无金属底板功率模块制造技术

本发明专利技术涉及无金属底板功率模块，目的是提供一种消除陶瓷覆铜基板内凹的无金属底板功率模块。实现本发明专利技术目的的技术方案是：无金属底板功率模块，包括功率芯片和陶瓷覆铜基板，陶瓷覆铜基板由两侧的表面铜层、底侧铜层和中间的陶瓷层组成，陶瓷覆铜基板的表面铜层被蚀刻成所需的形状，功率芯片通过第一无铅焊料层焊接到表面铜层上，高纯铝线通过超声波键合的方式，将功率芯片与表面铜层连接成所需的电路结构；所述表面铜层的表面设有防凹陷装置。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及功率电子电力器件，具体涉及一种无金属底板功率模块。
技术介绍
常见功率电子模块的剖面如附图说明图1所示，功率电子芯片1通过第一无铅焊料层2焊接到陶瓷覆铜基板的表面铜层3上。陶瓷覆铜基板10的表面铜层3通常被蚀刻成设计所需的形状，然后以高纯铝线8，通过超声波键合的方式，将芯片la、Ib表面与陶瓷覆铜基板的表面铜层3连接成所需的电路结构。陶瓷覆铜基板由两侧的表面铜层3和底侧铜层5和中间的陶瓷层4组成。陶瓷材料通常为高密度氧化铝或氮化铝，它提供了功率电子模块的电气绝缘，必须能够承受数千伏的电压。同时，陶瓷层4必须具有良好的导热性能，保证模块在工作时，功率电子芯片1的结温在设计允许的范围之内。陶瓷覆铜基板底侧铜层5通过第二无铅焊料层6焊接到模块的底板7。模块底板7是模块安装到散热器表面的唯一途径。它不仅通过底板7上的安装孔位9提供模块的机械固定，而且也是模块的主要散热途径。因此，模块底板7 —般选择具有高热导率的纯铜材料。功率电子模块所用材料的特性见表1。表1 功率模块所用材料特性权利要求1.无金属底板功率模块，包括功率芯片和陶瓷覆铜基板，陶瓷覆铜基板由两侧的表面铜层、底侧铜层和中间的陶瓷层组成，陶瓷覆铜基板的表面铜层被蚀刻成所需的形状，功率芯片通过第一无铅焊料层焊接到表面铜层上，高纯铝线通过超声波键合的方式，将功率芯片与表面铜层连接成所需的电路结构；其特征是，所述表面铜层的表面设有防凹陷装置。2.根据权利要求1所述的无金属底板功率模块，其特征是，所述防凹陷装置为在表面铜层和功率芯片之间设有与芯片相近的金属基板。3.根据权利要求1所述的无金属底板功率模块，其特征是，所述防凹陷装置为在陶瓷覆铜基板的表面铜层，功率芯片邻近位置，贴装高热膨胀系数的金属基板。4.根据权利要求1所述的无金属底板功率模块，其特征是，所述防凹陷装置为在陶瓷覆铜基板的表面铜层上设有独立回流焊料层。5.根据权利要求2或所述的无金属底板功率模块，其特征是，所述金属基板为纯金属或金属合金。6.根据权利要求3或所述的无金属底板功率模块，其特征是，所述金属基板为纯金属或金属合金。7.根据权利要求4所述的无金属底板功率模块，其特征是，所述回流后焊料层的中心高度超过1. 0毫米。8.根据权利要求5所述的无金属底板功率模块，其特征是，所述纯金属为纯铜，所述金属合金为铜-钼或铜-钨合金，所述纯铜厚度为0. 25毫米至1. 0毫米，所述铜-钼或铜-钨合金厚度为0. 38毫米至1.25毫米，所述铜-钼或铜-钨合金中铜所占的重量百分比为20% 至 30%。9.根据权利要求6所述的无金属底板功率模块，其特征是，所述纯金属为纯铜，所述金属合金为铜合金，纯铜的厚度为0. 5毫米至2. 0毫米。10.根据权利要求7所述的无金属底板功率模块，其特征是，在接近陶瓷覆铜基板中心部位的一个以上位置的表面铜层上设有回流独立焊料层。全文摘要本专利技术涉及无金属底板功率模块，目的是提供一种消除陶瓷覆铜基板内凹的无金属底板功率模块。实现本专利技术目的的技术方案是无金属底板功率模块，包括功率芯片和陶瓷覆铜基板，陶瓷覆铜基板由两侧的表面铜层、底侧铜层和中间的陶瓷层组成，陶瓷覆铜基板的表面铜层被蚀刻成所需的形状，功率芯片通过第一无铅焊料层焊接到表面铜层上，高纯铝线通过超声波键合的方式，将功率芯片与表面铜层连接成所需的电路结构；所述表面铜层的表面设有防凹陷装置。文档编号H01L25/00GK102254877SQ20111019023公开日2011年11月23日 申请日期2011年7月8日 优先权日2011年7月8日专利技术者庄伟东 申请人:南京银茂微电子制造有限公司本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．无金属底板功率模块，包括功率芯片和陶瓷覆铜基板，陶瓷覆铜基板由两侧的表面铜层、底侧铜层和中间的陶瓷层组成，陶瓷覆铜基板的表面铜层被蚀刻成所需的形状，功率芯片通过第一无铅焊料层焊接到表面铜层上，高纯铝线通过超声波键合的方式，将功率芯片与表面铜层连接成所需的电路结构；其特征是，所述表面铜层的表面设有防凹陷装置。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：庄伟东，
申请(专利权)人：南京银茂微电子制造有限公司，
类型：发明
国别省市：84