本发明专利技术涉及半导体技术领域，更具体地说，涉及一种绝缘栅双极晶体管模块及其制作方法。所述模块包括：基板；位于所述基板上面、所述模块内部的绝缘栅双极晶体管芯片、快恢复二极管芯片；模块外表面的外部电极端子；其中，所述基板与所述绝缘栅双极晶体管芯片之间、基板与所述快恢复二极管芯片之间采用低温键合实现连接。本发明专利技术由于在基板与所述绝缘栅双极晶体管芯片之间、基板与所述快恢复二极管芯片之间采用低温键合实现连接，使得模块的可靠性大大提高。另一方面，采用低温键合的连接方式，制作模块所需要的材料和零部件更少，使得模块结构更加简单，提高了器件的可靠性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体
，更具体地说，涉及。
技术介绍
绝缘栅双极晶体管Qnsulated Gate Bipolar Transistor, IGBT)是新型的大功率器件，它具有通态压降低、电流容量大、输入阻抗高、响应速度快、易于控制等优点，被广泛应用于工业、信息、新能源、医学、交通、军事和航空领域。对于焊接式IGBT模块而言，如图1所示，主要包括基板1100，基板1100上面有双面金属化的衬板1300、衬板1300上面焊接有绝缘栅双极晶体管(IGBT)芯片1410、快恢复二极管芯片(Fast Recovery Diode, FRD) 1420，衬板1300上面还焊接有辅助电极1600、印刷电路板(Printed Circuit Board, PCB) 1700 ； IGBT模块外部有栅极端子1810，发射极端子1820、集电极端子1830。其中，基板1100与衬板1300之间、衬板1300与IGBT芯片1410 以及FRD芯片1420之间采用焊接的方式进行连接，焊接层为锡银焊层1200。IGBT模块中的IGBT芯片1410正面的电极(包括栅极1411、发射极1412)与FRD芯片1420正面的电极 (包括FRD芯片阳极1421)通过粗铝线1500引出至衬板1300的金属化面上进行互连，这里衬板1300的另一个作用是实现功率半导体芯片(IGBT芯片1410、FRD芯片1420)不同电极的互连。IGBT芯片的栅极1411、发射极1412、集电极1413再通过辅助电极1600、PCB1700 引出至模块外部，实现与外部端子(栅极端子1810，发射极端子1820、集电极端子1830)的连接。然而、专利技术人在实现本专利技术的过程中发现现有技术至少存在以下问题由于IGBT 模块中的基板与衬板之间、衬板与芯片之间都采用焊接的方式进行连接，而焊层一般为锡银焊料，其熔点一般为200°C 300°C。IGBT模块工作时其内部芯片结温可高达175°C，随着IGBT模块工作时间的增长，基板与衬板之间的焊层、衬板与芯片之间的焊层会由于热应力产生裂纹，导致IGBT模块的可靠性降低，进而出现失效现象。另一方面，由于IGBT模块内各芯片的电极之间采用引线键合的方式进行连接， IGBT模块中存在多个键合点，由于IGBT模块内部材料的热膨胀系数不同，IGBT模块长期工作中会由于应力等问题产生裂纹进而导致键合点的脱落，导致IGBT模块的失效。
技术实现思路
本专利技术实施例提供，减少IGBT模块的失效现象，提高器件的可靠性。为实现上述目的，本专利技术实施例提供了如下技术方案一方面，本专利技术实施例公开了一种绝缘栅双极晶体管模块，所述模块包括基板；位于所述基板上面、所述模块内部的绝缘栅双极晶体管芯片、快恢复二极管芯片；模块外表面的外部电极端子；其中，所述基板与所述绝缘栅双极晶体管芯片之间、基板与所述快恢复二极管芯片之间采用低温键合实现连接。优选的，所述绝缘栅双极晶体管芯片以及快恢复二极管芯片正面的电极采用引线进行互连，并通过辅助电极引出模块外部，实现与所述外部电极端子的连接。优选的，所述外部电极端子与绝缘栅双极晶体管芯片以及快速恢复二极管芯片正面相应的电极采用低温键合实现连接。优选的，所述采用低温键合实现连接为所述低温键合的连接介质为银键合层。优选的，所述基板上表面为金属化层。优选的，所述基板为导电材料。另一方面，本专利技术实施例还提供了一种绝缘栅双极晶体管模块，包括基板；位于所述基板上面、所述模块内部的绝缘栅双极晶体管芯片、快恢复二极管芯片；模块外表面的外部电极端子；其中，所述外部电极端子与绝缘栅双极晶体管芯片以及快速恢复二极管芯片正面相应的电极采用低温键合实现连接。