[发明专利]一种高散热性SiC的功率模块

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种高散热性SiC芯片的功率模块，属于SiC芯片功率模块的制造工艺领域。

背景技术

碳化硅（SiC），作为一种新型半导体材料，与Si相比，它在应用中具有诸多优势，其潜在的优点有：更低的导通电阻和导通损耗；更低的开关损耗，更快的开关速度；更高的介电常数，可承受更高的耐压；更优异的导热能力；更高的连续工作温度，超过400度；更优异的抗冲击能力和可靠；更高的电流密度，功率密度；正温度系数利于并联。SiC 所具有的卓越性能使其成为高频、大功率、耐高温、抗辐照的半导体器件的优选材料,可广泛应用于地面核反应堆的监控、石油勘探、环境监测及航空、航天、雷达、通信、大功率的电子转换器、多色光信息显示系统及光集成电路等领域中。

SiC芯片作为一种新型半导体材料，具有许多优点，但针对SiC功率模块的高温封装还有待解决一些技术难题，以便使SiC器件应用得以普及。传统的功率半导体封装技术是采用铅或无铅焊料把芯片底面焊接到覆铜陶瓷基板DBC上，芯片上表面与5-20mil铝线或者金线通过楔形焊接键合在一起，但这种方法在大功率、高温工作条件下缺乏可靠性，而且不具备足够的坚固性。SiC芯片的功率模块具有较高的工作温度，可高达600度（Si芯片的功率模块工作温度一般最高为175℃），故对基板的散热要求较高，而现有覆铜陶瓷基板DBC由于技术原因，上表面铜层厚度最厚一般为0.3mm，故如果直接将SiC芯片焊接在覆铜陶瓷基板DBC上，根本满足不了SiC芯片的散热。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种结构合理，安装使用方便，能满足SiC芯片的散热要求，提高SiC芯片功率模块的可靠性，操作简便易实现的高散热性SiC芯片的功率模块。

本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，一种高散热性SiC的功率模块，它包括SiC芯片、金属片、覆铜陶瓷基板、焊料及铜基板，所述的SiC芯片通过焊料焊接在金属片上，该金属片则通过焊料焊接在覆铜陶瓷基板的上表面铜层上，所述覆铜陶瓷基板的下表面铜层通过焊料焊料焊接在铜基板上。

本发明所述金属片为纯紫铜片、铜合金片或者其它导电性能好的金属片中的一种，且所述金属片具有与焊料有良好润湿性的特性。

所述的覆铜陶瓷基板包括上表面铜层、陶瓷层、下表面铜层，所述上表面铜层、陶瓷层和下表面铜层之间通过烧结形成一体，且中间的陶瓷层面积大于上下层的铜层面积；

所述的焊料包括焊片和焊膏。

本发明所述的金属片厚度在1-3mm之间，面积需大于焊接在其上的SiC芯片面积。

本发明通过在SiC芯片与覆铜陶瓷基板（DBC）之间焊接一片金属片来提高SiC芯片功率模块的散热性能；它具有结构合理，安装使用方便，可靠性强，能满足SiC芯片的散热要求，提高SiC芯片功率模块的可靠性，操作简便易实现等特点；可应用于量产型的半导体功率模块的焊接工艺。

附图说明

图1 是本发明所述SiC芯片的功率模块示意图。

具体实施方式

    下面将结合附图对本发明作详细的介绍：图1所示，本发明所述的一种高散热性SiC的功率模块，它包括SiC芯片9、金属片7、覆铜陶瓷基板DBC、焊料及铜基板1，所述的SiC芯片9通过焊料8焊接在金属片7上，该金属片7则通过焊料6焊接在覆铜陶瓷基板DBC的上表面铜层5上，所述覆铜陶瓷基板DBC的下表面铜层3通过焊料2焊料焊接在铜基板1上。

所述金属片7为纯紫铜片、铜合金片或者其它导电性能好的金属片中的一种，且所述金属片具有与焊料有良好润湿性的特性。

所述的覆铜陶瓷基板DBC包括上表面铜层5、陶瓷层4、下表面铜层3，所述上表面铜层5、陶瓷层4和下表面铜层3之间通过烧结形成一体，且中间的陶瓷层4面积大于上下层的铜层面积；

所述的焊料包括焊片和焊膏。

所述的金属片7厚度在1-3mm之间，面积需大于焊接在其上的SiC芯片面积。

具体的制作过程是：先将SiC芯片9通过焊料8焊接在金属片7上，然后再将金属片7通过焊料6焊接在覆铜陶瓷基板DBC上表面铜层5上，最后将覆铜陶瓷基板DBC下表面铜层3通过焊料2焊料焊接在铜基板1上。