[发明专利]功率模块绝缘灌胶方法，由该方法制作的功率模块及应用

说明书

本发明公开了一种功率模块绝缘灌胶方法，由该方法制作的功率模块及应用，方法包括：在完成功率模块的芯片、衬板、基板焊接后，通过清洗改善功率模块的表面状态；在焊接好的基板上安装管盖，芯片和衬板设置在由管盖与基板包围的空间内；将胶体注入至功率模块的内部，胶体的厚度满足覆盖衬板及芯片的下部，并曝露芯片的表面；对注入胶体的功率模块进行抽真空操作，使胶体内的气泡破裂分离；对功率模块进行胶体固化操作。本发明衬板不需要进行额外的预处理，不增加额外的时间、设备和人力成本，工艺简单、便于处理，能够简单、方便、低成本地解决高压模块绝缘的技术问题。

技术领域

本发明涉及功率半导体器件制造领域，尤其是涉及一种功率模块绝缘灌胶方法，由该方法制作的功率模块及应用。

背景技术

IGBT模块是一种广泛应用于电力电子领域的核心器件，如附图1和附图2所示是两种常见的高压IGBT模块结构示意图。其中，这两种模块具有的共同结构包括：芯片1、第一焊层2、第二焊层7、上覆铜层4、下覆铜层6、陶瓷层5，基板8、管盖9、功率端子10和键合线11，上覆铜层4、陶瓷层5和下覆铜层6一起构成衬板3。芯片1通过钎焊连接至衬板3、基板8，通过键合线11与功率端子10实现电流传输。为了使功率模块100的绝缘强度得到保证，不至于被击穿而导致模块失效，通常在功率模块中填充胶体（图中未示出）。

但是，当功率模块100的电压等级达到4.5KV及以上时，仅仅填充胶体已经远远满足不了绝缘要求。目前，常用的解决这种高压功率模块绝缘问题的方法是对衬板3进行优化设计或预处理，使衬板3上电场集中的地方电压降低，从而可以通过填充胶体来达到保护的目的。如附图1和附图2所示，分别展示了现有技术中两种对衬板3进行优化的方法。

如附图1所示，第一种方法在衬板3的边缘，以及一些电场强度较为集中的区域，通过溅射的方法沉积一层特殊的半导体胶体12。这种半导体胶体电阻很高，在高电场的作用下，可以产生一些很小的稳定的微弱电流，从而降低沉积区域的电场强度，使其在胶体的承受范围之内。这种方法会增加一道胶体涂覆的工序，引入新的设备，增加成本。

如附图2所示，另二种方法是对衬板3的覆铜层进行优化，从而降低电场集中的程度，在附图1中，对衬板3的覆铜层进行了微观结构的调整，上覆铜层4由一层材料变为两层，在两层之间的边缘区域进行了收缩或二次刻蚀等工艺，从而降低了局部的电场强度，使其在胶体的承受范围之内。但是这种方法会使工序复杂，较大地增加衬板的成本。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种功率模块绝缘灌胶方法、由该方法制作及应用的功率模块，以简单、方便、低成本地解决高压模块绝缘的技术问题。

为了实现上述发明目的，本发明具体提供了一种功率模块绝缘灌胶方法的技术实现方案，一种功率模块绝缘灌胶方法，包括以下步骤：

S101）在完成功率模块的芯片、衬板、基板焊接后，通过清洗改善所述功率模块的表面状态；

S102）在焊接好的所述基板上安装管盖，所述芯片和衬板设置在由所述管盖与所述基板包围的空间内；

S103）将胶体注入至所述功率模块的内部，所述胶体的厚度满足覆盖所述衬板及所述芯片的下部，并曝露所述芯片的表面；

S104）对注入胶体的所述功率模块进行抽真空操作，使所述胶体内的气泡破裂分离；

S105）对所述功率模块进行胶体固化操作。

本发明还具体提供了另一种功率模块绝缘灌胶方法的技术实现方案，另一种功率模块绝缘灌胶方法，包括以下步骤：

S101）在完成功率模块的芯片、衬板、基板焊接后，通过清洗改善所述功率模块的表面状态；

S102）在焊接好的所述基板上安装管盖，所述芯片和衬板设置在由所述管盖与所述基板包围的空间内；