【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体器件及其封装领域，特别涉及一种双面有压银烧结的塑封型sic功率模块。
技术介绍
1、碳化硅(sic)功率器件具有高压、高温、高速等优点，可以使得电力电子装备向更高功率密度、更高效率以及更高工作温度方向发展。但大部分sic器件仍沿用si基器件的封装结构与工艺，难以充分发放sic器件的潜能。
2、目前银烧结技术已成为sic器件封装的趋势，相比于传统的回流焊工艺，能够有效降低热阻、提升器件的可靠性。大部分sic器件仅通过银烧结工艺实现芯片背面与基板铜层的互连，而芯片表面仍通过传统的铝键合线进行功率信号的传输。但是铝线的载流能力相对较弱，机械强度和抗张强度较低，并不适合sic器件的封装应用。铜线在导电性能、力学性能方面优于铝线，可以成为sic芯片键合中的首选线材材料之一。但是，直接在sic芯片表面键合铜线，容易造成芯片的损坏。虽然，在芯片表面镀铜层能够有效解决该问题，但是增加了芯片制造工艺的难度并大幅增加了成本。因此，本专利技术开发出了一款能够解决上述问题的sic功率模块。
3、中国专利技术专利cn 112038245 b(一种功率模块内部绑定线的连接工艺)，首先是通过键合的方式将绑定线连接到金属板上，再通过焊接或者烧结的方式将绑定线连接到芯片和功率模块的电极上，使得电路的大部分通过金属板，大大减少了导通电阻，也降低了寄生电感。但是也存在着以下不足：一是对芯片表面可能需要特殊的处理以满足烧结的需求；二是所述芯片与绑定线通过焊接或者烧结的工艺进行连接，而传统的焊接或者工艺可靠性差，抗高温能力低。
4、中国技术专利cn 213816150 u(一种银浆烧结双面散热功率模块)，通过使用银浆烧结工艺代替传统的锡焊工艺，提高模块长时工作温度，提高芯片和覆铜陶瓷基板(dbc)连接可靠性，提高模块功率循环能力，提高功率端子以及控制端子和覆铜陶瓷基板(dbc)连接的可靠性，在保证电流等级的前提下进一步缩减模块体积，提高模块集成度的车用模块。但是该结构也存在着以下不足：芯片的表面通过银浆烧结层直接烧结在导电连接块上，并没有设置铜箔作为缓冲层，而sic芯片表面易受到应力导致芯片的龟裂。
5、中国技术专利cn 213816150 u(一种大功率模块粗铜线键合结构)，基于常规的铜线键合键合压力大易造成芯片损坏的问题，提出了一种在芯片表面镀一层铜箔的方法，很好的解决了铜线键合的弊端，但是该结构也存在着以下不足：该方法通过先在芯片表面刷一层银，再将铜箔贴在银焊接层上，工艺操作复杂，制备成本高。
技术实现思路
1、针对目前单面银烧结sic功率模块无法进行芯片表面铜线键合的问题，本专利技术提出一种双面有压银烧结的塑封型sic功率模块，能够实现芯片表面铜线键合，提高模块的载流能力，实现更加优异的电气特性，更好的稳定性以及可靠性。首先通过有压银烧结工艺将sic芯片烧结在双面覆铜陶瓷基板的导电铜层上，然后再次通过有压银烧结工艺将自带一层银膜的铜片烧结在sic芯片的上表面。其次通过超声键合将铜键合线与自带一层银膜的铜片连接。该功率模块的特点是sic芯片正面和背面电极均通过有压银烧结的方式实现与外部的电气互连，一定程度上提高模块的可靠性。通过在芯片上表面设置自带一层银膜的铜片从而实现了保护芯片以及高良率的铜线键合。
2、为了达到上述的目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种双面有压银烧结的塑封型sic功率模块，所述封装结构包括了双面覆铜陶瓷基板、引线框架、sic芯片、自带一层银膜的铜片、铜键合线、塑封外壳、散热器。所述双面陶瓷基板上设有sic芯片，所述sic芯片设置在双面覆铜陶瓷基板的导电铜层上，所述芯片上表面设置有自带一层银膜的铜片，所述铜键合线与自带一层银膜的铜片键合连接；
4、所述引线框架中的直流端子和交流端子均与双面覆铜陶瓷基板连接，其中直流端子和交流端子均具有三个焊点和一个居中螺孔，所述端子焊点处均为折弯结构，且端子上均具有两个圆孔及上下表面的4条v型槽；
5、所述散热器设置在双面覆铜陶瓷基板的散热铜层上，模块内部空隙通过塑封外壳实现电气隔离。
