[发明专利]DBC基板

说明书

技术领域

本发明属于电子制造领域，特别涉及一种DBC基板及应用该DBC基板的电子器件。

背景技术

对于功率型电子器件封装而言，基板除具备基本的布线（电互连）功能外，还要求具有较高的导热、绝缘、耐热、耐压能力与热匹配性能。因此，常用的MCPCB（金属核印刷电路板）难以满足功率型器件的封装散热要求；而对于LTCC和HTCC基板（低温或高温共烧陶瓷基板）而言，由于内部金属线路层采用丝网印刷工艺制成，易产生线路粗糙、对位不精准等问题。以DBC（直接键合铜-陶瓷基板）和DPC（直接镀铜-陶瓷基板）为代表的金属化陶瓷基板在导热、绝缘、耐压与耐热等方面性能优越，已成为功率型器件封装的首选材料，并逐渐得到市场的认可。

直接敷铜技术是利用铜的含氧共晶液直接将铜敷接在陶瓷上，其基本原理就是敷接过程前或过程中在铜与陶瓷之间引入适量的氧元素，在1065℃～1083℃范围内，铜与氧形成Cu-O共晶液，DBC技术利用该共晶液一方面与陶瓷基板发生化学反应生成CuAlO₂或CuAl₂O₄相，另一方面浸润铜箔实现陶瓷基板与铜板的结合。直接敷铜陶瓷基板由于同时具备铜的优良导电、导热性能和陶瓷的机械强度高、低介电损耗的优点，所以得到广泛的应用。在过去的几十年里，敷铜基板在功率电子封装方面做出了很大的贡献，这主要归因于直接敷铜基板具有如下性能特点：热性能好、电容性能、高的绝缘性能、Si相匹配的热膨胀系数、电性能优越以及载流能力强。

DBC（Direct Bonded Copper）绝缘导热基板,具有热阻低、结合强度高,便于印制图形,可焊性好等优点,近十年来已广泛应用于诸如GTR、IGBT、MCT等电力电子模块中。DBC基板便于将微电子控制芯片与高压大电流执行芯片封装在同一模块之中,从而缩短和减少内部引线,提高了模块的可靠性并为功率模块智能化(Smart Power)创造了工艺条件,同时热阻的显著降低便于模块向更大的功率发展。

DBC基板表面覆铜层版图的设计，直接影响着器件的散热特性、绝缘特性、电特性的稳定性、封装工艺的简易性及器件使用的可靠性。因此，如何做好DBC基板表面覆铜层版图设计，是IGBT器件封装设计的关键技术之一。

IGBT器件封装中，DBC基板版图设计主要受到IGBT器件封装体积、包含IGBT芯片数量、IGBT芯片的尺寸大小和版图结构、IGBT器件的电连接形式及IGBT器件的电压电流容量等因素影响限制。

现有满足四片IGBT芯片、两片FRD芯片并联需要的DBC版图设计见图1所示，其中芯片的排布和相互连接见图2所示。该版图针对栅极在IGBT芯片四角的芯片结构设计，满足四片IGBT芯片、两片FRD芯片并联连接需要，能够满足器件封装的散热、导电、绝缘、电磁兼容参数要求。但不足在于该版图设计仅针对栅极在IGBT芯片四角的芯片结构设计，对于栅极在IGBT芯片中间位置的芯片结构，采用该版图主要存在如下问题：

（1）栅极引线键合区的长度较短，键合过程中出现栅极键合线和发射极键合线交叉，两者之间的线距较近，难以满足栅极和发射极键合线间距要求，使用中容易出现栅极失效问题，器件的使用可靠性存在潜在风险。

（2）芯片发射极引线键合区铜层面积过小，使得键合线堆叠严重，键合连接难度大，参图3所示。

有鉴于此，有必要提供一种新型的DBC基板。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明解决的技术问题是提供一种DBC基板及应用该DBC基板的电子器件，该DBC基板兼容栅极在IGBT芯片中间位置和四角位置两种芯片，不仅能够满足器件封装的散热、导电、电磁兼容参数要求，而且键合工艺简单。

为解决上述的技术问题，本发明的技术方案是这样实现的：

一种DBC基板，包括绝缘层以及形成于该绝缘层上的金属层，所述的金属层包括2个第一IGBT芯片焊接区、2个第二IGBT芯片焊接区、2个FRD芯片焊接区以及键合区，所述的第一IGBT芯片焊接区、第二IGBT芯片焊接区和FRD芯片焊接区对称分布于所述键合区的两侧，位于所述键合区一侧的第一IGBT芯片焊接区、第二IGBT芯片焊接区和FRD芯片沿纵向排列，且第二IGBT芯片焊接区位于第一IGBT芯片焊接区和FRD芯片之间，其中，所述的键合区包括发射极引线键合区和栅极引线键合区，所述的栅极引线键合区的顶端与所述第一IGBT芯片焊接区的中心所在的水平线相交或相切，所述的栅极引线键合区的底端与第二IGBT芯片焊接区的中心所在的水平线相交或相切。