一種全免清洗軟釬焊功率模塊及制備方法
【專利摘要】一種全免清洗軟釬焊功率模塊及制備方法，所述的功率模塊主要包括：外殼，外殼上端子，鍵合金屬線，金屬基板，芯片，導熱絕緣直接鍵合銅陶瓷襯底，焊接芯片的第一焊接層，焊接襯底的第二焊接層，填充材料，以及其它必要的部件；所述的導熱絕緣直接鍵合銅陶瓷襯底是一個燒結體，由第一金屬層，陶瓷層，第二金屬層三層覆合結構組成，第一金屬層上通過焊片形成第一焊接層焊接有芯片；第二金屬層也通過焊片形成第二焊接層焊接在金屬基板上；所述芯片通過鍵合線電連接到金屬層或外殼上端子上；外殼包圍模塊的上半部分，包括外殼上端子的一部分，鍵合線，半導體芯片，二極管芯片，第一焊接層，導熱絕緣直接鍵合銅陶瓷襯底，第二焊接層；填充材料填充在外殼以內的區(qū)域，即外殼包圍的上半部分。
【專利說明】一種全免清洗軟釬焊功率模塊及制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種全免清洗軟釬焊功率模塊及其制備方法，屬于半導體功率模塊的封裝【技術領域】。
【背景技術】
[0002]功率模塊是在功率電子電路上使用的半導體封裝體，比如，封裝了絕緣柵雙極晶體管(IGBT)芯片，或金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)芯片的模塊。一些模塊也封裝有半導體二極管(DIODE)芯片以提供過壓保護。以上功率半導體芯片具有一系列電壓和電流等級，以適應不同的場合或行業(yè)應用。
[0003]一般地，除芯片之外，功率模塊還包括導熱絕緣直接鍵合銅陶瓷襯底(DBC)，基板，功率端子等部件，目前這些部件絕大部分是通過軟釬焊(Soldering)連接的,如芯片-DBC、DBC-基板之間焊接，但焊接可能會產生大氣孔。功率模塊工作時電流密度大，發(fā)熱大，而氣孔里面是導熱性很差的空氣或助焊劑等有機物，其導致模塊的熱阻增大，會影響到模塊可靠性，甚至導致模塊失效。為了保持長期可靠的電氣、熱、機械連接，必須對焊接氣孔的大小和分布進行有效控制。
[0004]目前功率模塊的軟釬焊工藝主要是先在襯底上鋼網印刷焊膏，然后在印刷了焊膏的焊盤上貼裝芯片等元件，再把組裝體送入到設備內進行回流焊接的。有兩種情況，第一種是組裝體經過隧道式非真空回流爐焊接，因為這種回流爐焊接時僅充惰性氣體保護焊接，而不能抽真空，氣體不能有效排出，所以焊接氣孔一般很大，典型地，氣孔率可達10%以上；另一種情況是組裝體經過真空式回流爐焊接，因為這種回流爐具有密封腔體，既能充惰性氣體保護，又能抽真空，典型地，氣孔率可以小于5%。
[0005]以上兩種使用焊膏軟釬焊的工藝有都很大的缺點，第一種是氣孔率很大，難于滿足功率模塊焊接要求，故現(xiàn)在較少使用。第二種雖然氣孔率較小，但是回流過程會產生大量助焊劑殘留，設備維護時間長，利用率較低，且產品要經過化學液體清洗，費用高，并產生環(huán)境保護方面的問題，最重要的是，產品如果清洗不干凈，有污染物殘留，將會嚴重影響產品可靠性。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術存在的不足，而提供一種能減少設備維護時間，提高設備使用效率，避免使用化學清洗液清洗回流后的功率模塊，提高產品性能，降低生產成本，減少環(huán)境污染的一種全免清洗軟釬焊功率模塊及其制備方法。
