專利名稱：一種用于絕緣柵雙極型晶體管模塊的基板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于半導(dǎo)體封裝以及功率模塊領(lǐng)域，具體地說是一種用于絕緣柵雙極
型晶體管模塊的基板。
背景技術(shù)：
絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)模塊的結(jié)構(gòu)如圖1所示，它主要由基板1、直接敷銅基 板(DBC)4、絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)芯片2、二極管芯片3和功率端子5等部分組成，其 中基板1和直接敷銅基板4通過釬焊結(jié)合，絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)芯片2和直接敷銅 基板4通過釬焊結(jié)合。通常絕緣柵雙極型晶體管模塊應(yīng)用于大電流和高電壓的情況。它在 工作的時候，有很大的功耗。但是絕緣柵雙極型晶體管模塊中各芯片的結(jié)溫一般不能超過 15(TC，所以模塊工作的時候需要有很好的散熱，以盡量來減小模塊的熱阻。 間隙的增大，會增大接觸熱阻，進而導(dǎo)致芯片結(jié)溫的升高，帶來的后果是影響芯片 壽命甚至直接失效。間隙與接觸熱阻之間的關(guān)系可用如下的公式3和公式4表示。 公式4 :rcsth = l/hcA 上述公式3和公式4中各符號含義如下
3[0020] h?！佑|系數(shù) Lg——接觸間隙 kA—一直接敷銅基板敷銅導(dǎo)熱系數(shù) kB—一基板導(dǎo)熱系數(shù) kf—一導(dǎo)熱脂或空氣導(dǎo)熱系數(shù) A——接觸區(qū)域總面積 Ac—一接觸有效面積 Av—一導(dǎo)熱脂或空氣有效面積 根據(jù)公式3和公式4可知，當間隙Lg增大的時候，r^th也隨著增加，而且由于空氣 或者導(dǎo)熱脂的導(dǎo)熱系數(shù)很小，大大增加了接觸熱阻r^th。這樣根據(jù)公式l，芯片的結(jié)溫就升 高了。 現(xiàn)解決這種上述問題的方法盡量選用直接敷銅基板4和基板1熱膨脹系數(shù)相匹 配的材料，比如基板1使用熱膨脹系數(shù)是6e-6/k的AlSiC材料，AlSiC材料的熱膨脹系數(shù) 和直接敷銅基板4中間層材料A1N(氮化鋁)或A1203的熱膨脹系數(shù)很接近，它們之間的回 流焊接就不會出現(xiàn)從圖2變到圖3哪樣的變形，這樣就能降低模塊安裝的接觸熱阻。但是 現(xiàn)有這種方法的缺點是使用新材料帶來制造成本的上升。

發(fā)明內(nèi)容本實用新型要解決的是現(xiàn)有絕緣柵雙極型晶體管模塊基板使用時間短和因使用 新材料而帶來的制造成本高的問題。 本實用新型的技術(shù)實施方案是它包括基板和直接敷銅基板，基板具有一定的預(yù) 變形結(jié)構(gòu)。預(yù)變形結(jié)構(gòu)有二種，一種是弧形彎曲的預(yù)變形結(jié)構(gòu)，且向直接敷銅基板方向彎 曲；另一種是基板的直接敷銅基板焊接面為平面、基板的安裝面為曲面的預(yù)變形結(jié)構(gòu)。 本實用新型的優(yōu)點是通過對基板進行一定的預(yù)變形，使得它在通過高溫回流焊 接后，基板的安裝面回復(fù)到平面。這不僅可以做到在不改變材料的情況下，達到了減小接觸 熱阻的作用，大大延長模塊的使用壽命，而且也是一種比較經(jīng)濟的制造方法。

圖1表示絕緣柵雙極型晶體管模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2表示原普通平面基板釬焊前的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3表示原普通平面基板釬焊后變形的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖4表示本實用新型實施例一基板釬焊前的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖5表示本實用新型實施例一基板釬焊后的結(jié)構(gòu)示意圖 圖6表示本實用新型實施例二基板釬焊前的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖7表示本實用新型實施例二基板釬焊后的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
