CN108581168B - 一种散热芯片的固体焊接工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种散热芯片的固体焊接工艺，包括以下步骤：1）选取与芯片本体匹配的第一散热装置；2）散热芯片的装配：所述芯片本体和第一散热装置同时放置于热等静压机的密封舱内，对密封舱进行抽真空操作；经抽真空后在密封舱内注入惰性气体，采用热等静压工艺将芯片本体与第一散热装置固相连接；所述热等静压工艺中，加热温度为第一散热装置熔点温度的0.3～0.8倍。本发明的固体焊接工艺，制备出的散热芯片，散热性能好，空洞率低，整体使用性能高。

Description

一种散热芯片的固体焊接工艺

技术领域

本发明属于芯片封装加工技术领域，具体涉及一种散热芯片的固体焊接工艺。

背景技术

功率器件在电子、电力、高铁领域应用非常广泛，它们通常工作在高压、大电流的情况下，工作时自身发热和损耗很严重，应用环境恶劣，因此功率器件很容易发生失效，造成一定经济损失和事故。在功率器件的失效中，小部分是由于使用问题引起。大部分是由功率器件本身的工艺和质量问题引起的失效，而功率器件最常见的工艺和质量问题就是芯片的粘片空洞问题，粘片采用钎焊和共晶焊(如锡铅焊料、金锑合金片、锡银铜、锡铅银、导电胶等焊料)，这是一种液相焊接技术，在焊料固化过程，液态焊料中空气排出，造成焊接面形成大量空洞，这些空洞给功率器件留下了可靠性隐患。当空洞率超过一定比例时，在功率器件应用中，芯片下面的空洞处散热不好，形成局部“热点”，使器件热阻增大，“热点”处局部电场集中，造成功率器件芯片性能劣化，形成恶性循环，最终“热点”导致功率器件诱发二次击穿烧毁失效。

科研人员，花大量的时间都在研究如何降低功率器件芯片粘片空洞率，每年都有这方面的研究课题，产生大量的研究论文。但由于芯片液相粘片技术存在“天生”的固有缺点，在芯片粘片空洞率减少方面作用不大，效果不明显。迫切需要一种新工艺和新技术，来彻底解决功率器件的粘片空洞问题。这个问题解决了，功率器件热阻下降了，粘片空洞率大幅下降，功率器件的可靠性会大幅度提升。

因此功率器件芯片粘片的新技术和新工艺，有很好的经济效益和社会效益。许多电子厂都非常渴求这种新技术来解决困扰功率器件业界达几十年的技术难题。比如附图1中所示的现有技术中功率管芯片下锡铅粘结层的X光照片；图2中所示的功率管芯片下锡铅焊料的X 光照片；图3中所示的功率管芯片下锡铅焊料的剖面图；图4所示的电阻器端头锡铅焊料的剖面图；图5所示的表贴电感器锡铅焊料的剖面图。从图1-5均可看出，现有技术中，芯片粘片层中空洞大，而且空洞率较多，导致整个芯片使用中性能下降。现有技术中，这些空洞存在的根本原因是芯片形成过程中，散热不均，导致热堆积，形成的空洞，具体为芯片粘片时，粘片浆料中空气逸出，在粘接层中形成许多空洞，这些空洞在芯片工作时，形成局部“热岛”，导致热堆积，散热不均，影响器件可靠性。

发明内容

为了解决现有技术中芯片粘片空洞率高的不足，本发明提供了一种固体焊接工艺，通过采用热等静压工艺，解决了传统工艺中，芯片粘片时，在粘接层中易产生大量空洞的问题。

本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

一种散热芯片的固体焊接工艺，包括以下步骤：

1)选取与芯片本体匹配的第一散热装置；

2)散热芯片的装配：所述芯片本体和第一散热装置同时放置于热等静压机的密封舱内，对密封舱进行抽真空操作；经抽真空后在密封舱内注入惰性气体，采用热等静压工艺将芯片本体与第一散热装置固相连接，得到散热芯片；