[0007]本發(fā)明的目的是通過如下技術方案來完成的，所述的功率模塊，它主要包括:夕卜殼，外殼上端子，鍵合金屬線，金屬基板，芯片(主要包括半導體和二極管芯片)，導熱絕緣直接鍵合銅陶瓷襯底，焊接芯片的第一焊接層，焊接襯底的第二焊接層，填充材料，以及其它必要的部件；所述的導熱絕緣直接鍵合銅陶瓷襯底是一個燒結體，由第一金屬層，陶瓷層，第二金屬層三層覆合結構組成，第一金屬層上通過焊片形成第一焊接層焊接有芯片；第二金屬層也通過焊片形成第二焊接層焊接在金屬基板上；
所述芯片通過鍵合線電連接到金屬層或外殼上端子上；
外殼包圍模塊的上半部分，包括外殼上端子的一部分，鍵合線，芯片，第一焊接層，導熱絕緣直接鍵合銅陶瓷襯底，第二焊接層；填充材料填充在外殼以內的區(qū)域，即外殼包圍的上半部分。
[0008]本發(fā)明所述的第一金屬層和第二金屬層分別由銅或鎳、鋁材料制成，所述的鍵合線由Al、Al-S1、Al-Mg、Cu、Au材料制成；所述外殼由工藝塑料制成并被固定連接在金屬基板上；所述填充材料包括硅凝膠或者硅凝膠、環(huán)氧雙層結構之一。
[0009]所述焊接層包括液相線溫度在150_450°C的、不添加任何助焊劑的片狀合金焊料；所述焊料由 Sn、Pb、Ag、Cu、In、Au、Sb、B1、Al、S1、Ge、Zn 之部分元素組成,包括 PbSnAg,SnAg, SnPb 合金。
[0010]一種如上所述功率模塊的制造方法，所述制備方法包括以下步驟: a提供包括第一金屬層和第二金屬層的導熱絕緣直接鍵合銅陶瓷襯底；
b在第一金屬層上，先用工具圍成一定區(qū)域，然后把所述片狀合金焊料平整放入所述圍成的區(qū)域內；
c將芯片施加至所述片狀合金焊料上；
d在還原性氣體環(huán)境中，焊接所述片狀合金焊料，以提供將所述芯片連接至所述第一金屬層的第一焊接層；
e以及焊接后，取下工具，得到焊接有芯片的直接鍵合銅陶瓷襯底。
[0011]所述步驟c中，平整放入的所述片狀合金焊料的合金成分是液相線溫度低于450 °C的軟釬焊料，所述焊料包含SnAu、PbSnAg、SnSb、SnAgCu、SnAg、SnPb之一,所述片狀合金焊料包括厚度在60-160微米的薄焊片，焊接溫度在100-450°C溫度范圍內。
[0012]所述步驟d中，還原性氣體環(huán)境與真空環(huán)境中包括:真空度范圍是O至lOOOmbar，還原氣體環(huán)境包括氫氣、氮氣的混合氣體，或者甲酸、氮氣的鼓泡混合氣體，或者其他合適的還原性氣體和惰性氣體的混合氣體。
[0013]一種如上所述的功率模塊的制造方法，其特征在于所述制備方法包括以下步驟: a提供包括未鍍的銅表面，或鍍鎳，或鍍金表面之一的金屬基板；
b在金屬基板的表面上，用工具圍成一定區(qū)域，把片狀合金焊料平整放入所述區(qū)域內；c將所述焊接有芯片的直接鍵合銅陶瓷襯底放置在所述片狀合金焊料上；d在還原性氣體環(huán)境中，焊接所述片狀合金焊料，以提供將導熱絕緣直接鍵合銅陶瓷襯底連接至所述基板表面的第二焊接層；
e以及焊接后，取下工具，得到焊接有直接鍵合銅陶瓷襯底的金屬基板。
[0014]所述的步驟b中，平整放入的所述片狀合金焊料的合金成分是液相線溫度低于350°C的軟釬焊料,所述焊料包含SnAu、PbSnAg、SnSb、SnAgCu、SnAg、SnPb之一；片狀合金焊料的厚度在100-400微米，焊接溫度在100-350°C的范圍內。
