一种双面散热结构功率模块的制造方法技术

本发明专利技术公开了一种双面散热结构功率模块的制造方法，采用钎焊焊接芯片和陶瓷基板，而后利用键合机进行芯片和覆铜陶瓷基板的电气互联键合，安装塑料外壳并二次键合完成覆铜陶瓷基板与端子的固连；高导热复合材料以导热填料、树脂基体和添加剂为原料按比例混合，形成无自主流动性的粉状物质，将其填入功率模块腔体中，并装上有凸起结构的上冷板，放入真空腔并盖上顶盖，抽真空的同时向下额外施压使填料相互挤压变形填隙，最终填满整个腔体，打开气阀恢复正常压力后撤去外部装置并加热固化即可完成。本发明专利技术提供的方法可以制备具有双面散热功能的功率模块，具有工艺简单、成本较低、良品率高、可靠性高的特点。可靠性高的特点。可靠性高的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种双面散热结构功率模块的制造方法


[0001]本专利技术属于半导体器件领域，涉及一种双面散热结构功率模块的制造方法。

技术介绍

[0002]以IGBT（绝缘栅双极型晶体管）为代表的功率模块，是一种新型电力半导体自关断器件，具有驱动功率小、驱动电路简单、低稳态损耗、输入阻抗高、承受短路能力和载流能力强的优点，是新一代电子元件的代表。
[0003]随着微电子集成技术和时代的快速发展，功率模块的发热功率密度越来越大，为保证功率模块的正常运行，对散热的要求也越来越高。传统使用的单面散热技术严重依赖底部热沉的散热能力，其散热效果已不能满足现阶段乃至未来的热功率所需，为此，发展双面散热技术是必然趋势。
[0004]已有功率模块双面散热工艺，常常通过在芯片上方添加金属垫块和导热基板的方式，形成芯片上方的传热路径，与下方传热补充，形成双面散热。但该种工艺需要部件精确对准，设备要求也高、工艺复杂、良品率不高、成本较高。
[0005]本专利技术采用“变形填充”的策略，利用真空和压力，将粉状导热复合材料，填充至模块上方，并加设上冷板结构，形本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双面散热结构功率模块的制造方法，制备得到的双面散热结构的功率模块特征在于，主要组成结构包括：上冷板、下冷板、塑料外壳、覆铜陶瓷基板、功率芯片、金属端子、电气互联结构、导热复合材料，其制造步骤包括：S01，功率芯片切片与贴装：整晶圆切割后得到单块芯片，通过真空回流焊工艺将芯片贴装于覆铜陶瓷基板表面设计位置；S02，互联键合与清洗：使用键合机在覆铜陶瓷基板表面与芯片表面构筑电气互联结构，并进行超声清洗；S03，固连覆铜陶瓷基板：通过真空回流焊工艺将覆铜陶瓷基板焊在冷板表面设计位置；S04，封装外壳并固定端子：通过点胶，将塑料外壳预固定在下冷板上，再用螺钉与下冷板固连，在设计位置超声焊接端子；S05，二次互联键合：使用键合机在端子与覆铜陶瓷基板表面构筑电气互联结构；S06，制备导热型复合材料：导热复合材料由填料和树脂混合物按比例混合构成，其热导率大于2 W/(m
·
k)，填料为导热填料，树脂混合物指树脂基体与固化剂、表面活性剂、促进剂的混合物，填料和树脂混合物混合后进行机械搅拌，形成无自主流动性的粉状物质；S07，粉状填料预填充：计算或者测量模块腔体空气隙体积，取大于模块腔体空气隙体积的粉状导热复合材料，将其填充至模块腔体，形成预填充模块；S08，放置上冷板：将预填充模块放入真空腔，将具有底部凸起形状的上冷板置于预填充模块顶部；S09，腔体抽真空：封闭真空腔，操作相应的阀门，对真空腔内抽真空；S10，外加压应力：对上冷板施加竖直方向的压力，传递至未固化的粉状导热复合材料上，该复合材料发生形变填充至模块各个区域；S11，升温固化：保持真空和压力状态，将真空腔升温并保温，使导热复合材料中的树脂交联固化；S12，结束填充：将真空腔的温度降至室温，同时操作对应的阀门使腔体内恢复常压，制得具有双面散热功能的功率模块。2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述S01步骤的功率芯片包括但不限于场效应管（Field Effect Transistor）、绝缘栅双极型晶体管（Insulate
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Gate Bipolar Transistor）、超级结场效应管、高电子迁移率晶体管（High electron mobility transistor）、三极管（Transistor）、结型场效应晶体管（Junction Field
...

【专利技术属性】
技术研发人员：王郑涛，王华涛，姚海，莫豪，吕璐颖，蒲萌，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学威海，
类型：发明
国别省市：