所述热等静压工艺中，加热温度为第一散热装置熔点温度的0.3 倍～0.8倍。

进一步地，所述散热芯片的装配步骤中，所述密封舱中抽真空后，真空度为1×10^{- 3}Pa～20×10^-3Pa。

进一步地，所述散热芯片的装配步骤中，所述热等静压工艺中，对惰性气体加压，所述惰性气体的升压速度为0.7MPa/s～1.3MPa/s。

更进一步地，所述散热芯片的装配步骤中，所述热等静压工艺中，对惰性气体加压的同时对所述芯片本体与第一散热装置加热，加热时的升温速度为3℃/min～7℃/min。

进一步地，所述选取与芯片本体匹配的第一散热装置步骤具体为：

选取与芯片本体匹配的第一散热装置，且在所述芯片本体的上下侧均设置第一散热装置时，位于所述芯片本体下侧第一散热装置的散热性能大于位于所述芯片本体上侧第一散热装置的散热性能。

更进一步地，所述芯片本体与第一散热装置之间设有第一散热层。

进一步地，所述选取与芯片本体匹配的第一散热装置步骤具体为：

选取与芯片本体匹配的第一散热装置，在所述芯片本体的同一表面设置两个以及两个以上的第一散热装置，相邻的第一散热装置之间设有第二散热层。

进一步地，所述散热芯片的装配步骤后还包括第二散热装置的装配，所述第二散热装置的装配具体为：

在散热芯片的表面，放置第二散热装置，将第二散热装置与所述散热芯片装配连接。

更进一步地，所述第二散热装置与所述散热芯片通过共晶焊接工艺连接，所述第二散热装置与散热芯片之间通过铅锡合金浆料连接。

更进一步地，所述第二散热装置的外表面还镀有镀层。

本发明的有益效果：

本发明采用热等静压固态连接技术(Hot isostatic pressing) 对功率器件芯片进行粘片，第一次在国内把热等静压固态连接技术用于功率器件的生产中，由于这种新工艺采用了固相连接技术，焊接面采用固态扩散连接，不再采用传统的液相焊接工艺，解决了传统焊接工艺中芯片的焊接面中存在大量空洞的问题，把HIP(Hot isostatic pressing)技术成功用于功率器件的制造工艺中，几乎消除了芯片焊接面上的空洞，大幅度地减少了空洞率，降低了热阻，大幅地提高了功率器件的固有可靠性，解决了困扰功率器件业界达几十年的技术难题。

HIP(Hot isostatic pressing)连接的芯片强度高，而且各个方向气体压力相同，芯片不易发生变形，不受芯片形状的影响，能够严格的进行尺寸控制。

本发明中，由于采用了热等静压技术对散热板、金属片以及芯片等的连接，形成的固相连接，避免了热量的堆积，解决了现有技术中芯片散热不均、导致积热、芯片粘片形成空洞的问题，极大地提高了芯片的可靠性。

以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1为本发明提供的现有技术中功率管芯片下锡铅粘结层的X 光照片；

图2为本发明提供的现有技术中功率管芯片下锡铅焊料的X光照片；

图3为本发明提供的现有技术中功率管芯片下锡铅焊料的剖面图；

图4为本发明提供的现有技术中电阻器端头锡铅焊料的剖面图；

图5为本发明提供的现有技术中表贴电感器锡铅焊料的剖面图；

图6为本发明提供的一种散热性能好的芯片的结构示意图；

图7为本发明提供的实施例3中芯片用于功率管的剖面图；

图中：

1、芯片本体；2、第一金属片；3、第二金属片；4、第一散热板； 5、第二散热板；6、铜电极片；7、铜基座；8、保护层；9、第三金属片；10、第四金属片；11、保护膜。

具体实施方式

为进一步阐述本发明达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合实施例对本发明的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。

本实施例中，固体焊接工艺后形成的散热芯片为组装芯片，即在芯片本体1表面增加散热装置，增加芯片散热性能，避免芯片连接层之间的空洞率。

实施例1

参照附图6所示，本实施例中的工艺如下：

第一步，选取芯片本体1以及与芯片本体1相匹配的第一散热装置；第一散热装置可以为1个或者多个，本实施例中，第一散热装置为1个，其放置时，可以设于芯片本体1的任何一面。

第二步，对散热芯片进行装置；具体为，将芯片本体1和第一散热装置同时放置于热等静压机的密封舱内，对密封舱进行抽真空操作；经抽真空后在密封舱内注入惰性气体，采用热等静压工艺将芯片本体1与第一散热装置固相连接；