[0015]所述步驟d中，所述的還原性氣體環(huán)境與真空環(huán)境中，包括真空度范圍是O至lOOOmbar，所述還原氣體環(huán)境包括氫氣、氮氣的混合氣體，或者甲酸、氮氣的鼓泡混合氣體，或者其他合適的還原性氣體和惰性氣體的混合氣體；在回流焊接過程中，還原性氣氛的壓強范圍是O-1OOOmbar。[0016]本發(fā)明由于使用免清洗的焊片軟釬焊技術，生產過程沒有助焊劑殘留，所以減少了設備維護時間，提高了設備使用效率，不使用化學清洗液清洗回流后的功率模塊，降低了生產成本，減少了環(huán)境污染，提高了產品可靠性，取得明顯的經濟和社會效果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明所述一個模塊實施例的俯視結構示意圖。
[0018]圖2是本發(fā)明所述在襯底上放置固定框的橫截面示意圖。
[0019]圖3是本發(fā)明所述在襯底上固定框內放置焊片的橫截面示意圖。
[0020]圖4是本發(fā)明所述在襯底上固定框內，焊片上放置半導體芯片的橫截面示意圖。
[0021]圖5是本發(fā)明所述芯片-襯底回流焊接后，去除了固定框之后的半組裝體橫截面視圖。
[0022]圖6是本發(fā)明所述裝載了組裝體的回流爐的一個實施例橫截面視圖。
[0023]圖7是本發(fā)明所述襯底-基板回流焊接后去除了固定框之后半組裝體的橫截面視圖。
【具體實施方式】
[0024]下面將結合附圖對本發(fā)明做詳細的介紹:圖中所示，本發(fā)明所述的功率模塊，它主要包括:外殼002，外殼上端子004，鍵合金屬線006，金屬基板008，半導體芯片010，二極管芯片012，導熱絕緣直接鍵合銅陶瓷襯底014，焊接半導體芯片和二極管芯片的第一焊接層016，焊接襯底014的第二焊接層018，填充材料032，以及其它必要的部件；其特征在于所述的導熱絕緣直接鍵合銅陶瓷襯底014是一個燒結體，由第一金屬層014A，陶瓷014B，第二金屬層014C三層覆合結構組成，第一金屬層014A上通過焊片形成第一焊接層016焊接有半導體芯片010和二極管芯片012 ;第二金屬層014C也通過焊片形成第二焊接層焊接在金屬基板008上；
所述半導體芯片010和二極管芯片012通過鍵合線006電連接到金屬層014A或外殼上端子004上；
外殼002包圍模塊的上半部分，包括外殼上端子004的一部分，鍵合線006，半導體芯片010，二極管芯片012，第一焊接層016，導熱絕緣直接鍵合銅陶瓷襯底014，第二焊接層018 ；填充材料032填充在外殼002以內的區(qū)域。，即外殼包圍的上半部分。
[0025]所述的第一金屬層014A和第二金屬層014C分別由銅或鎳、鋁材料制成，所述的鍵合線由Al、Al-S1、Al-Mg、Cu、Au材料制成；所述外殼由工藝塑料制成并被固定連接在金屬基板026上；所述填充材料032包括硅凝膠或者硅凝膠、環(huán)氧雙層結構之一。
[0026]所述焊接層包括液相線溫度在150_450°C的、不添加任何助焊劑的片狀合金焊料；所述焊料由 Sn、Pb、Ag、Cu、In、Au、Sb、B1、Al、S1、Ge、Zn 之部分元素組成,包括 PbSnAg,SnAg, SnPb 合金。
[0027]—種如上所述功率模塊的制造方法，所述制備方法包括以下步驟:
a提供包括第一金屬層和第二金屬層的導熱絕緣直接鍵合銅陶瓷襯底014 ；b在第一金屬層上，先用工具圍成一定區(qū)域，然后把所述片狀合金焊料平整放入所述圍成的區(qū)域內；C將半導體芯片OlO和二極管芯片012施加至所述片狀合金焊料上；d在還原性氣體環(huán)境中，焊接所述片狀合金焊料，以提供將所述半導體芯片010和二極管芯片012連接至所述第一金屬層的第一焊接層016 ；
e焊接后，取下工具，得到焊接有半導體芯片010和二極管芯片012的直接鍵合銅陶瓷襯底014。
[0028]所述步驟c中，平整放入的所述片狀合金焊料的合金成分是液相線溫度低于450 °C的軟釬焊料，所述焊料包含SnAu、PbSnAg、SnSb、SnAgCu、SnAg、SnPb之一,所述片狀合金焊料包括厚度在60-160微米的薄焊片，焊接溫度在100-450°C溫度范圍內。
[0029]所述步驟d中，還原性氣體環(huán)境與真空環(huán)境中包括:真空度范圍是O至lOOOmbar，還原氣體環(huán)境包括氫氣、氮氣的混合氣體，或者甲酸、氮氣的鼓泡混合氣體，或者其他合適的還原性氣體和惰性氣體的混合氣體。
[0030]一種如上所述的功率模塊的制造方法，所述制備方法包括以下步驟: a提供包括未鍍的銅表面，或鍍鎳，或鍍金表面之一的金屬基板008 ；
b在金屬基板008的表面上，用工具圍成一定區(qū)域，把片狀合金焊料平整放入所述區(qū)域
內；
c將所述焊接有半導體芯片010和二極管芯片012的直接鍵合銅陶瓷襯底放置在所述片狀合金焊料上；
d在還原性氣體環(huán)境中，焊接所述片狀合金焊料，以提供將導熱絕緣直接鍵合銅陶瓷襯底連接至所述基板表面的第二焊接層；`
e以及焊接后，取下工具，得到焊接有直接鍵合銅陶瓷襯底的金屬基板。
[0031]所述的步驟b中，平整放入的所述片狀合金焊料的合金成分是液相線溫度低于350°C的軟釬焊料,所述焊料包含SnAu、PbSnAg、SnSb、SnAgCu、SnAg、SnPb之一；片狀合金焊料的厚度在100-400微米，焊接溫度在100-350°C的范圍內。
[0032]所述步驟d中，所述的還原性氣體環(huán)境與真空環(huán)境中，包括真空度范圍是O至lOOOmbar，所述還原氣體環(huán)境包括氫氣、氮氣的混合氣體，或者甲酸、氮氣的鼓泡混合氣體，或者其他合適的還原性氣體和惰性氣體的混合氣體；在回流焊接過程中，還原性氣氛的壓強范圍是O-1OOOmbar。
[0033]本發(fā)明提供一種使用焊片、同時使用還原性氣體與抽真空相結合的軟釬焊方法，所獲的連接非常清潔不用清洗，同時保證了很小的焊接氣孔率。主要原理是還原性氣體與待焊接表面反應，把金屬氧化物還原成清潔的金屬，并產生少量無害的氣體。典型的兩個反應式如下:
H2+Me0? H20+Me (Me 指金屬，如 Cu、Sn 等)
HC00H+Me0aC02+H20+Me (Me 指金屬，如 Cu、Sn 等)
還原后清潔的金屬表面很活潑，容易形成可靠的焊點。如果輔以抽真空，焊料層中的氣孔則進一步減少，典型地，氣孔率小于5%。
[0034]實施例:在下面詳細的說明中，參考如下附圖，圖1示出了功率模塊的一個實施例700的橫截面視圖，模塊700是一種完全用焊片焊接的功率模塊，功率模塊700可包括:外殼002，外殼上端子004，鍵合金屬線006，銅基板008，半導體芯片010，二極管芯片012，導熱絕緣直接鍵合銅陶瓷襯底014，焊接半導體芯片和二極管芯片的第一焊接層016，焊接襯底014的第二焊接層018，填充材料032，以及其它必要的部件等。