6、进一步地，所述双面覆铜陶瓷基板由三层构成，其中中间层为氮化铝或氮化硅材质，上下两层为为铜材，且铜材表面电镀有一层与银膏结合力强的金属电镀层，电镀金属层可以是银或者金，有效防止双面覆铜陶瓷基板发生氧化。
7、进一步地，所述芯片为sic芯片，芯片通过有压银烧结工艺烧结在双面覆铜陶瓷基板的导电铜层上。
8、进一步地，所述自带一层银膜的铜片的下表面自带一层银，通过有压银烧结工艺直接烧结在sic芯片的上表面。
9、进一步地，所述铜键合线通过超声键合连接在自带一层银膜的铜片上和双面覆铜陶瓷基板上。
10、进一步地，所述引线框架中的直流端子与交流端子以及驱动引针采用金属超声键合连接到dbc上。
11、进一步地，所述散热器材料采用铜，散热效果更好，通过焊料焊接到双面覆铜陶瓷基板的散热铜层上。
12、进一步地，所述功率模块结构采用标准模块设计，具有很好的拓展性。
13、本专利技术的有益效果在于：
14、该功率模块通过双面有压银烧结工艺，热阻较低、散热更好，杂散电感小，二是通过采用铜键合线连接，增加了载流能力，提高了能量密度，三是自带一层银膜的铜片代替传统的铜箔烧结，降低了工艺复杂度，进而降低了装配成本。另外通过标准化的模块设计，充分发挥了sic器件的高温特性，提高了模块的可靠性。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种双面有压银烧结的塑封型SiC功率模块，其特征在于，包括双面覆铜陶瓷基板、铜键合线、正端子、负端子、交流端子、驱动引针、SiC芯片、自带一层银的铜片、塑封外壳、散热器；双面覆铜陶瓷基板通过焊片连接在散热器上，SiC芯片通过有压银烧结工艺连接在芯片连接区上，每组芯片连接区连接四个SiC芯片，自带一层银膜的铜片通过有压银烧结工艺连接在SiC芯片上，铜键合线键合在自带一层银膜的铜片上，塑封外壳将整个功率模块的内部进行封装，正端子、负端子、交流端子、驱动引针均通过超声焊焊接在双面覆铜陶瓷基板上。
2.根据权利要求1所述的一种双面有压银烧结的塑封型SiC功率模块，其特征在于，所述驱动引针的4个引脚分别连接在上桥臂和下桥臂的驱动源极和驱动栅极。
3.根据权利要求1所述的一种双面有压银烧结的塑封型SiC功率模块，其特征在于，所述正端子为两个，所述负端子为一个，两个正端子、一个负端子均具有一个居中螺孔。
4.根据权利要求1所述的一种双面有压银烧结的塑封型SiC功率模块，其特征在于，所述铜键合线与自带一层银的铜片的导电键合方式采用超声波键合。
6.根据权利要求1所述的一种双面有压银烧结的塑封型SiC功率模块，其特征在于，所述双面覆铜陶瓷基板由三层构成，其中中间层为氮化铝或氮化硅材质，上下两层为铜材，且铜材表面电镀有一层与银膏结合力强的金属电镀层，金属电镀层是银或者金，有效防止双面覆铜陶瓷基板发生氧化。
7.根据权利要求1所述的一种双面有压银烧结的塑封型SiC功率模块，其特征在于，所述功率模块采用标准模块设计。
8.根据权利要求1所述的一种双面有压银烧结的塑封型SiC功率模块，其特征在于，所述散热器的材料为铜。
...【技术特征摘要】
1.一种双面有压银烧结的塑封型sic功率模块，其特征在于，包括双面覆铜陶瓷基板、铜键合线、正端子、负端子、交流端子、驱动引针、sic芯片、自带一层银的铜片、塑封外壳、散热器；双面覆铜陶瓷基板通过焊片连接在散热器上，sic芯片通过有压银烧结工艺连接在芯片连接区上，每组芯片连接区连接四个sic芯片，自带一层银膜的铜片通过有压银烧结工艺连接在sic芯片上，铜键合线键合在自带一层银膜的铜片上，塑封外壳将整个功率模块的内部进行封装，正端子、负端子、交流端子、驱动引针均通过超声焊焊接在双面覆铜陶瓷基板上。
2.根据权利要求1所述的一种双面有压银烧结的塑封型sic功率模块，其特征在于，所述驱动引针的4个引脚分别连接在上桥臂和下桥臂的驱动源极和驱动栅极。
3.根据权利要求1所述的一种双面有压银烧结的塑封型sic功率模块，其特征在于，所述正端子为两个，所述负端子为一个，两个正端子、一个负端子均具有一个居中螺孔。
4.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：王佳宁，於少林，吴浩，
申请(专利权)人：合肥综合性国家科学中心能源研究院安徽省能源实验室，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。