CN219040462U - 一种使用铝包铜线键合SiC芯片的半导体功率模块 - Google Patents
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Abstract
一种使用铝包铜线键合SiC芯片的半导体功率模块，包括半导体功率模块本体，所述半导体功率模块本体包括散热基板以及设置在散热基板上表面的金属化陶瓷衬底，且金属化陶瓷衬底的面积小于散热基板的面积，所述金属化陶瓷衬底背离散热基板的一侧面上设置有SiC芯片，且所述金属化陶瓷衬底的阳极通过键合至少一条铝包铜线与SiC芯片的发射极相连接，并在金属化陶瓷衬底背离散热基板的一侧面上还设置有功率端子；所述金属化陶瓷衬底的外侧通过密封胶粘合有外壳。本实用新型通过铝包铜线键合SiC芯片就让半导体功率模块具有更出色的热稳定性、更出色的机械性能，载流能力极大提升，从而满足半导体功率模块越来越高的功率密度以及开关频率要求。
Description
技术领域
本实用新型涉及半导体功率器件封装技术领域，尤其涉及一种使用铝包铜线键合SiC芯片的半导体功率模块。
背景技术
随着电子信息技术的飞速发展，半导体功率模块需要承受更高的功率密度和开关频率，并且由于工作环境长时间维持高温状态，因此SiC芯片被广泛应用，同时传统的铝线就成为限制系统性能稳定的瓶颈，而采用铜线作为键合材料也有很多工艺上的难点需要突破，因铜线本身易氧化和高硬度等特性,给引线键合工艺带来了很多不稳定因素,容易造成打线不粘、弹坑等失效模式。
为此设计一种使用铝包铜线键合SiC芯片的半导体功率模块，通过铝包铜线键合SiC芯片就能有效解决以上问题，柔软的铝包覆层为该材料提供了良好的结合性，而铜芯则具有优异的机械和热学性能，与SiC芯片结合能让半导体功率模块具有更出色的热稳定性、更出色的机械性能，载流能力极大提升。
发明内容
本实用新型提供一种结构简单，载流能力好，使用寿命长，热稳定性好，机械性能强的使用铝包铜线键合SiC芯片的半导体功率模块，旨在解决现有技术中功率模块热稳定性差，载流能力小等技术问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种使用铝包铜线键合SiC芯片的半导体功率模块，包括半导体功率模块本体，所述半导体功率模块本体包括散热基板以及设置在散热基板上表面的金属化陶瓷衬底，且金属化陶瓷衬底的面积小于散热基板的面积，通过设置在金属化陶瓷衬底四个角落处的螺丝孔将金属化陶瓷衬底固定在散热基板上，所述金属化陶瓷衬底背离散热基板的一侧面上设置有SiC芯片，该SiC芯片上的一端设置有发射极，发射极通过键合至少一条铝包铜线与金属化陶瓷衬底的阳极相连接，并在金属化陶瓷衬底背离散热基板的一侧面上还设置有功率端子；所述金属化陶瓷衬底的外侧通过密封胶粘合有外壳。
作为优选：所述散热基板上均匀开设有与金属化陶瓷衬底位置相对应的多个散热孔，并在散热基板的四个角落处开设有圆形的安装孔。
作为优选：所述金属化陶瓷衬底为多块，每块金属化陶瓷衬底由从上至下依次设置的第一金属层、中间陶瓷层、第二金属层组成，之间通过金属化陶瓷工艺制成。
作为优选：所述金属化陶瓷衬底的第一金属层和第二金属层均为铜层，且金属化陶瓷衬底的第二金属层通过焊料焊接在所述散热基板上。
作为优选：所述金属化陶瓷衬底的第一金属层上通过焊料焊接有至少一个功率端子。
作为优选：所述铜包铝线为铜芯和铝包覆层组成的复合键合线。
本实用新型通过铝包铜线键合SiC芯片就能有效解决以上问题，柔软的铝包覆层为该材料提供了良好的结合性，而铜芯则具有优异的机械和热学性能，与SiC芯片结合能让半导体功率模块具有更出色的热稳定性、更出色的机械性能，载流能力极大提升，从而满足半导体功率模块越来越高的功率密度以及开关频率要求。
本实用新型具有结构简单，载流能力好，使用寿命长，热稳定性好，机械性能强等诸多优点。
附图说明
图1为本实用新型的平面结构示意图。
图2为本实用新型的壳体底面结构示意图。
图3为本实用新型的侧面结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，但不作为本实用新型的限定。如图1所示，一种使用铝包铜线键合SiC芯片的半导体功率模块，包括半导体功率模块本体1，所述半导体功率模块本体1包括散热基板2以及设置在散热基板2上表面的金属化陶瓷衬底3，且金属化陶瓷衬底3的面积小于散热基板2的面积，通过设置在金属化陶瓷衬底3四个角落处的螺丝孔12将金属化陶瓷衬底3固定在散热基板2上，所述金属化陶瓷衬底3背离散热基板2的一侧面上设置有SiC芯片4，该SiC芯片4上的一端设置有发射极，发射极通过键合至少一条铝包铜线5与金属化陶瓷衬底3的阳极相连接，并在金属化陶瓷衬底3背离散热基板2的一侧面上还设置有功率端子6；所述金属化陶瓷衬底3的外侧通过密封胶7粘合有外壳8。