[0035]導熱絕緣直接鍵合銅陶瓷襯底014是一個燒結體，有三層結構，第一金屬層014A，陶瓷014B，第二金屬層014C。第一金屬層014A和第二金屬層014C包括銅或鎳、鋁等其它合適的材料。通過焊片形成第一焊接層016把半導體芯片010和二極管芯片012焊接到金屬層014A上，而不是通過焊膏。同樣是通過焊片形成第二焊接層把金屬層014C焊接到金屬基板008上，由于第二金屬層014C是燒結襯底014的一部分，所以襯底014焊接到金屬基板008上。
[0036]以上整個焊接過程沒有使用任何助焊劑，所以沒有需要清洗助焊劑殘留等污染物，無需引入額外的清洗工藝。因此，與使用焊膏的工藝相比，既降低了產品成本，提高了產品可靠性，又保護了環(huán)境。
[0037]半導體芯片010和二極管芯片012通過鍵合線006電連接到金屬層014A或端子004上。鍵合線包括Al，Al-Si, Al-Mg, Cu，Au或者其它合適的材料。
[0038]外殼002包圍模塊的上半部分，包括端子004的一部分，鍵合線006，半導體芯片010，二極管芯片012，第一焊接層016，導熱絕緣金屬陶瓷襯底014，第二焊接層018。外殼包括工藝塑料和其它合適的材料。外殼006被連接在金屬基板026上。
[0039]填充材料032包括硅凝膠或者硅凝膠、環(huán)氧雙層結構之一，或其它合適的材料。填充材料032防止了由于介電擊穿而對功率模塊的損壞。填充材料032填充了外殼002以內的區(qū)域。即外殼包圍的上半部分，包括端子004的一部分，鍵合線006，半導體芯片010，二極管芯片012，第一焊接層016，導熱絕緣金屬陶瓷襯底014，第二焊接層018等。
[0040]附圖2-7所示的是:將半導體芯片清潔焊接至包括銅表面的襯底的實施例。圖1所示和描述的將半導體芯片010和二級管芯片012連接到銅層014A ;相似的工藝被用來將直接鍵合銅陶瓷襯底014連接到金屬基板008上。
[0041]圖2所示的是:在直接鍵合銅陶瓷襯底014上放置了一個固定框工具的實施例的橫截面視圖。該固定框020可以是Ti合金，或其它合適的材料，用于固定和定位焊片016、芯片010或012的位置，固定框020平放在金屬層014A上。
[0042]圖3所示的是:在金屬層014A上、固定框020內，放置焊片016的一個實施例的橫截面視圖；
圖4所示的是:在焊片016正上方，放置芯片010或012的實施例的橫截面視圖。貼裝好的芯片010和012、焊片016、包括金屬層014A和014C的陶瓷襯底014作為一個組裝體300，放入回流設備內回流。
[0043]圖5所示的是:一個回流焊接好、已經去除固定框020的組裝體300的橫截面視圖。芯片010和012通過軟釬焊工藝、使用清潔的焊片016，實現(xiàn)了與金屬層014A之間的牢固可靠的電氣、熱、機械連接。芯片010和012與焊料016形成金屬間化合物，同樣，焊料016與金屬層014A也形成金屬間化合物。
[0044]圖6所示的是一個回流爐腔體的一個實施例的橫截面視圖，從上到下依次是:進氣管道022，回流腔氣密性壁體024，帶導氣孔的進氣管026，回流加熱板或冷卻板028，出氣管道030，以及若干排列整齊的待回流組裝體300。在一個實施例中，回流爐是可抽真空的回流爐500，實現(xiàn)第一焊接層016的回流工藝步驟如下:
(I)載入組裝體300，或其它合適的待回流組裝體至真空回流爐腔體500 ； (2)關閉進氣管道022和出氣管道030的閥門；
(3)抽掉腔體500內殘留氧氣和其它氣體，真空度可至高于IOmbar；
(4)通過進氣管道022對腔體500充入還原性氣體，在一個實施例中，充入還原性混合氣體，如氮氣和氫氣混合氣體(Forming gas, N2+H2),或氮氣和甲酸氣體(又稱蟻酸，F(xiàn)ormicacid, HC00H)，或其它合適的混合氣體；
(5)使加熱板028上升至一定溫度，活化待清潔表面。在還原性氣氛下，待焊接的金屬層014A、焊片016、芯片010和012表面的氧化物逐漸還原成清潔的金屬表面，有利于焊接；
(6)繼續(xù)升高加熱板028的溫度，焊片016逐漸熔化，回流進行，金屬間化合物生成，表示焊接層初步形成；
(7)反應一段時間后，通過出氣管道030抽出腔體500的廢氣，包括氮氣、未反應完的還原性氣體、以及其它氣體。真空度可以抽至高于lOmbar，同時，第一焊接層016內的大部分氣體也被抽出，形成僅包含微小氣孔的焊接層；
(8)抽真空完成后，往腔體500內充入氮氣，或其它合適的惰性氣體；
(9)回流反應過的組裝體300在腔體500的冷卻板028上冷卻，或組裝體300移至其它專用冷卻的腔體開始冷卻；
(10)完全冷卻后，焊接好的組裝體從腔體500或其它專用冷卻腔體輸送出來；
(11)去除固定框020，得到的是焊接好的微氣孔清潔組裝體300。
[0045]圖7示出了襯底-基板回流焊接后，去除了固定框之后的半組裝體的橫截面視圖。實現(xiàn)第二焊接層018的工藝和實現(xiàn)第一焊接層016的工藝非常類似，也是用焊片在還原性氣氛與真空環(huán)境下，將包括金屬化陶瓷襯底可靠地連接到金屬基板上，例如將包括金屬層014C的直接鍵合銅陶瓷襯底014焊接到到基板008上，做成了一個模塊組裝體600。
[0046]以上焊接完成后，不需要任何清洗，隨后安裝外殼002，打鍵合線006，灌填充物032，再測試。一個可靠性能更好的功率模塊即可生產出來了。
【權利要求】
1.一種功率模塊，它主要包括:外殼(002)，外殼上端子(004)，鍵合金屬線(006)，金屬基板(008)，芯片，導熱絕緣直接鍵合銅陶瓷襯底(014)，焊接芯片的第一焊接層(016)，焊接襯底(014)的第二焊接層(018)，填充材料(032)以及其它部件；其特征在于所述的導熱絕緣直接鍵合銅陶瓷襯底(014)是一個燒結體，由第一金屬層(014A)，陶瓷(014B)，第二金屬層(014C)三層覆合結構組成，第一金屬層(014A)上通過焊片形成第一焊接層(016)焊接有芯片；第二金屬層(014C)也通過焊片形成第二焊接層焊接在金屬基板(008)上； 所述芯片通過鍵合線(006)電連接到金屬層(014A)或外殼上端子(004)上； 外殼(002)包圍模塊的上半部分，包括外殼上端子(004)的一部分，鍵合線(006)，芯片，第一焊接層(016)，導熱絕緣直接鍵合銅陶瓷襯底(014)，第二焊接層(018);填充材料(032)填充在外殼(002)以內的區(qū)域，即外殼包圍的上半部分。
2.根據(jù)權利要求1所述的功率模塊，其特征在于所述的第一金屬層(014A)和第二金屬層(014C)分別由銅或鎳、鋁材料制成，所述的鍵合線由Al、Al-S1、Al-Mg、Cu、Au材料制成；所述外殼由工藝塑料制成并被固定連接在金屬基板(026)上；所述填充材料(032)包括硅凝膠或者硅凝膠、環(huán)氧雙層結構之一。
