[发明专利]一种绝缘栅双极晶体管模块的封装方法及模块

说明书

本发明提供一种绝缘栅双极晶体管模块的封装方法及模块，通过在散热基板上加工容纳槽，在散热基板上构造有容纳槽的一侧添加焊料，将衬底覆盖在焊料上，衬底结合面的边线沿投影方向的投影线位于容纳槽的开口的边线沿投影方向的投影线所围成的范围内，投影方向为垂直于衬底结合面的方向，再熔化焊料以形成位于凹弧面上且至少部分地位于容纳槽内的焊层，使得在衬底结合面的边线附近，衬板与散热基板之间的焊层的厚度增加，即散热基板和衬底之间在边缘位置处的焊层的厚度增加，使散热基板与覆盖在焊层上的衬底充分结合，避免在做高低温冲击试验、温度循环等温度急剧变化的可靠性试验极易出现边缘开裂、断层的现象，改善IGBT模块的可靠性。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种绝缘栅双极晶体管模块的封装方法及模块。

背景技术

IGBT(Insulate-Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极晶体管)模块在现实应用中最易出现的失效现象就是热失效，因此对IGBT模块的散热措施显得极其重要。

IGBT模块的金属基板(铜基板或铝碳化硅基板)就是一种很好的冷却方式，如图1，IGBT结构由下往上分别是散热器1、导热脂2、金属基板3、焊层4、 DCB衬底(Direct CopperBonding，直接铜键合衬底)5，芯片焊层6、芯片7、键合线(栅极铝线)8、硅胶9、母线端子10。其中，散热器1用于冷却介质，为芯片7提供散热渠道，外部安装；导热脂2用于填补散热器与金属基板之间的微小缝隙，增加散热面积；金属基板3，用于更好的将芯片的热量传导出去；焊层4用于将DCB衬底与金属基板焊接在一起，起到物理连接及电性连接；DCB 衬底5，主要起电器件与冷却介质之间的电气绝缘、内部电路桥接、散热等作用；芯片焊层6，起到物理连接及电性连接的作用；芯片7为IGBT芯片；键合线(栅极铝线)8，用于实现芯片与铜布线、铜布线与引脚之间的电性连接；硅胶9，作为塑封料，用于保护芯片及内部连接不受到外部影响以及绝缘的作用；母线端子 10，使芯片电极与外部实现电性连接。

为了更好的散热，金属基板3必须与散热器1有良好的接触，但是在封装过程中的焊接工艺时，因热胀冷缩的机理会造成金属基板3往DCB衬底方向变形的现象，这样与散热器1安装时就会出现很大的缝隙导致散热不均的现象。为解决此现象，如图2所示，大多数厂商都会制作带有一定弧度的金属基板13，即单面弧形结构，这样在焊接工艺时金属基板13表面往DCB衬底方向变形，弧面渐渐变平，但是，并非完全变平，会有一定向下的弧度，这样的话，焊层12(锡膏或银浆)过锡炉溶化时会往低处流，造成DCB衬底11与金属基板13接触的边缘位置的焊层厚度较薄，底部较厚的情况。这样在做高低温冲击试验、温度循环等温度急剧变化的可靠性试验极易出现边缘开裂、断层的现象，即导致模块可靠性差。

发明内容

为解决现有技术中IGBT模块可靠性差的技术问题，本发明提供一种绝缘栅双极晶体管模块的封装方法及模块，具体方案如下：

一种绝缘栅双极晶体管模块的封装方法，包括以下步骤：

在散热基板的凹弧面上构造容纳槽；

在散热基板上构造有容纳槽的一侧添加焊料；

在所述焊料上覆盖衬底，衬底结合面的边线沿投影方向的投影线位于容纳槽的开口的边线沿投影方向的投影线所围成的范围内，所述投影方向为垂直于衬底结合面的方向；

熔化焊料以形成位于凹弧面上且至少部分地位于所述容纳槽内的焊层。

进一步的，在散热基板上构造有容纳槽的一侧添加焊料，包括：

在散热基板的凹弧面上以及容纳槽内添加焊料。

进一步的，在散热基板上构造有容纳槽的一侧添加焊料，包括：

仅在散热基板的凹弧面上添加焊料，所述焊料的剂量使得焊料被熔化后能够溢流至容纳槽内。