本实用新型通过设置在金属化陶瓷衬底外侧的外壳，用于保护金属化陶瓷衬底以及设置在金属化陶瓷衬底上的功率端子以及SiC芯片，通过背面连接的散热片可以大大提高整体的稳定性，铜线键合SiC芯片，与SiC芯片结合能让半导体功率模块具有更出色的热稳定性、更出色的机械性能，载流能力极大提升。
图2-3所示，所述散热基板2上均匀开设有与金属化陶瓷衬底3位置相对应的多个散热孔9，并在散热基板的四个角落处开设有圆形的安装孔10。
本实用新型在散热基板上开设有多个均匀的散热孔，可以提高整体的散热性，
所述金属化陶瓷衬底3为多块，每块金属化陶瓷衬底3由从上至下依次设置的第一金属层、中间陶瓷层、第二金属层组成，之间通过金属化陶瓷工艺制成。
所述金属化陶瓷衬底3的第一金属层和第二金属层均为铜层，且金属化陶瓷衬底的第二金属层通过焊料焊接在所述散热基板2上。
所述金属化陶瓷衬底3的第一金属层上通过焊料11焊接有至少一个功率端子6。
所述铜包铝线5为铜芯和铝包覆层组成的复合键合线。
其中第一金属层、中间陶瓷层和第二金属层通过金属化陶瓷工艺制成。该金属化陶瓷工艺包括直接键合铜工艺（DBC，或称直接覆铜工艺），活性金属钎焊（AMB）工艺，或其它合适的工艺。
传统的铝线键合工艺由于材料自身局限性，载流能力有限，越来越难以满足市场需要，而铜线键合工艺很不稳定。
本实用新型所设计的使用铝包铜线键合SiC芯片的半导体功率模块，使用铝包铜线键合SiC芯片就能有效解决以上问题，能让半导体功率模块具有更出色的热稳定性、更出色的机械性能，载流能力极大提升，从而满足半导体功率模块越来越高的功率密度以及开关频率要求。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型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，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.一种使用铝包铜线键合SiC芯片的半导体功率模块，包括半导体功率模块本体（1），其特征在于：所述半导体功率模块本体（1）包括散热基板（2）以及设置在散热基板（2）上表面的金属化陶瓷衬底（3），且金属化陶瓷衬底（3）的面积小于散热基板（2）的面积，通过设置在金属化陶瓷衬底（3）四个角落处的螺丝孔（12）将金属化陶瓷衬底（3）固定在散热基板（2）上，所述金属化陶瓷衬底（3）背离散热基板（2）的一侧面上设置有SiC芯片（4），该SiC芯片（4）上的一端设置有发射极，发射极通过键合至少一条铝包铜线（5）与金属化陶瓷衬底（3）的阳极相连接，并在金属化陶瓷衬底（3）背离散热基板（2）的一侧面上还设置有功率端子（6）；所述金属化陶瓷衬底（3）的外侧通过密封胶（7）还粘合有外壳（8）。
2.根据权利要求1所述的使用铝包铜线键合SiC芯片的半导体功率模块，其特征在于：所述散热基板（2）上均匀开设有与金属化陶瓷衬底（3）位置相对应的多个散热孔（9），并在散热基板的四个角落处开设有圆形的安装孔（10）。
3.根据权利要求2所述的使用铝包铜线键合SiC芯片的半导体功率模块，其特征在于：所述金属化陶瓷衬底（3）为多块，每块金属化陶瓷衬底（3）由从上至下依次设置的第一金属层、中间陶瓷层、第二金属层组成，之间通过金属化陶瓷工艺制成。
4.根据权利要求3所述的使用铝包铜线键合SiC芯片的半导体功率模块，其特征在于：所述金属化陶瓷衬底（3）的第一金属层和第二金属层均为铜层，且金属化陶瓷衬底的第二金属层通过焊料（11）焊接在所述散热基板（2）上。
5.根据权利要求4所述的使用铝包铜线键合SiC芯片的半导体功率模块，其特征在于：所述金属化陶瓷衬底（3）的第一金属层上通过焊料焊接有至少一个功率端子（6）。
6.根据权利要求1所述的使用铝包铜线键合SiC芯片的半导体功率模块，其特征在于：所述铝包铜线（5）为铜芯和铝包覆层组成的复合键合线。
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2022
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