[發明專利]用于焊接功率模塊的金屬基板

有效

• 申請號: 201210317066.4
• 申請日: 2012-08-31
• 公開（公告）號: CN102832179A
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發明（設計）人: 鄭軍;聶世義;張敏;姚玉雙;王曉寶
• 申請（專利權）人: 江蘇宏微科技股份有限公司
• 主分類號: H01L23/13
• 分類號: H01L23/13;H01L23/373
• 代理公司: 常州市維益專利事務所 32211
• 代理人: 賈海芬

技術領域

本發明涉及一種用于焊接功率模塊的金屬基板，屬于半導體技術領域。

背景技術

隨著大功率電力電子技術的發展，越來越多IGBT功率模塊應用在汽車工業、太陽能、風能、機車牽引等領域，由于IGBT功率模塊工作時是處在大電流和大電壓工況下，故會產生很大的功耗。但隨著功率半導體模塊單位體積功耗的增加，又會造成器件在工作時溫度過高而失效，因此功率半導體模塊的散熱技術是功率半導體模塊設計和使用的關鍵。

目前國內功率半導體模塊均采用焊接方式將各芯片及各元件焊接在金屬基板上，在芯片焊接時，芯片下部是通過焊料層與金屬基板焊接，由于焊料層厚度的均勻性無法得到保證，加之在放置焊料層時其位置會存在一定的偏差，因此使得焊料層在一定程度上會產生翹曲及斜坡而造成焊接不良，而焊接不良又會導致產品使用過程中熱值增大，溫度升高最終造成器件損壞，因此芯片的焊接不良是造成半導體模塊的可靠性差、壽命低的其中一種因素。再則，在功率模塊使用時，雖然是采用銅基板，但由于各芯片的焊接位置不同，僅能依靠銅基板自身的導熱性能進行導熱，瞬間導熱效果不好，會造成銅基板上的溫度分布不均，由于銅基板局部溫度升高，最終會導致功率模塊壽命下降或失效。

發明內容

本發明的目的是提供一種結構合理，能方便對焊料層進行定位，提高焊接可靠性和功率模塊使用壽命的用于焊接功率模塊的金屬基板。

本發明為達到上述目的的技術方案是：一種用于焊接功率模塊的金屬基板，包括板體，其特征在于：所述板體的正面設置有對焊料層外周邊進行限位的四個以上的限位凸起，板體底部設有凹槽，且凹槽內充填有導熱硅脂。

其中：所述板體上限位凸起的高度大于焊料層的高度。

所述板體上的限位凸起為圓形柱或矩形柱。

所述板體上的凹槽為蛇形凹槽，且凹槽的槽深是板體厚度的0.05-0.1倍。

本發明采用上述技術方案后具有以下優點：

1、本發明在金屬基板的板體正面設置有限位凸起，通過限位凸起對焊料層進行限位，防止芯片在焊接過程中使焊料層位置發生偏移，方便控制芯片不會偏移，從而在一定程度解決了因焊料層翹曲及斜坡而造成芯片焊接不良的問題，同時也能保持焊接過程中焊料層厚度的穩定性，提高了芯片與金屬基板焊接質量，保證芯片到金屬基板的熱傳導穩定,使金屬基板具有更好的均溫性。

2、本發明在金屬基板上設有限位凸起，在芯片焊接時可替代原有金屬基板使用的定位夾具，不僅能有效減少人為操作帶來的廢品率，也使工藝更加簡單，易于操作人員操作，也可節省產品的制造成本。

3、本發明在板體底部設有凹槽，由于凹槽內填充有導熱硅脂，使金屬基板具有較好的熱傳導性，能保持功率模塊的熱傳導性一致，因金屬基板上的溫度分布均勻，將金屬基板固定在散熱器上后，能提高功率模塊的散熱效果，從而提高功率模塊的使用壽命和可靠性。

附圖說明

下面結合附圖對本發明的實施例作進一步的詳細描述。

圖1是本發明將芯片焊接在金屬基板上的結構示意圖。

圖2是圖1的A-A剖視結構示意圖。

圖3是圖1的后視結構示意圖。

圖4是本發明將芯片焊接在金屬基板的立體結構示意圖。

其中：1—板體，2—芯片，3—限位凸起，4—安裝孔，5—凹槽，6—導熱硅脂，7—焊料層。

具體實施方式

見圖1～3所示，本發明的用于焊接功率模塊的金屬基板，包括板體1，板體1上設有安裝孔4，通過緊固件方便將金屬基板與外殼連接，并將金屬基板與散熱器連接，通過散熱器將其熱量強制排出。

圖1、2、4所示，本發明金屬基板的板體1正面至少設置有對焊料層7外周邊進行限位的四個以上的限位凸起3，板體1上的限位凸起3高度大于焊料層7的高度，不僅方便對焊料片放置，同時通過限位凸起3對熔融前后的焊料也進行限位，以確保芯片2的焊接位置不變。見圖1所示，本發明的限位凸起3為圓形柱，或該限位凸起3為矩形柱，還可采用多邊形柱，可在焊料層7的每一側設有兩個限位凸起3或更多個限位凸起3，以方便焊料層7的放置，防止芯片2在焊接過程中焊料層7位置偏移。當金屬基板上需要焊接多個芯片時，金屬基板上均設有對各焊料層進行限位的多個限位凸起。

見圖2、3所示，本發明在金屬基板板體1的底部設有凹槽5，且凹槽5內充填有導熱硅脂6，本發明底板上的凹槽5為蛇形凹槽或至少一個橫向槽或至少一個縱向槽，凹槽5的槽深是板體1厚度的0.05-0.1倍，其槽寬是槽深的8-10倍，金屬基板的厚度采用現有的3-8mm,如凹槽5的槽深在0.15mm、或0.2mm、或0.3mm、或0.5mm、或0.6mm以及0.8mm，而槽寬可在1.2mm-8mm之間，如2mm、4mm、6mm等，由于凹槽5位于芯片2下部，因此能通過凹槽5內的導熱硅脂6使金屬基板具有較好的熱傳導性，并與散熱器也具有較好的熱傳導性，在功率模塊在工作中，使金屬基板的熱傳導性能保持一致，并通過金屬基板傳至下部的散熱器。