3.根據(jù)權利要求1所述的功率模塊，其特征在于所述焊接層包括液相線溫度在150-450°C的、不添加任何助焊劑的片狀合金焊料；所述焊料由Sn、Pb、Ag、Cu、In、Au、Sb、B1、Al、S1、Ge、Zn之部分元素組成,包括PbSnAg, SnAg, SnPb合金。
4.一種如權利要求1或2或3所述功率模塊的制造方法，其特征在于所述制備方法包括以下步驟: a提供包括第一金屬層和第二金屬層的導熱絕緣直接鍵合銅陶瓷襯底；b在第一金屬層上，先用工具圍成一定區(qū)域，然后把所述片狀合金焊料平整放入所述圍成的區(qū)域內； c將芯片施加至所述片狀合金焊料上； d在還原性氣體環(huán)境中，焊接所述片狀合金焊料，以提供將所述芯片連接至所述第一金屬層的第一焊接層； e以及焊接后，取下工具，得到焊接有芯片的直接鍵合銅陶瓷襯底014。
5.根據(jù)權利要求4所述的功率模塊的制造方法，其特征在于所述步驟c中，平整放入的所述片狀合金焊料的合金成分是液相線溫度低于450°C的軟釬焊料，所述焊料包含SnAu、PbSnAg, SnSb, SnAgCu, SnAg, SnPb之一，所述片狀合金焊料包括厚度在60-160微米的薄焊片，焊接溫度在100-450°C溫度范圍內。
6.根據(jù)權利要求4所述的功率模塊的制造方法，其特征在于所述步驟d中，還原性氣體環(huán)境與真空環(huán)境中包括:真空度范圍是O至lOOOmbar，還原氣體環(huán)境包括氫氣、氮氣的混合氣體，或者甲酸、氮氣的鼓泡混合氣體，或者其他合適的還原性氣體和惰性氣體的混合氣體。
7.—種如權利要求1或2或3所述的功率模塊的制造方法，其特征在于所述制備方法包括以下步驟: a提供包括未鍍的銅表面，或鍍鎳，或鍍金表面之一的金屬基板； b在金屬基板的表面上，用工具圍成一定區(qū)域，把片狀合金焊料平整放入所述區(qū)域內； c將所述焊接有芯片的直接鍵合銅陶瓷襯底放置在所述片狀合金焊料上；d在還原性氣體環(huán)境中，焊接所述片狀合金焊料，以提供將導熱絕緣直接鍵合銅陶瓷襯底連接至所述基板表面的第二焊接層； e以及焊接后，取下工具，得到焊接有直接鍵合銅陶瓷襯底的金屬基板。
8.根據(jù)權利要求7所述的功率模塊的制造方法，其特征在于所述步驟b中，平整放入的所述片狀合金焊料的合金成分是液相線溫度低于350°C的軟釬焊料，所述焊料包含SnAu、PbSnAg, SnSb, SnAgCu, SnAg, SnPb之一；片狀合金焊料的厚度在100-400微米，焊接溫度在100-350°C的范圍內。
9.根據(jù)權利要求7所述的功率模塊的制造方法，其特征在于所述步驟d中，所述的還原性氣體環(huán)境與真空環(huán)境中，包括真空度范圍是O至lOOOmbar，所述還原氣體環(huán)境包括氫氣、氮氣的混合氣體，或者甲酸、氮氣的鼓泡混合氣體，或者其他合適的還原性氣體和惰性氣體的混合氣體；在回流焊接`過程中，還原性氣氛的壓強范圍是O-1OOOmbar。
【文檔編號】H01L23/488GK103779307SQ201410038553
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年1月25日 優(yōu)先權日:2014年1月25日
【發(fā)明者】胡少華 申請人:嘉興斯達半導體股份有限公司