[实用新型]一种功率半导体器件

说明书

技术领域：

本实用新型涉及一种功率半导体器件。

背景技术：

如图1所示，现有功率半导体器件(如IGBT、MOS等)的内部基本结构由底板、绝缘覆铜基板(DBC)101、功率芯片102、铝线、灌封胶等组成，其中功率芯片通过焊接的方式固定在绝缘覆铜基板的上表面。

由于绝缘覆铜基板与焊点的热膨胀系数不匹配，在功率半导体器件服役时，焊点与绝缘覆铜基板之间会产生较大热应力；随着功率半导体器件服役过程的进行，功率芯片与绝缘覆铜基板之间的焊点会产生疲劳，即出现裂纹，裂纹的进一步扩展，会明显阻碍功率芯片的散热通路，最终造成功率芯片过热失效。

目前绝缘覆铜基板的上表面根据电气性能要求腐蚀有沟槽，绝缘覆铜基板与功率芯片的焊接面为平面；经过焊接工艺后，功率芯片通过焊片或焊膏焊接在绝缘覆铜基板上表面的相应位置，焊点的形状基本为平面结构。

发明内容：

本实用新型的目的是提供一种功率半导体器件，通过设置在基板上的凹坑，可以改善焊点在服役过程中的应力分布，减缓裂纹的扩展速度，从而提高功率半导体器件焊点的使用寿命。

本实用新型的目的是通过下述技术方案予以实现的。

一种功率半导体器件，包括功率芯片与基板，功率芯片焊接安装在所述基板的上表面并且功率芯片与基板形成电气连接，在功率芯片与基板焊接的地方形成焊点，在基板上设置有若干个凹坑，焊点填充在所述的凹坑里面。

上述基板是绝缘覆铜基板，凹坑是绝缘覆铜基板上表面的覆铜层经过腐蚀后形成的。

上述凹坑的形状为半球状或者部分球状。

上述绝缘覆铜基板上表面的覆铜层上设置有多个焊接区域，每个功率芯片对应着1个焊接区域，凹坑位于焊接区域的内部的4个角位处。

上述在焊接区域的每个角位处可以设置1个或者3个大小相同或者3个大小不同的凹坑。

上述功率芯片通过焊片焊接安装在所述绝缘覆铜基板上，焊点设置在焊片底面的4个角位处。

上述功率芯片可以是IGBT芯片或者是MOS芯片或者FRD芯片。

本实用新型与现有技术相比，具有如下效果：

1)在基板上设置有若干个凹坑，焊点填充在所述的凹坑里面，可以改善焊点在服役过程中的应力分布，减缓裂纹的扩展速度，增加焊点的功率循环次数，从而提高功率半导体器件焊点的使用寿命。

附图说明：

图1是现有功率半导体器件的立体图；

图2是实施例中功率半导体器件的立体图；

图3是实施例中绝缘覆铜基板第一种实施方式的结构示意图；

图4是实施例中绝缘覆铜基板第二种实施方式的结构示意图；

图5是实施例中绝缘覆铜基板第三种实施方式的结构示意图。

具体实施方式：

下面通过具体实施例并结合附图对本实用新型作进一步详细的描述。

如图2所示，本实施例是一种功率半导体器件，包括功率芯片1与基板2，功率芯片1焊接安装在所述基板2的上表面并且功率芯片1与基板2形成电气连接，在功率芯片1与基板2焊接的地方形成焊点，在基板2上设置有若干个凹坑20，焊点填充在所述的凹坑20里面。所述的基板2是绝缘覆铜基板，凹坑20是绝缘覆铜基板上表面的覆铜层经过腐蚀后形成的。凹坑深度不及覆铜层的厚度，即凹坑没有贯穿绝缘覆铜基板上表面的覆铜层，凹坑20的形状为半球状或者部分球状。针对功率芯片焊点热应力比较集中的位置，以及初始裂纹的扩展方向，现采用在绝缘覆铜基板表面增加凹坑(Dimple)的方法来阻碍裂纹的快速扩展，所述凹坑(Dimple)的存在会改变焊点应力场的分布，阻碍裂纹的进一步扩展，增加焊点的功率循环次数，延长焊点的使用寿命。

绝缘覆铜基板上表面的覆铜层上设置有多个焊接区域21，每个功率芯片1对应着1个焊接区域21，凹坑20位于焊接区域21的内部的4个角位处。

如图3所示，在焊接区域21内部的每个角位处设置1个凹坑20。

如图4所示，在焊接区域21内部的每个角位处设置3个大小相同的凹坑20。

如图5所示，在焊接区域21内部的每个角位处设置3个大小不同的凹坑20。

功率芯片1通过焊片3焊接安装在所述绝缘覆铜基板上，焊点设置在焊片3底面的4个角位处。同样的，功率芯片1可以通过焊膏焊接在所述绝缘覆铜基板上。

所述的功率芯片1可以是IGBT芯片或者是MOS芯片或者FRD芯片。

以上实施例为本发明的较佳实施方式，但本发明的实施方式不限于此，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。