CN110491857A - 一种适用于高压功率器件模块封装的dbc结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于高压功率器件模块封装的DBC结构，包括中陶瓷绝缘层，所述中陶瓷绝缘层的两侧分别设置有上铜层和下铜层，所述上铜层上设置有耐高温绝缘介质层。本发明在进行芯片与DBC焊接时，芯片被固定在DBC上铜层的凹面内部，芯片位置将不再会出现偏移，提高芯片贴片的良率以及整个工艺过程的成品率以及最终产品的可靠性，采用本DBC结构在进行模块封装，在封装工艺后都可以进行高压测试，提前发现不良产品，提前处理，降低封装成本。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，具体为一种适用于高压功率器件模块封装的DBC结构。
背景技术
DBC(铜直接键合)作为功率器件模块封装的关键配件，通常由上铜层、中陶瓷绝缘层及下铜层组成，其主要作用包括实现多芯片以不同拓扑结构互联、实现器件的电气隔离、作为器件的主要散热通道等。其中，DBC下铜层通常通过焊料被焊接在模块的底板上，主要用于实现DBC与底板间的连接。上铜层通常通过焊料与功率器件芯片背面金属相连，实现多芯片以不同拓扑结构互联。
因为芯片背面与DBC上铜层连接的面为一平面，现有DBC上铜层表面与芯片接触区域及周边(器件的电气隔离以外)通常被设计制造为一个平面，具体如图1所示。
在模块封装的过程的芯片与DBC焊接时，由于DBC上铜层表面平滑，经常会出现芯片偏移预定位置，影响后续工艺过程，严重的甚至会导致产品失效，抬高了产品失效率，增加封装成本。
随着新材料以及新的芯片技术发展，尤其SiC材料以及工艺技术的发展，芯片耐压在提高，相同规格的芯片尺寸在减小，相同耐压的SiC功率器件的终端尺寸远小于Si器件，这就给器件模块封装过程中的测试带来一定的困难。因为DBC上铜层表面与芯片接触区域及周边(器件的电气隔离以外)为一个平面，当与芯片背面焊接后进行高压测试时，在芯片周边将产生高压电弧，又因为芯片终端尺寸小，很容易通过芯片周边使芯片高压击穿，从而损坏芯片。因此，目前的高压器件，尤其是SiC高压功率器件，在模块封装过程中，直到灌胶后才进行高压测试，在灌胶前都只是进行高压以外的测试，即使器件耐压出现问题也无法检测，使得封装成本大为增加。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于高压功率器件模块封装的DBC结构，在进行芯片与DBC焊接时，芯片被固定在DBC上铜层的凹面内部，芯片位置将不再会出现偏移，提高芯片贴片的良率以及整个工艺过程的成品率以及最终产品的可靠性，采用本DBC结构在进行模块封装，在封装工艺后都可以进行高压测试，提前发现不良产品，提前处理，降低封装成本，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种适用于高压功率器件模块封装的DBC结构，包括中陶瓷绝缘层，所述中陶瓷绝缘层的两侧分别设置有上铜层和下铜层，所述上铜层上设置有耐高温绝缘介质层。
优选的，所述上铜层的焊面上设置有至少一个用于放置芯片的凹面，所述耐高温绝缘介质层设置在所述凹面四周侧面上。
优选的，所述凹面的深度比焊片厚度与芯片厚度之和小1～2㎜。
优选的，所述凹面的形状与芯片的形状相同，所述凹面的尺寸比芯片的尺寸大0.5～1㎜。
优选的，所述耐高温绝缘介质层固定粘结在在所述上铜层焊面上，所述耐高温绝缘介质层设置有至少一个，所述耐高温绝缘介质层上设置有焊孔。
优选的，所述焊孔与所述上铜层相连通。
优选的，所述焊孔的深度比焊片厚度与芯片厚度之和小1～2㎜。
优选的，所述焊孔的形状与芯片的形状相同，所述焊孔的尺寸比芯片的尺寸大0.5～1㎜。
优选的，所述耐高温绝缘介质层的耐压值高于芯片的耐压值。
优选的，所述耐高温绝缘介质层的耐温度大于模块封装过程的焊接最高温度。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
采用本DBC结构在进行芯片与DBC焊接时，芯片被固定在DBC上铜层的凹面内部，芯片位置将不再会出现偏移，提高芯片贴片的良率以及整个工艺过程的成品率以及最终产品的可靠性。
