电源模块及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种电源模块及其制造方法，该电源模块使用导电垫片在没有导线的情况下将半导体芯片的电极和陶瓷衬底的电极图案电连接，从而在消除导线接合期间可能产生的电气风险因素的同时转换额定电压和电流，并且提高大功率使用时的可靠性和效率

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电源模块及其制造方法


[0001]本公开涉及一种电源模块及其制造方法，更具体地，涉及一种半导体芯片的电极和陶瓷衬底的电极图案在没有导线的情况下电连接的电源模块及其制造方法
。

技术介绍

[0002]电源模块是通过将半导体芯片模块化到封装上而优化用于功率转换或控制的半导体模块
。
[0003]电源模块具有将衬底放置在基板上且将半导体芯片放置在衬底上的结构
。
[0004]现有的电源模块被配置成半导体芯片通过由金
(Au)、
铜
(Cu)
和铝
(Al)
制成的导线接合
(
接合线
)
而电连接到衬底，并且衬底也通过导线接合
(
接合线
)
连接到
PCB。
也就是说，现有的电源模块具有这样的结构，在该结构中，用于电信号和功率转换的功率传输线通过导线接合形成
。
[0005]然而，根据这种导线接合结构，存在由于具有高功率和高电流的电能而发生短路或断开的可能性，并且这可能引起整个车辆的潜在危险因素
。