所述热等静压工艺中，加热温度为第一散热装置熔点温度的 0.3～0.8倍。

本实施例中，加热温度采用第一散热装置熔点温度的0.3～0.8 倍，此时的温度，适合第一散热装置原子的运动速度，能够有效保证第一散热装置与芯片本体1之间实现固相连接，而如果温度低于第一散热装置熔点温度的0.3倍时，温度过低，导致原子运动缓慢，扩散慢，焊接不牢固，固相连接后的芯片组装容易断开；当温度高于第一散热装置熔点温度的0.8倍时，温度太高，容易影响芯片本体1的性能，降低芯片后期的可靠性。

本实施例中，由于加热温度为第一散热装置熔点温度的0.3～0.8 倍，进而使得第一散热装置处于熔点接近值，进而便于第一散热装置与芯片本体1实现固相连接，避免了芯片本体1与第一散热装置之间连接层上的空洞，解决了芯片的粘结层之间局部热点问题。

本实施例中，第一散热装置熔点的位置，位于第一散热装置与芯片本体1接触的位置，便于第一散热装置与芯片本体1的固相连接。

当有若干个第一散热装置时，且若干个第一散热装置互相有固相连接时，熔点位置位于第一散热装置的周边，便于多个第一散热装置的互相固相连接。

本实施例中，散热芯片的装配步骤中，所述密封舱中抽真空后，真空度为1×10^-3Pa～20×10^-3Pa,采用这一范围的真空度，在进行热等静压之前，保证了密封舱内的真空，减少了杂质的进入，为后面的热等静压提高良好的工艺环境。

而惰性气体加压后，整个密封舱的压力为100MPa～120MPa,一方面，当加压后的压力处于100MPa～120MPa时，适合于多种散热装置热等静压的工艺要求，尤其适用于多种金属以及合金，增加了散热装置的种类。另一方面，如果真空度不达标，密封舱中有氧气、水汽和其它杂质，影响热等静压工艺的效果。

实施例2

参照附图6-7所示，本发明公开了一种散热芯片的固体焊接工艺，本实施例中的芯片本体1的上下均设有第一散热装置，所述第一散热装置分别为第一散热板4和第二散热板5。

具体包括以下步骤：

第一步，第一散热装置的形成：芯片本体1、第一金属片2、第一散热板4以及第二散热板5，芯片成品从上而下按照第一散热板4、第一金属片2、芯片本体1、第二金属片3和第二散热板5的顺序进行叠放，形成具有第一散热装置的芯片。

本实施例中，在第一散热装置与芯片本体1之间设置金属片作为第一散热层，有利于提高组装后芯片的散热性能。

本实施例中，第一金属片2和第二金属片3分别选用钼和钨制备而成。第一散热板4和第二散热板5分别采用固体材质制备而成。钼和钨的散热传热性能较好，故选用这两者作为第一散热层。

第二步，散热芯片的装配；将上述叠放好的具有第一散热装置的芯片，放入热等静压机的密封舱内，固定所述散热芯片，对密封舱进行抽真空操作；抽真空后，密封舱内的真空度为1×10^-3Pa，抽真空后在密封舱内注入惰性气体，惰性气体的纯度为99.99％；对通入惰性气体的密封舱进行热等加压和保温后，得到散热芯片；

所述热等加压具体为先对密封舱内的惰性气体加压，然后对散装芯片进行加热。

加热后的保温时间为1.5小时。

热等加压时，所述惰性气体的升压速度为0.7MPa/s，加压至 100MPa；升温速度为3℃/min；直至温度升至第一散热板4和第二散热板5熔点的0.3倍。

本实施例中，在芯片本体1上设置第一金属片2、第一散热板4 以及第二散热板5等第一散热装置，使得芯片本体1的上下均设置第一散热装置，同时每一面上的第一散热装置为两个，增大了芯片本体 1向外周的散热性能，尤其是采用金属，传热性好，使用中，将芯片本体1中产生的热量，均匀向外扩散。本实施例中，第一金属片2和第二金属片3作为第一散热层，增加了芯片的散热。

本实施例中，选用热等静压工艺实现上述芯片各层的连接，确保了各层之间的固相连接，避免了芯片之间的液体流出；同时结合散热板，提高了整个芯片的散热性能。热等静压工艺连接后的芯片，上下表面连接层之间热量均匀，无空洞，减少了热阻，进而芯片的热传导均匀，避免了粘接层空洞引起的局部热点集中，减少了二次击穿，提高了功率器件的可靠性。