优选的，所述基板与所述绝缘栅双极晶体管芯片之间、基板与所述快恢复二极管芯片之间采用焊接实现连接。优选的，所述采用低温键合实现连接为所述低温键合的连接介质为银键合层。另一方面，本专利技术实施例还提供了一种绝缘栅双极晶体管模块的制作方法，其特征在于，所述方法包括提供基板，将绝缘栅双极晶体管芯片、快恢复二极管芯片采用低温键合方法键合到所述基板上；实现所述绝缘栅双极晶体管芯片以及快恢复二极管芯片与外部电极端子的连接。优选的，所述实现所述绝缘栅双极晶体管芯片以及快恢复二极管芯片与外部电极端子的连接为将所述绝缘栅双极晶体管芯片以及快恢复二极管芯片正面的电极采用引线进行互连，并通过辅助电极引出模块外部，实现与所述外部电极端子的连接。优选的，所述实现所述绝缘栅双极晶体管芯片以及快恢复二极管芯片与外部电极端子的连接为将外部电极端子采用低温键合方法键合到所述绝缘栅双极晶体管芯片以及快恢复二极管芯片正面相应的电极上。另一方面，本专利技术实施例还提供了一种绝缘栅双极晶体管模块的制作方法，其特征在于，所述方法包括提供基板，将绝缘栅双极晶体管芯片、快恢复二极管芯片连接到所述基板上；将外部电极端子采用低温键合方法键合到所述绝缘栅双极晶体管芯片以及快恢 复ニ极管芯片正面相应的电极上。优选的，所述将绝缘栅双极晶体管芯片、快恢复ニ极管芯片连接到所述基板上 为将绝缘栅双极晶体管芯片、快恢复ニ极管芯片采用焊接方法固定到所述基板上。与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点本专利技术实施例提供的绝缘栅双极 晶体管模块，由于在基板与所述绝缘栅双极晶体管芯片之间、基板与所述快恢复ニ极管芯 片之间采用低温键合实现连接，取代了现有技术中采用锡银焊料进行焊接的连接方式，使 得模块的可靠性大大提高。另ー方面，采用低温键合的连接方式，不需要衬板等材料，制作 模块所需要的材料和零部件更少，使得模块结构更加简单，提高了器件的可靠性。附图说明通过附图所示，本专利技术的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中 相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示 出本专利技术的主旨。图1为现有技术中的IGBT模块示意图；图2为本专利技术提供的IGBT模块第一实施例示意图；图3为本专利技术提供的IGBT模块第二实施例示意图；图4为本专利技术提供的IGBT模块第三实施例示意图；图5为本专利技术提供的IGBT模块第四实施例示意图。1100-基板；1200-锡银焊层；1300-衬板；1410-IGBT 芯片；1411-IGBT芯片的栅极；1412-IGBT芯片的发射极；1413-IGBT 芯片的集电极；1420-FRD 芯片；1421-FRD芯片阳极；1422-FRD芯片阴极；1500-粗铝线；1600-辅助电极；1700-PCB; 1810-栅极端子；1820-发射极端子；1830-集电极端子；2100-绝缘基板；2100'-导电基板；2110-基板上表面图案金属化层；2120-基板上表面单面金属化层；2200-锡银焊层；2410-IGBT 芯片；2411-IGBT 芯片栅极；M12-IGBT芯片发射极；M13-IGBT芯片集电极；2420-FRD 芯片；2421-FRD 芯片阳极； 2422-FRD 芯片阴极；2500-引线；洸00_ 辅助电极；2700-PCB ；2810-栅极端子；2820-发射极端子； 2830-集电极端子；2900-银键合层具体实施例方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术 的具体实施方式做详细本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘国友，覃荣震，黄建伟，
申请(专利权)人：株洲南车时代电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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