技术实现思路

[0006][
技术问题
][0007]本公开内容旨在解决上述问题，并且本公开内容的目的是提供一种电源模块，其可以在没有导线的情况下通过导电垫片的介质将半导体芯片的电极和陶瓷衬底的电极图案彼此电连接，来排除大功率和大电流的电气风险因素
。
[0008][
解决问题的方案
][0009]为了实现上述目的，根据本公开的实施方式的电源模块可以包括：陶瓷衬底，在所述陶瓷衬底上，由金属制成的电极图案形成在陶瓷基材的至少一个表面上；导电垫片，其下表面接合到所述陶瓷衬底的所述电极图案上；半导体芯片，在所述半导体芯片上，电极被接合到所述导电垫片的上表面上；和钎焊填料层，其被配置为钎焊所述陶瓷衬底的所述电极图案和所述导电垫片的所述下表面
。
[0010]所述导电垫片的边缘可以被设置为与所述电极图案的边缘相邻
。
[0011]导电垫片可包括：第一导电垫片，其呈“L”形，并被设置成与所述电极图案上的“L”形的边缘相邻；以及第二导电垫片，其与所述第一导电垫片间隔地设置，并且所述第二导电垫片的侧表面面向所述第一导电垫片的侧表面
。
[0012]所述导电垫片可以具有被蚀刻以形成弯曲表面的侧表面，并且所述导电垫片的下表面的面积被形成为大于所述导电垫片的所述上表面的面积
。
[0013]导电垫片可以由
Cu、Mo、CuMo
合金和
CuW
合金中的至少一种形成
。
[0014]钎焊填料层可以由包括
Ag、Cu、AgCu
和
AgCuTi
中的至少一种的材料制成
。
[0015]半导体芯片的电极可以通过包括焊料或银膏
(Ag
膏
)
的接合层而被接合到导电垫片的上表面上
。
[0016]根据本公开的实施方式的用于制造电源模块的方法可以包括：通过在陶瓷基材的至少一个表面上形成由金属制成的电极图案来制备陶瓷衬底；制备导电垫片；将所述导电垫片的下表面钎焊到所述陶瓷衬底的所述电极图案上；以及将半导体芯片的电极接合到所述导电垫片的上表面上
。
[0017]在制备所述导电垫片时，可以通过蚀刻所述导电垫片来制备具有形成为弯曲表面的侧表面的所述导电垫片，并且所述导电垫片的所述下表面的面积被形成为大于所述导电垫片的所述上表面的面积
。
[0018]在制备导电垫片的过程中，导电垫片可以由
Cu、Mo、CuMo
合金和
CuW
合金中的至少一种形成
。
[0019]钎焊可以包括将所述导电垫片的边缘设置成与所述电极图案的边缘相邻
。
[0020]该钎焊可以包括：通过膏涂敷
、
箔附接和
P
填充中的任意一种方法，将厚度等于或大于5μ
m
且等于或小于
100
μ
m
的钎焊填料层设置在所述电极图案的上表面上；以及通过熔化对所述钎焊填料层进行钎焊
。
[0021]在设置所述钎焊填料层时，所述钎焊填料层可以由包括
Ag、Cu、AgCu
和
AgCuTi
中的至少一种的材料制成
。
[0022]钎焊可以在等于或高于
450℃
的温度下进行
。
[0023]在接合半导体芯片的电极时，可以通过焊接和烧结中的任意一种方法，将所述半导体芯片的所述电极接合到所述导电垫片的所述上表面上
。
[0024][
专利技术的有益效果
][0025]根据本公开，由于半导体芯片的电极和陶瓷衬底的电极图案在没有导线的情况下通过导电垫片电连接，所以可以转换额定电压和电流，同时消除在导线接合期间可能出现的电气风险因素，并且可以提高大功率使用时的可靠性和效率
。
[0026]此外，根据本公开，由于导电垫片设置在陶瓷衬底的电极图案和半导体芯片的电极之间，因此可以在模塑工艺期间，容易地调整陶瓷衬底和半导体芯片之间的高度，以对应于模塑模具的高度
。
[0027]此外，根据本公开，由于从半导体芯片产生的热量易于通过导电垫片传递到陶瓷衬底，所以可以提高散热效率
。
[0028]此外，根据本公开，由于导电垫片的下表面通过钎焊填料层被钎焊到陶瓷衬底的电极图案上，并且导电垫片的上表面通过包括焊料或银膏的接合层被钎焊到半导体芯片的电极上，所以接合强度高，并且高温可靠性优异
。
附图说明
[0029]图1是示出根据本公开的实施方式的电源模块中的陶瓷衬底和导电垫片的平面图
。
[0030]图2是示出半导体芯片设置在由图1的“A”表示的部分区域中的导电垫片上的状态的立体图
。
[0031]图3是示出根据本公开的实施方式的电源模块中的第二导电垫片的放大立体图
。
[0032]图4是示出图3的第二导电垫片的剖视图
。
[0033]图5是示出根据本公开的实施方式的半导体芯片的电极设置在接合到电源模块中
的陶瓷衬底上的导电垫片上的状态的右视图
。
[0034]图6是示出根据本公开的实施方式的半导体芯片的电极接合到导电垫片上的状态的右视图，导电垫片接合到电源模块中的陶瓷衬底上
。
[0035]图7是示出根据本公开的实施方式的用于制造电源模块的方法的流程图
。
具体实施方式
[0036]在下文中，将参照附图详细描述本公开的实施方式
。
在描述实施方式时，将基于附图来描述用于上
/
上面或下...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.
一种电源模块，其特征在于，包括：陶瓷衬底，在所述陶瓷衬底上，由金属制成的电极图案形成在陶瓷基材的至少一个表面上；导电垫片，其下表面接合到所述陶瓷衬底的所述电极图案上；半导体芯片，在所述半导体芯片上，电极被接合到所述导电垫片的上表面上；以及钎焊填料层，其被配置为钎焊所述陶瓷衬底的所述电极图案和所述导电垫片的所述下表面
。2.
根据权利要求1所述的电源模块，其特征在于，所述导电垫片的边缘被设置为与所述电极图案的边缘相邻
。3.
根据权利要求1所述的电源模块，其特征在于，所述导电垫片包括：第一导电垫片，其呈“L”形，并被设置成与所述电极图案上的“L”形的边缘相邻；以及第二导电垫片，其与所述第一导电垫片间隔地设置，并且所述第二导电垫片的侧表面面向所述第一导电垫片的侧表面
。4.
根据权利要求1所述的电源模块，其特征在于，所述导电垫片具有被蚀刻以形成弯曲表面的侧表面，并且所述导电垫片的所述下表面的面积被形成为大于所述导电垫片的所述上表面的面积
。5.
根据权利要求1所述的电源模块，其特征在于，所述导电垫片由
Cu、Mo、CuMo
合金和
CuW
合金中的至少一种形成
。6.
根据权利要求1所述的电源模块，其特征在于，所述钎焊填料层由包括
Ag、Cu、AgCu
和
AgCuTi
中的至少一种的材料制成
。7.
根据权利要求1所述的电源模块，其特征在于，所述半导体芯片的所述电极通过包括焊料或银膏的接合层而被接合于所述导电垫片的所述上表面
。8.
一种用于制造电源模块的方法，其特征在于，包括：通过在陶瓷基材的至少一个表面上形成由金属制成的电极图案来制备陶瓷衬底；制备导电垫片；将所述导电垫片的下表面钎焊到所述陶瓷衬底的所述电极图...

【专利技术属性】
技术研发人员：李志炯，
申请(专利权)人：阿莫先恩电子电器有限公司，
类型：发明
国别省市：