与现有技术相比，本实施例中，芯片与金属片、散热板之间均通过热等静压实现了固相连接。一方面，与传统的液相连接相比，固相连接能够提高芯片与金属片、散热板之间的粘接强度，提升了芯片成品的强度；另一方面，通过这种连接方式，解决了现有技术中液相连接时的空洞问题，进而保证了芯片的质量，通过这样的设置，提升了芯片的整体质量以及芯片的可靠性。

实施例3

本实施例中一种散热芯片的固体焊接工艺，本实施例中，散热装置为4个，第一散热板4、第二散热板5、铜电极片6和铜基座7，其层设置于芯片本体1的上下表面，为了提升散热效果，本实施例中，在芯片本体1的上表面和下表面分别具备两种散热装置。

本实施例具体包括以下工艺：

第一步，芯片本体1预处理：对芯片本体1进行去杂质处理；

具体为将芯片本体1减薄到270um～360um，对芯片本体1上下表面分别进行抛光处理，同时采用等离子机对芯片的上下表面分别轰击 2分钟，完成预处理。通过预处理，将芯片表面的杂质去除，提高芯片的洁净度。由于芯片材质特殊，如果杂质过多，对芯片的可靠性有较大的影响。

第二步，散热装置的形成；在芯片本体1上放置第一金属片2、第一散热板4等形成具有散热装置的芯片，上述具有散热装置的芯片从上而下依次为：第一散热板4、第一金属片2、芯片本体1、第二金属片3和第二散热板5；

第三步，散热芯片的装配：将所述具有散热装置的芯片放入热等静压机的密封舱内，固定所述散热芯片，对密封舱进行抽真空操作；抽真空后，密封舱内的真空度为8×10^{- 3}Pa。

抽真空后，在密封舱内注入惰性气体，惰性气体的纯度为99.99％；对通入惰性气体的密封舱进行热等加压和保温后，得到散热芯片；

所述热等加压具体为先对密封舱内的惰性气体加压，然后对散装芯片进行加热。

热等加压时，惰性气体的升压速度为1MPa/s，利用惰性气体加压至压力106MPa；加热时，散热芯片的升温速度为5℃/min，此时，第一散热板4、第二散热板5熔点相近，故温度升至两个熔点温度的 0.3倍～0.8倍即可，选取中间最易操作的温度即可。

本实施例中，第一散热板4选用FeNi合金、第二散热板5选用柯阀基板，故此时的温度可以选用380℃～420℃之间。

加热后的保温时间为1.5小时。

第四步，共晶焊步骤；将散热芯片的上下表面分别通过铅锡浆料与铜电极片6、铜基座7进行共晶焊连接。

此时，第一散热板4和第二散热板5为第一散热装置，而铜电极片 6与铜基座7作为第二散热装置，第一散热装置与第二散热装置之间通过铅锡合金浆料粘接。

进一步地，本实施例中，在第一散热板4和第二散热板5远离芯片的一面设置第三金属片9和第四金属片10，第三金属片9和第四金属片 10分别通过第二步的装配以及第三步的热等加压与第一散热板4和第二散热板5固接，目的是增加散热性能。

此时，金属散热片相当于再增加一层散热装置，而散热装置数量的增加，进一步增大了芯片本体1内热量的散出，提高散热性能。

本实施例中，在散热芯片组装后，再采用传统的共晶焊焊接铜电极片6和铜基座7，不仅方便了焊接键合线和样品进行的再次共晶焊接片，而且便于整个芯片加工中的均匀散热。

同时，传统的共晶焊焊接技术具有成本低的特点，此时，由于组装的芯片散热技术好，故此时采用共晶焊焊接技术，虽然此技术有空洞存在，但是由于前期组装的散热芯片的整体散热性能优，故形成的散热芯片散热性能比现有技术焊接的芯片的散热性能强。

进一步地，本实施例中，采用PbSn合金镀层镀于铜电极片6的表面，生产出散热芯片后，再采用传统粘片浆料，把芯片通过锡铅浆料粘在不同的封装管壳和金属基板，使生产出的芯片的应用范围更广。

