。所述第五材料的熔点与所述第一材料熔点相等，或比第一材料高。
[0030]该功率半导体模块制备方法中，通过使用第五材料焊接第二基板，使得功率半导体 组件能够具有第一散热面和第二散热面两个散热面，通过两个散热面进行散热可以提高 功率半导体的散热效率。第四材料的熔点比第一材料高，或者第四材料的熔点与第一材 料相同，能够使得在第一散热器与功率半导体组件焊接时，第四材料不熔化。第五材料 的熔点比第一材料高，或者第五材料的熔点与第一材料相同本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种功率半导体模块制备方法，其特征在于，包括：塑封功率器件形成功率半导体组件，在所述功率半导体组件表面形成第一散热面；加热位于第一散热器和所述第一散热面之间的第一材料；冷却所述第一散热面的所述第一材料，以连接所述功率半导体组件和所述第一散热器。2.如权利要求1所述的功率半导体模块制备方法，其特征在于，所述塑封功率器件形成功率半导体组件的步骤中，包括：所述功率器件的一面通过第二材料焊接第一基板，所述第一基板背离所述功率器件的一面形成所述第一散热面；所述第二材料的熔点与所述第一材料熔点相等，或比第一材料高。3.如权利要求2所述的功率半导体模块制备方法，其特征在于，所述塑封功率器件形成功率半导体组件的步骤中，还包括：所述功率器件包括第一件和第二件，在所述功率器件背离第一基板的一面通过第三材料焊接导体条带，所述导体条带连接所述第一件和第二件；所述第三材料的熔点与所述第一材料熔点相等，或比第一材料高。4.如权利要求3所述的功率半导体模块制备方法，其特征在于，所述加热位于第一散热器和所述第一散热面之间的第一材料的步骤中，包括：通过超声波钎焊加热所述第一材料。5.如权利要求4所述的功率半导体模块制备方法，其特征在于，所述超声波钎焊的温度范围为150
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180℃，所述第一材料包括多元合金焊锡膏，所述第二材料包括烧结银，所述第三材料包括SAC305。6.如权利要求4所述的功率半导体模块制备方法，其特征在于，所述超声波钎焊的温度范围为210
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220℃，所述第一材料包括SnSb5，所述第二材料包括烧结银，所述第三材料包括SnSb5。7.如权利要求4所述的功率半导体模块制备方法，其特征在于，所述超声波钎焊的温度范围为210
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220℃，所述第一材料包括多元合金焊锡膏和SAC305中的任一种，所述第二材料包括烧结银，所述第三材料包括SnSb5。8.如权利要求3所述的功率半导体模块制备方法，其特征在于，所述加热位于第一散热器和所述第一散热面之间的第一材料的步骤中，包括：通过真空回流焊加热所述第一材料，所述第二材料与第三材料中熔点较高的一者比所述第一材料熔点高。9.如权利要求8所述的功率半导体模块制备方法，其特征在于，所述真空回流焊的温度范围为210
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220℃，所述第一材料包括多元合金焊锡膏和SAC305中的任一种，所述第二材料包括烧结银，所述第三材料包括SnSb5。10.如权利要求8所述的功率半导体模块制备方法，其特征在于，所述真空回流焊的温度范围为240
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260℃，所述第一材料包括多元合金焊锡膏和SAC305中的任一种，所述第二材料包括烧结银，所述第三材料包括高铅锡焊膏。11.如权利要求3所述的功率半导体模块制备方法，其特征在于，所述加热位于第一散热器和所述第一散热面之间的第一材料的步骤中，包括：
通过烧结加热所述第一材料。12.如权利要求11所述的功率半导体模块制备方法，其特征在于，所述烧结的温度范围为270
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290℃，所述第一材料包括纳米银，所述第二材料包括烧结银，所述第三材料包括高铅锡焊膏。13.如权利要求2所述的功率半导体模块制备方法，其特征在于，在所述塑封功率器件形成功率半导体组件的步骤中，还包括：所述功率器件背离所述第一基板的一面通过第四材料焊接导电垫片；所述导电垫片背离所述功率器件的一面通过第五材料焊接第二基板，所述第二基板背离所述功率器件的一面形成第二散热面；所述第四材料的熔点与所述第一材料熔点相等，或比第一材料高；所述第五材料的熔点与所述第一材料熔点相等，或比第一材料高。14.如权利要求13所述的功率半导体模块制备方法，其特征在于：所述加热位于第一散热器和所述第一散热面之间的第一材料的步骤中还包括：加热位于第二散热器和所述第二散热面之间的第一材料；所述加热位于第一散热器和所述第一散热面之间的第一材料的步骤后还包括：冷却所述第二散热面的所述第一材料，以连接所述功率半导体组件和所述第二散热器。15.如权利要求14所述的功率半导体模块制备方法，其特征在于，所述加热位于第一散热器和所述第一散热面...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜若阳，吕镇，郭朝阳，武伟，吴炳智，
申请(专利权)人：华为数字能源技术有限公司，
类型：发明
国别省市：