[發明專利]一種半導體模塊結構以及該結構中鍵合線的連接固定方法

有效

• 申請號: 201210411777.8
• 申請日: 2012-10-24
• 公開（公告）號: CN102945837A
• 公開（公告）日: 2013-02-27
• 發明（設計）人: 王豹子
• 申請（專利權）人: 西安永電電氣有限責任公司
• 主分類號: H01L23/498
• 分類號: H01L23/498;H01L21/60
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 常亮

技術領域

本發明屬于電力半導體模塊制造技術領域，具體涉及一種半導體模塊結構以及該結構中鍵合線的連接固定方法。

背景技術

鍵合線鍵合的過程，實質是鍵合機的焊具牽引著鍵合線，焊具在設備產生的超聲能控制下，分別將芯片的電極表面、DBC基板覆銅層表面的金屬鍍層與鍵合線表面的原子激活，完成芯片及DBC基板與鍵合線的鍵合，實現芯片的電路連接。

鋁線鍵合是電力半導體模塊封裝常用的芯片電連接方法。鋁線鍵合具有鍵合點小，對芯片損壞性小，連接靈活等優點。但在電力半導體模塊封裝中，鍵合鋁線受通流能力限制，經常多條鍵合鋁線集中在一起，相互之間間距較小，而模塊的灌封膠體固化后呈現彈性，因此在通流狀態下，鍵合鋁線受電磁場和灌封彈性膠體的作用，鍵合鋁線弧線部分會出現周期性振動，特別對于高頻大電流模塊，鍵合鋁線的振動頻率和振動幅度會更大。因鋁線的材質較軟，若模塊經常在高頻大電流狀態下工作，鍵合鋁線就很容易在鍵合腳和弧線起點處出現斷裂，從而導致模塊失效，影響模塊的可靠性，降低模塊的使用壽命。

因此，有必要提出一種能夠有效消除或者降低鍵合鋁線的周期性振動，以解決電力半導體模塊鍵合鋁線連接封裝中的技術難題。

發明內容

有鑒于此，本發明提供一種能夠有效消除或降低鍵合鋁線的周期性震蕩的半導體模塊結構以及該結構中鍵合線的連接固定方法，從而避免鍵合鋁線鍵合腳與弧線起點處出現斷裂的情況，保證模塊的可靠性，延長模塊的使用壽命。

根據本發明的目的提出的一種半導體模塊結構，包括DBC基板，設置于所述DBC基板上的焊料層與芯片，以及一端與所述芯片焊接固定另一端與所述DBC基板焊接固定的鍵合線；所述芯片、DBC基板與所述鍵合線焊接處形成鍵合點，所述鍵合點處設置有彈性膠體，且所述彈性膠體在鍵合腳處以及所述鍵合線的弧線底部堆積形成膠點。

優選的，所述彈性膠體為硅橡膠。

優選的，所述彈性膠體在所述鍵合腳與所述弧線底部堆積形成的膠點的高度為1-5mm。

優選的，所述彈性膠體在所述鍵合腳與所述弧線底部堆積形成的膠點的高度為1-3mm。

優選的，所述彈性膠體在所述鍵合腳與所述弧線底部堆積形成的膠點的高度為2mm。

一種鍵合線的連接固定方法，用于連接固定所述的半導體模塊結構，包括以下步驟：

通過鍵合機的焊具牽引鍵合線，焊具在設備產生的超聲能控制下，分別將芯片的電極表面、DBC基板覆銅層表面的金屬鍍層與鍵合線表面的原子激活，完成芯片及DBC基板與鍵合線的鍵合；

采用彈性膠體在第一步驟中產生的鍵合點處進行點膠操作；

彈性膠體在芯片及DBC基板與鍵合線的鍵合腳以及鍵合線的弧線底部堆積形成膠點；

在常溫或高溫下固化彈性膠體。

與現有技術相比，本發明所述的半導體模塊結構以及該結構中鍵合線的連接固定方法的優點是：目前不存在能有效克服鍵合鋁線弧線部分出現的周期性振動的方法，鍵合鋁線容易在鍵合腳和弧線起點處出現斷裂，從而導致模塊失效，影響模塊的可靠性。本發明所公開的半導體模塊結構以及該結構中鍵合線的連接固定方法，通過在芯片及DBC基板與鍵合線的鍵合點處設置彈性膠體，并使得彈性膠體在鍵合腳與弧線底部堆積形成膠點。在模塊工作的過程中，可以有效減小甚至消除鍵合線的周期性振動，從而避免鍵合線鍵合腳與弧線起點處出現斷裂的情況，保證模塊的可靠性，延長模塊的使用壽命。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明公開的一種半導體模塊結構的示意圖。

圖中的數字或字母所代表的相應部件的名稱：

1、DBC基板?2、焊料層?3、芯片?4、鍵合線?5、膠點?6、鍵合腳?7、鍵合點

具體實施方式

現有的鍵合鋁線受電磁場和灌封彈性膠體的作用，鍵合鋁線弧線部分會出現周期性振動，由于鋁線的材質較軟，模塊經常在高頻大電流狀態下工作，鍵合鋁線易在鍵合腳和弧線起點處出現斷裂，從而導致模塊失效，影響模塊的可靠性等諸多問題。