本实施例中，在多个散热装置之间增加浆料和金属层，由于芯片上下表面采用HIP技术(热等静电压技术)制做成带有无孔洞散热器的模块后，可以用铅锡合金很方便地把该芯片粘接在任何基板和封装外壳中。

本实施例中，将第二散热装置与第一散热装置通过散热层进行了连接，提高了整体的散热性能。

实施例4

本实施例中一种散热芯片的固体焊接工艺，本实施例中，散热装置为4个，第一散热板4、第二散热板5、铜电极片6和铜基座7，其层设置于芯片本体1的上下表面，为了提升散热效果，本实施例在芯片本体1的上表面和下表面分别具备两个散热装置。

本实施例具体包括以下工艺：

第一步，芯片本体1预处理：对芯片本体1进行去杂质处理；

具体为将芯片的后对减薄到270um～360um，芯片上下表面分别进行抛光处理，同时采用等离子机对芯片的上下表面分别轰击2分钟，完成预处理。通过预处理，将芯片表面的杂质去除，提高芯片的洁净度。由于芯片材质特殊，如果杂质过多，对芯片的使用效果等均有较大的影响。因为芯片表面的杂质，容易影响后期的装配连接，降低芯片的性能。

第二步，散热装置的形成；在芯片本体1上放置第一金属片2、第一散热板4等形成具有散热装置的芯片，上述具有散热装置的芯片从上而下依次为：第一散热板4、第一金属片2、芯片本体1、第二金属片3和第二散热板5；

第三步，散热芯片的装配：将所述具有第一散热装置的芯片放入热等静压机的密封舱内，固定所述散热芯片，对密封舱进行抽真空操作；抽真空后，密封舱内的真空度为14×10^-3Pa。

在密封舱内注入惰性气体，惰性气体的纯度为99.99％；对通入惰性气体的密封舱进行热等加压和保温后，得到散热芯片；此时，惰性气体纯度较高，避免了氧气、水分等的掺杂，进而能够保证热等静压工艺的正常进行。

所述热等加压具体为先对密封舱内的惰性气体加压，然后对散装芯片进行加热。

热等加压时，惰性气体的升压速度为1MPa/s，利用惰性气体加压至压力114MPa；加热时，散热芯片的升温速度为5℃/min，此时，第一散热板4、第二散热板5的熔点相近，故温度升至两个熔点温度的0.3倍～0.8倍即可，选取中间最易操作的温度即可。

本实施例中，第一散热板4选用FeNi合金、第二散热板5选用柯阀基板，故此时的温度可以选用380℃～420℃之间。

加热后的保温时间为2小时。

第四步，热等静压工艺连接第二散热装置；在上述散热芯片的上下表面分别放置铜电极片6、铜基座7，且在铜电极片6与散热芯片、铜基座7与散热芯片之间增加铅锡合金浆料，按照步骤三的热等静压工艺进行第二散热装置的装配，同时，此时热等静压工艺中的加热温度，应该是铜熔点的0.3倍～0.8倍，便于将铜电极片6与铜基座7与散热芯片的装配。

进一步地，可以在铜电极片6的上表面还设有金属镀层或合金镀层，使其与铅锡合金浆料与铜电极片6一起固相连接或者焊接，本实施例中，采用固相连接。

采用锡铅浆料，技术成熟，成本低。

本实施例中，第一金属片2和第二金属片3分别选用金属铅制备而成。

本实施例中，由于增加了铜电极片6和铜基座7，且铅锡合金浆料粘接时形成保护层8，保证了热量的均匀散出。

本实施例中，在芯片本体1的同一侧设置两个散热装置，使得芯片本体1上下的散热性能得到进一步的提升。

作为进一步改进，本实施例中，还可以将第二散热装置铜电极片 6或铜基座7直接与芯片本体1连接，即本实施例中，第二散热装置可以与芯片本体1连接，也可以与第一散热装置连接，还可以同时与芯片本体1和第一散热装置连接，进而实现对散热芯片散热效果的提升。

本实施例中，铜电极片6的长度<第三金属片9的长度<第一散热板 4的长度<第一金属片2的长度<芯片本体1的长度<第二金属片3的长度<第二散热板5的长度<第四金属片10的长度<铜基座7的长度。

