用于功率igbt模塊封裝的無(wú)曲度基板的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種用于功率IGBT模塊封裝的無(wú)曲度基板，包括基板體，所述基板體的焊接面上設(shè)置有若干個(gè)呈凸起狀的臺(tái)面，所述基板體的散熱面為平面，所述臺(tái)面比基板體在應(yīng)力作用下更容易變形。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、成本低廉、制作簡(jiǎn)便、能夠提高IGBT模塊可靠性等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】用于功率IGBT模塊封裝的無(wú)曲度基板
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明主要涉及到功率模塊的封裝設(shè)計(jì)領(lǐng)域，特指一種用于功率IGBT模塊封裝的無(wú)曲度基板。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，功率IGBT模塊的封裝設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)及工藝主要是基于焊接的方法。這種方法一般是先將芯片I焊接到絕緣陶瓷的襯板2上，然后將帶芯片I的絕緣陶瓷襯板2和基板3焊接在一起，如圖1所示?；?在IGBT模塊中主要起支撐和散熱的作用。許多情況下基板3的材料采用AlSiC材料，這種材料和陶瓷襯板2之間的熱膨脹系數(shù)差異較大。因此，在焊接后在襯板2和AlSiC基板3之間的焊層4存在較大的應(yīng)力，這個(gè)應(yīng)力會(huì)作用在AlSiC基板3上，從而導(dǎo)致整塊基板3發(fā)生變形，如圖2所示。如圖3所示，當(dāng)基板3發(fā)生上述變形后，IGBT模塊將無(wú)法和散熱器5保持良好接觸，最終將會(huì)嚴(yán)重影響散熱效果，圖中的I為接觸不良處。
[0003]為了解決上述問(wèn)題，目前常用的解決方案是在AlSiC基板3和散熱器5接觸的一面預(yù)先設(shè)計(jì)一個(gè)向外突出的曲度，以便抵消焊接后基板3產(chǎn)生的變形。如圖4所示為帶雙面曲度的基板3，如圖5所示為為單面曲度的基板3。
[0004]但是，采用上述帶曲度的AlSiC基板3的IGBT模塊在焊接后，由于基板3發(fā)生變形的緣故，基板3的背面(和散熱器5接觸的一面)的曲度會(huì)變小，但是仍然要保留一個(gè)較小的曲度，否則和散熱器5安裝時(shí)會(huì)產(chǎn)生圖3所描述的問(wèn)題。帶有曲度的基板3和散熱器5的安裝如圖6所示，基板3曲面的高點(diǎn)和散熱器5緊密接觸，由于曲度的影響，四周會(huì)向上翹起留下間隙，需要通過(guò)四周的安裝緊固螺絲6施加緊固力將基板3向下拉平來(lái)和散熱器5保持良好接觸。
[0005]由此可見(jiàn)，現(xiàn)有技術(shù)采用帶曲度的AlSiC基板3來(lái)進(jìn)行IGBT模塊封裝，存在以下缺點(diǎn):
(I )AlSiC基板3本身的曲度成型技術(shù)較為復(fù)雜，例如單面曲度的成型技術(shù)通常采用精密機(jī)械加工來(lái)實(shí)現(xiàn),這樣無(wú)疑增加了 AlSiC基板3的成本。
[0006](2)帶有曲度的AlSiC基板3在IGBT模塊的封裝中，其變形并不總是能夠保證規(guī)則和均勻，也就是說(shuō)存在不確定性，通常情況下需要在封裝工藝中規(guī)定AlSiC基板3的曲度值(曲面高點(diǎn)到基準(zhǔn)面的距離)以及曲面的形狀(以同心圓中心對(duì)稱分布為最佳)的允許變動(dòng)范圍。由于AlSiC基板3的變形存在不確定性，因此總會(huì)有IGBT模塊由于基板3曲度不符合要求而報(bào)廢，從而造成封裝成品率下降。
[0007](3)采用帶曲度AlSiC基板3封裝的IGBT模塊在和散熱器5安裝時(shí)，基板3曲面的高點(diǎn)和散熱器5緊密接觸，由于曲度的影響，四周會(huì)向上翹起留下間隙，需要通過(guò)四周的安裝緊固螺絲6施加緊固力將基板3向下拉平來(lái)和散熱器保持良好接觸，但是AlSiC基板3曲面的形狀不可能保持理想狀況(同心圓中心對(duì)稱分布)，因此即使基板3被拉平，仍然存在不良接觸點(diǎn)，從而降低了散熱效果。另一方面通過(guò)安裝緊固螺絲6施加緊固力拉平基板3又會(huì)在IGBT模塊內(nèi)部造成應(yīng)力，對(duì)IGBT模塊的可靠性造成不利影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題就在于:針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、成本低廉、制作簡(jiǎn)便、能夠提高IGBT模塊可靠性的用于功率IGBT模塊封裝的無(wú)曲度基板。
[0009]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
一種用于功率IGBT模塊封裝的無(wú)曲度基板，包括基板體，所述基板體的焊接面上設(shè)置有若干個(gè)呈凸起狀的臺(tái)面，所述基板體的散熱面為平面，所述臺(tái)面比基板體在應(yīng)力作用下更容易變形。
[0010]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn):
所述臺(tái)面的材料為鋁。
[0011]所述臺(tái)面是先由滲鋁工藝獲得一個(gè)較厚的鋁層、再通過(guò)機(jī)械切割加工而成。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
