一种碳化硅功率模块的耐高温封装结构及其封装方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114975290A(43)申请公布日2022.08.30(21)申请号202210453018.1H01L23/31(2006.01)(22)申请日2022.04.27H01L23/29(2006.01)H01L25/07(2006.01)(71)申请人东莞森迈兰电子科技有限公司H01L21/50(2006.01)地址523808广东省东莞市松山湖园区新H01L21/52(2006.01)竹路4号16栋302室11H01L21/56(2006.01)(72)发明人斯蒂夫·杨斯(74)专利代理机构南京利丰知识产权代理事务所(特殊普通合伙)32256专利代理师任立(51)Int.Cl.H01L23/13(2006.01)H01L23/367(2006.01)H01L23/14(2006.01)H01L23/04(2006.01)H01L23/10(2006.01)权利要求书2页说明书12页附图2页(54)发明名称一种碳化硅功率模块的耐高温封装结构及其封装方法(57)摘要本发明公开了一种碳化硅功率模块的耐高温封装结构，包括散热器、封装基板、DBC衬板、碳化硅芯片、功率端子、信号端子及封装外壳，封装基板上表面的一侧设有功率端子，另一侧设有信号端子，封装基板的下表面设有散热器，DBC衬板与封装基板的上表面连接，多个碳化硅芯片设置于DBC衬板上表面，碳化硅芯片、DBC衬板的上表面设有绝缘薄膜，绝缘薄膜上开设有碳化硅芯片的电极避让孔，多个碳化硅芯片之间通过铜片连接，封装基板外设有扣合碳化硅芯片的封装外壳；该封装结构简单，紧凑，耐高温，有效增强模块的使用寿命，稳定性提高，降低成本。CN114975290ACN114975290A权利要求书1/2页1.一种碳化硅功率模块的耐高温封装结构，其特征在于：包括散热器（1）、封装基板（2）、DBC衬板（3）、碳化硅芯片（4）、功率端子（5）、信号端子（6）及封装外壳，所述封装基板（2）上表面的一侧设有所述功率端子（5），另一侧设有所述信号端子（6），所述封装基板（2）的下表面设有所述散热器（1），所述DBC衬板（3）与所述封装基板（2）的上表面连接，多个所述碳化硅芯片（4）设置于所述DBC衬板（3）上表面与DBC衬板（3）连接，所述碳化硅芯片（4）、DBC衬板（3）的上表面设有绝缘薄膜，绝缘薄膜上开设有碳化硅芯片（4）的电极避让孔，多个所述碳化硅芯片（4）之间通过铜片（7）连接，所述封装基板（2）外设有扣合所述碳化硅芯片的封装外壳，其中，所述封装外壳包括分别设置于所述封装基板（2）上下两侧的上壳体（8）及下壳体（9），所述的上壳体（8）及下壳体（9）的两侧分别向外延伸形成定位耳（10），所述上壳体（8）与下壳体（9）通过定位耳（10）及螺栓固定，所述上壳体（8）上设有功率端子（5）、信号端子（6）的引出孔，所述下壳体（9）上设有通孔，所述散热器（1）与所述下壳体（9）相适配，所述散热器（1）的一端穿过所述下壳体（9）上的通孔并伸出下壳体（9）外。2.根据权利要求1所述的碳化硅功率模块的耐高温封装结构，其特征在于：所述封装基板（2）的两侧为锯齿形结构，所述下壳体（9）内设有锯齿形凹槽，所述封装基板（2）与所述下壳体（9）相适配。3.根据权利要求1所述的碳化硅功率模块的耐高温封装结构，其特征在于：所述封装基板（2）为铝碳化硅基板。4.根据权利要求1所述的碳化硅功率模块的耐高温封装结构，其特征在于：所述的DBC衬板（3）采用选用铜‑氧化铝‑铜的组合，各层的厚度分别为0.3、0.38、0.3mm。5.一种碳化硅功率模块的耐高温封装方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤1：使用粘合剂将散热器粘合在封装基板的下表面；所述粘合剂为导热硅胶材料；步骤2：先将第一焊料涂在封装基板上表面设计位置处，将DBC衬板精确按压于第一焊料上，至于真空炉内进行固化；所述第一焊料为Sn62Pb36Ag2材料；步骤3：通过钢网印刷的方式将第二焊料层印刷在DBC衬板铜板表面对应的焊接位置，将模块所需碳化硅芯片贴装于DBC衬板印刷的第二焊料层表面，将完成贴片的DBC半成品置于真空炉内，进行回流焊接；所述第二焊料层的焊料为Sn5Pb92.5Ag2.5材质；步骤4：通过清洗剂对焊接完成后的DBC半成品进行清洗，以保证碳化硅芯片表面清洁度；步骤5：在焊接好碳化硅芯片的DBC衬板上采用真空层压技术制备一层绝缘薄膜，绝缘薄膜制备在DBC衬板及碳化硅芯片需要绝缘的部位；步骤6：随后再次通过纳米银低温烧结技术将铜片与碳化硅芯片焊接，碳化硅芯片之间的走线替成铜片连接，将各个碳化硅芯片与DBC衬板连接起来，随后通过纳米银低温烧结技术将功率端子、信号端子焊接安装，形成完整的电路结构；步骤7：给焊