通过上述长度的限定，使得整个芯片形成梯形结构，整体上，结构稳定性高于其他结构的芯片。

本实施例中，第一散热板4和第二散热板5为一种散热装置，铜电极片6和铜基座7作为另一种散热装置，实现辅助散热。形成后的芯片散热效果更好。

本实施例中，采用热等静压进行连接，铜电极片6和铜基座7与第三金属片9和第四金属片10连接更加牢固，实现的是固相连接，避免了作为连接层的第三金属片9和第四金属片10上空洞的产生，芯片本体1的热量散出更快。

实施例5

本实施例中一种散热芯片的固体焊接工艺，包括以下工艺：

第一步，第一散热板4以及第二散热板5的预处理，所述第一散热板4以及第二散热板5的预处理具体是：

将第一散热板4以及第二散热板5切割成需要的尺寸，对第一散热板4的上表面以及下表面依次进行抛光、等离子轰击；对第二散热板5 的上表面以及下表面依次进行抛光、等离子轰击。

第二步，散热装置的形成；在芯片本体1上放置第一金属片2、第一散热板4等形成具有散热装置的芯片，上述具有散热装置的芯片从上而下依次为：第一散热板4、第一金属片2、芯片本体1、第二金属片3和第二散热板5；

第三步，散热芯片的装配：将所述具有散热装置的芯片放入热等静压机的密封舱内，固定所述散热芯片，对密封舱进行抽真空操作；抽真空后，密封舱内的真空度为20×10^{- 3}Pa。

在密封舱内注入惰性气体，惰性气体的纯度为99.99％；对通入惰性气体的密封舱进行热等加压和保温后，得到散热芯片；

所述热等加压具体为先对密封舱内的惰性气体加压，然后对散装芯片进行加热。

热等加压时，惰性气体的升压速度为1.3MPa/s，利用惰性气体加压至压力120MPa；加热时，散热芯片的升温速度为7℃/min，直至温度升至第一散热板4以及第二散热板5熔点的0.8倍即可。

加热后的保温时间为4小时。

第四步，共晶焊步骤；将散热芯片的上表面从上而下放置PbSn 合金和铜电极片6，在所述散热芯片的下表面设置有铜基座7。然后采用共晶焊技术，将叠放的PbSn合金、铜电极片6、散热芯片以及铜基座7进行焊接。

本实施例中，共晶焊就是目前电子工业上最传统的焊料，芯片采用的二元或三元焊料，是一种液相焊，这就是共晶焊。最后通过共晶焊，一方面，散热性能提升；另一方面，便于芯片与其它器件的连接。

本实施例中的芯片包括PbSn合金镀层、铜电极片6、铜电极片6 与第三金属片9、第三金属片9、第一散热板4、第一金属片2、芯片本体1、第二金属片3、第二散热板5、第四金属片10、第四金属片 10与铜基座7之间的保护膜11以及铜基座7；上述部件从上而下依次叠加，形成本实施例中散热性能好的芯片，所述散热性能好的芯片，从上之下长度逐渐变大，为梯形结构。当选用上述材料时，热等静压工艺中，加热温度380～420℃。

本实施例中的散热性能好的芯片中，第一金属片2、第二金属片 3、第三金属片9以及第四金属片10均可以选用铅、钼或钨中的一种材质进行制备，第一散热板4采用FeNi合金制作而成，而第二散热板5采用柯阀基板制备而成，FeNi合金和柯阀基板具有成本低、导热性能好、材料匹配性能好的特点，故本实施例中选用这两种材料作为散热装置。

通过上述选材，使得整个芯片为金属结构，且各层之间可以实现固相连接，同时第一散热板4与第一金属片2以及第二散热板5与第二金属片3之间均形成全欧姆连接。采用全欧姆连接，具有接触电阻低、热阻低、空洞率少的优势。

本实施例，共晶焊步骤前，可以在铜电极片6的上表面还设有金属镀层或合金镀层，使其与铅锡合金浆料与铜电极片6一起焊接。通过镀层，方便后期的键合引线，便于进行电气连接。