1、本發(fā)明的用于功率IGBT模塊封裝的無(wú)曲度基板，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、成本低廉、制作簡(jiǎn)便，利用臺(tái)面來(lái)獲得足夠的變形量，足以抵消焊接應(yīng)力，也就不會(huì)導(dǎo)致整個(gè)基板的變形。同時(shí)，由于取消了 AlSiC基板的曲度設(shè)計(jì)，因此有效的避免了復(fù)雜的曲面成型加工，不存在因基板曲度引起的封裝成品率下降的問(wèn)題，從而降低了 AlSiC基板的制造成本。
[0013]2、本發(fā)明的用于功率IGBT模塊封裝的無(wú)曲度基板，由于取消了 AlSiC基板的曲度設(shè)計(jì)，因此采用在與IGBT模塊和散熱器裝配時(shí)不存在不良接觸點(diǎn)問(wèn)題而降低散熱效果，同時(shí)也不會(huì)受螺絲緊固力的影響而在模塊內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力，最終提高了 IGBT模塊的可靠性。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是現(xiàn)有典型的IGBT封裝焊接結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2是基板焊接后發(fā)生變形的示意圖。
[0016]圖3是變形后的基板和散熱器不能保持良好接觸的示意圖。
[0017]圖4是現(xiàn)有雙面曲度基板的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖5是現(xiàn)有單面曲度基板的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖6是帶有曲度的基板與散熱器的安裝效果示意圖。
[0020]圖7是本發(fā)明無(wú)曲度基板的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖8是本發(fā)明無(wú)曲度基板的端面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖9是本發(fā)明無(wú)曲度基板焊接效果的示意圖。
[0023]圖10是本發(fā)明無(wú)曲度基板在焊接后的應(yīng)力分布示意圖。
[0024]圖例說(shuō)明:
1、芯片；2、襯板；3、基板；4、焊層；5、散熱器；6、緊固螺絲；7、基板體；701、焊接面；702、臺(tái)面；703、散熱面。
【具體實(shí)施方式】
[0025]以下將結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。[0026]如圖7和圖8所示，本發(fā)明的一種用于功率IGBT模塊封裝的無(wú)曲度基板，包括基板體7，基板體7的焊接面701(即與絕緣陶瓷襯板2焊接的一面)上設(shè)置有若干個(gè)呈凸起狀的臺(tái)面702，基板體7的散熱面703 (即與散熱器5連接的一面)為平面，用來(lái)形成臺(tái)面702的材料為比基板體7更加容易變形的材料。
[0027]如圖9所示，為本發(fā)明的基板和絕緣陶瓷襯板2的焊接結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明的基板體7上設(shè)置凸起的臺(tái)面702，絕緣陶瓷襯板2則焊接在臺(tái)面702上，那么焊層4所產(chǎn)生的應(yīng)力將會(huì)首先作用在臺(tái)面702上，此時(shí)由于臺(tái)面702本身的材料較之基板體7而言是比較容易變形的材料，因此只要臺(tái)面702的厚度足夠，其獲得的變形量變足以抵消焊接應(yīng)力，也就不會(huì)導(dǎo)致整個(gè)基板的變形，圖中II處為臺(tái)面702發(fā)生變形處。如圖10所示，為應(yīng)力分布的情況，圖中III處為應(yīng)力集中處。
[0028]本實(shí)施例中，所述臺(tái)面702的材料采用鋁；以AlSiC基板為例，它可以利用AlSiC基板的滲鋁工藝獲得一個(gè)較厚的鋁層，再通過(guò)機(jī)械切割加工出臺(tái)面702的形狀。
[0029]以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實(shí)施例，凡屬于本發(fā)明思路下的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理前提下的若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種用于功率IGBT模塊封裝的無(wú)曲度基板，包括基板體(7)，其特征在于，所述基板體(7)的焊接面(701)上設(shè)置有若干個(gè)呈凸起狀的臺(tái)面(702)，所述基板體(7)的散熱面(703)為平面，所述臺(tái)面(702)比基板體(7)在應(yīng)力作用下更容易變形。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于功率IGBT模塊封裝的無(wú)曲度基板，其特征在于，所述臺(tái)面(702)的材料為鋁。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于功率IGBT模塊封裝的無(wú)曲度基板，其特征在于，所述臺(tái)面(702 )是先由滲鋁工藝獲得一個(gè)較厚的鋁層、再通過(guò)機(jī)械切割加工而成。
【文檔編號(hào)】H01L23/13GK103579131SQ201310536503
【公開(kāi)日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2013年11月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月4日
【發(fā)明者】方杰, 李繼魯, 常桂欽, 賀新強(qiáng), 曾雄, 彭明宇, 彭勇殿, 顏驥 申請(qǐng)人:株洲南車時(shí)代電氣股份有限公司