采用本DBC结构在进行模块封装，在封装工艺后都可以进行高压测试，提前发现不良产品，提前处理，降低封装成本。
附图说明
图1为现有技术中的DBC结构示意图；
图2为本发明的一种DBC结构示意图；
图3为本发明的图2的剖视示意图；
图4为本发明的一种DBC结构与芯片焊接示意图；
图5为本发明的另一种DBC结构示意图；
图6为本发明的图5的剖视示意图；
图7为本发明的另一种DBC结构与芯片焊接示意图。
图中：1、上铜层；2、中陶瓷绝缘层；3、下铜层；4、凹面；5、耐高温绝缘介质层；6、焊孔。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
请参阅图2-4，本发明提供一种技术方案：
一种适用于高压功率器件模块封装的DBC结构，包括中陶瓷绝缘层2，中陶瓷绝缘层2的两侧分别设置有上铜层1和下铜层3，上铜层1上设置有耐高温绝缘介质层5。
上铜层1的焊面上设置有至少一个用于放置芯片的凹面4，耐高温绝缘介质层5设置在凹面4四周侧面上，凹面4的深度比焊片厚度与芯片厚度之和小1～2㎜，凹面4的形状与芯片的形状相同，凹面4的尺寸比芯片的尺寸大0.5～1㎜。
耐高温绝缘介质层5的耐压值高于芯片的耐压值，耐高温绝缘介质层5的耐温度大于模块封装过程的焊接最高温度。
实施例2
请参阅图5-7，与实施例1不同之处在于：
耐高温绝缘介质层5固定粘结在在上铜层1焊面上，耐高温绝缘介质层5设置有至少一个，耐高温绝缘介质层5上设置有焊孔6，焊孔6与上铜层1相连通，焊孔6的深度比焊片厚度与芯片厚度之和小1～2㎜，焊孔6的形状与芯片的形状相同，焊孔6的尺寸比芯片的尺寸大0.5～1㎜。
综上所述，本发明与传统DBC的主要区别在于本DBC机构的上铜层1表面增加了固定芯片位置的凹面4以及凹面4周围的耐高温绝缘介质层2或上铜层1表面包含若干焊孔6的耐高温绝缘介质层2。凹面4或焊孔6的存在是为了固定芯片位置，避免芯片贴片时芯片的偏移。凹面4或焊孔6四周的耐高温绝缘介质层2可以避免高压测试时芯片的击穿，由于这种结构在DBC生产过程中形成，不会增加封装工艺复杂性，所以这该DBC结构可以提高封装效率，减小封装成本。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种适用于高压功率器件模块封装的DBC结构，包括中陶瓷绝缘层(2)，其特征在于：所述中陶瓷绝缘层(2)的两侧分别设置有上铜层(1)和下铜层(3)，所述上铜层(1)上设置有耐高温绝缘介质层(5)。
2.根据权利要求1所述的一种适用于高压功率器件模块封装的DBC结构，其特征在于：所述上铜层(1)的焊面上设置有至少一个用于放置芯片的凹面(4)，所述耐高温绝缘介质层(5)设置在所述凹面(4)四周侧面上。
3.根据权利要求2所述的一种适用于高压功率器件模块封装的DBC结构，其特征在于：所述凹面(4)的深度比焊片厚度与芯片厚度之和小1～2㎜。
4.根据权利要求3所述的一种适用于高压功率器件模块封装的DBC结构，其特征在于：所述凹面(4)的形状与芯片的形状相同，所述凹面(4)的尺寸比芯片的尺寸大0.5～1㎜。
5.根据权利要求1所述的一种适用于高压功率器件模块封装的DBC结构，其特征在于：所述耐高温绝缘介质层(5)固定粘结在在所述上铜层(1)焊面上，所述耐高温绝缘介质层(5)设置有至少一个，所述耐高温绝缘介质层(5)上设置有焊孔(6)。
6.根据权利要求5所述的一种适用于高压功率器件模块封装的DBC结构，其特征在于：所述焊孔(6)与所述上铜层1相连通。
7.根据权利要求6所述的一种适用于高压功率器件模块封装的DBC结构，其特征在于：所述焊孔(6)的深度比焊片厚度与芯片厚度之和小1～2㎜。
8.根据权利要求7所述的一种适用于高压功率器件模块封装的DBC结构，其特征在于：所述焊孔(6)的形状与芯片的形状相同，所述焊孔(6)的尺寸比芯片的尺寸大0.5～1㎜。
9.根据权利要求1所述的一种适用于高压功率器件模块封装的DBC结构，其特征在于：所述耐高温绝缘介质层(5)的耐压值高于芯片的耐压值。
10.根据权利要求1所述的一种适用于高压功率器件模块封装的DBC结构，其特征在于：所述耐高温绝缘介质层(5)的耐温度大于模块封装过程的焊接最高温度。
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