本实施例中，还包括散热性能好的芯片制备完成后，在芯片的两侧分别进行二氧化硅膜的加入，通过加入二氧化硅膜，实现了对芯片的保护。

本实施例中，第一金属片2和第二金属片3分别选用金属铅制备而成。

本实施例中，由于增加了铜电极片6和铜基座7，且铅锡合金浆料粘接时形成保护层8，保证了热量的均匀散出。

本实施例中，铜电极片6的长度<第三金属片9的长度<第一散热板 4的长度<第一金属片2的长度<芯片本体1的长度<第二金属片3的长度 <第二散热板5的长度<第四金属片10的长度<铜基座7的长度。

通过上述长度的限定，使得整个芯片形成梯形结构，整体上，结构稳定性高于其他结构的芯片。

对比图1-5和7可知，本实施例中的芯片，空洞少，结构稳定，几乎没有空洞。

本发明中的工艺制备的芯片，二次共晶粘片层中的空洞，不直接与芯片连接，而是间接相连，避免了引空洞而导致的局部热点，提高了功率器件的固有可靠性。

本发明中，惰性气体为氩气、氦气、氮气等。

本发明中，将热等静压技术HIP(Hot isostatic pressing)用于功率器件的生产工艺中，这种新技术可用于所有功率器件，如大功率MOS管、IGBT、VDMOS管、大功率整流管、结型场效应管、大功率三极管、可控硅和部分集成电路(新增)等。

采用HIP技术生产出来的芯片，芯片带有上下电极板和固相接连材料，用户根据需要可灵活地选择不同的封装形式。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种散热芯片的固体焊接工艺，其特征在于，包括以下步骤：

1）选取与芯片本体（1）匹配的第一散热装置；

2）散热芯片的装配：所述芯片本体（1）和第一散热装置同时放置于热等静压机的密封舱内，对密封舱进行抽真空操作；经抽真空后在密封舱内注入惰性气体，采用热等静压工艺将芯片本体（1）与第一散热装置固相连接，得到散热芯片；

所述热等静压工艺中，加热温度为第一散热装置熔点温度的0.3倍～0.8倍。

2.根据权利要求1所述的一种散热芯片的固体焊接工艺，其特征在于，所述散热芯片的装配步骤中，所述密封舱中抽真空后，真空度为1×10^-3 Pa～20×10^-3 Pa。

3.根据权利要求1所述的一种散热芯片的固体焊接工艺，其特征在于，所述散热芯片的装配步骤中，所述热等静压工艺中，对惰性气体加压，所述惰性气体的升压速度为0.7MPa/s～1.3MPa/s。

4.根据权利要求3所述的一种散热芯片的固体焊接工艺，其特征在于，所述散热芯片的装配步骤中，所述热等静压工艺中，对惰性气体加压的同时对所述芯片本体（1）与第一散热装置加热，加热时的升温速度为3℃/min～7℃/min。

5.根据权利要求1所述的一种散热芯片的固体焊接工艺，其特征在于，所述选取与芯片本体（1）匹配的第一散热装置步骤具体为：

选取与芯片本体（1）匹配的第一散热装置，且在所述芯片本体（1）的上下两侧均设有第一散热装置，位于所述芯片本体（1）下侧第一散热装置的散热性能大于位于所述芯片本体（1）上侧第一散热装置的散热性能。

6.根据权利要求5所述的一种散热芯片的固体焊接工艺，其特征在于，所述芯片本体（1）与第一散热装置之间设有第一散热层。

7.根据权利要求1所述的一种散热芯片的固体焊接工艺，其特征在于，所述选取与芯片本体（1）匹配的第一散热装置步骤具体为：

选取与芯片本体（1）匹配的第一散热装置，在所述芯片本体（1）的同一表面设置两个以及两个以上的第一散热装置，相邻的第一散热装置之间设置第二散热层。

8.根据权利要求1-7之一所述的一种散热芯片的固体焊接工艺，其特征在于，所述散热芯片的装配步骤后还包括第二散热装置的装配，所述第二散热装置的装配具体为：

在散热芯片的表面，放置第二散热装置，将第二散热装置与所述散热芯片装配连接。

9.根据权利要求8所述的一种散热芯片的固体焊接工艺，其特征在于，所述第二散热装置与所述散热芯片通过共晶焊接工艺连接，所述第二散热装置与散热芯片之间通过铅锡合金浆料连接。

10.根据权利要求8所述的一种散热芯片的固体焊接工艺，其特征在于，所述第二散热装置的外表面还有金属层。

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