現(xiàn)結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明。 實施例一 如圖4和圖5所 ，本實用新型包括基板1和直接敷銅基板4，直接敷銅基板4和基板1之間是釬焊焊接?；?具有一定的預(yù)變形結(jié)構(gòu)。該基板1的預(yù)變形結(jié) 構(gòu)是弧形彎曲的預(yù)變形結(jié)構(gòu)，且向直接敷銅基板5方向弧形彎曲。如用兩面都是平整的平 面普通基板進行彎曲，彎曲的時候，按要求控制弧形彎曲預(yù)變形基板的彎曲度。彎曲度控制 的原則是弧形彎曲預(yù)變形基板應(yīng)在高溫回流焊接后正好變平。確定具體彎曲度的方法是 通過實驗或有限元方法計算獲得。對長度為100mm的弧形彎曲預(yù)變形基板，彎曲程度控制 在弧頂高出邊端d = 0. lmm-O. 25mm之間。 實施例二如圖6和圖7所示，本實用新型包括基板1和直接敷銅基板4，直接敷 銅基板4和基板1之間是釬焊焊接?；?具有一定的預(yù)變形結(jié)構(gòu)，該基板的預(yù)變形結(jié)構(gòu) 是基板1的直接敷銅基板4焊接面呈平面、基板1的安裝面6呈曲面的預(yù)變形結(jié)構(gòu)。這種 基板1在進行加工的時候，對基板1的釬焊面加工成平面，安裝面6加工成一定曲率的曲 面。曲面的曲率按要求確定。曲率的確定通過實驗或有限元方法計算獲得。對于100mm的 基板，安裝面6的曲面頂部控制在高于邊端a = 0. lmm-O. 3mm之間。 本實用新型中的絕緣柵雙極型晶體管英文全稱是insulted gatebipolar transistor,縮寫為IGBT。直接敷銅基板英文全稱是directbonded copper縮寫為DBC。
權(quán)利要求一種用于絕緣柵雙極型晶體管模塊的基板，包括基板和直接敷銅基板，其特征在于基板具有預(yù)變形結(jié)構(gòu)，基板的預(yù)變形結(jié)構(gòu)是弧形彎曲的預(yù)變形結(jié)構(gòu)，且向直接敷銅基板方向彎曲，基板的直接敷銅基板焊接面呈平面、基板的安裝面呈曲面的預(yù)變形結(jié)構(gòu)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于絕緣柵雙極型晶體管模塊的基板，其特征在于弧形 彎曲預(yù)變形基板的彎曲度按要求確定，對于長度為100mm的弧形彎曲預(yù)變形基板，彎曲程 度控制在弧頂高出邊端d = 0. lmm-0. 25mm之間。
3. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于絕緣柵雙極型晶體管模塊的基板，其特征在于 曲面的曲率按要求確定，對于100mm的基板，安裝面的曲面頂部控制在高于邊端a = 0. lmm_0. 3mm之間。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于絕緣柵雙極型晶體管模塊的基板，其特征在于直接 敷銅基板和基板之間是釬焊焊接的。
專利摘要本實用新型公開了一種用于絕緣柵雙極型晶體管模塊的基板，它包括基板和直接敷銅基板，基板具有一定的預(yù)變形結(jié)構(gòu)。預(yù)變形結(jié)構(gòu)有二種，一種是弧形彎曲的預(yù)變形結(jié)構(gòu)，且向直接敷銅基板方向彎曲；另一種是基板的直接敷銅基板焊接面為平面、基板的安裝面為曲面的預(yù)變形結(jié)構(gòu)。本實用新型通過對基板進行一定的預(yù)變形，使得它在通過高溫回流焊接后，基板的安裝面回復(fù)到平面，這不僅可以做到在不改變材料的情況下，達到了減小接觸熱阻的作用，大大延長模塊的使用壽命，而且也是一種比較經(jīng)濟的制造方法。
文檔編號H01L23/48GK201508833SQ20092011697
公開日2010年6月16日 申請日期2009年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月2日
發(fā)明者余傳武, 劉志宏, 姚禮軍, 張宏波, 沈華, 胡少華, 金曉行, 雷鳴 申請人:嘉興斯達微電子有限公司