[發明專利]DBC基板

在審

• 申請號: 201310309527.8
• 申請日: 2013-07-22
• 公開（公告）號: CN104332446A
• 公開（公告）日: 2015-02-04
• 發明（設計）人: 任杰;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: H01L23/14
• 分類號: H01L23/14;H01L23/498
• 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

本發明屬于電子制造領域，特別涉及一種DBC基板及應用該DBC基板的電子器件。

背景技術

對于功率型電子器件封裝而言，基板除具備基本的布線（電互連）功能外，還要求具有較高的導熱、絕緣、耐熱、耐壓能力與熱匹配性能。因此，常用的MCPCB（金屬核印刷電路板）難以滿足功率型器件的封裝散熱要求；而對于LTCC和HTCC基板（低溫或高溫共燒陶瓷基板）而言，由于內部金屬線路層采用絲網印刷工藝制成，易產生線路粗糙、對位不精準等問題。以DBC（直接鍵合銅-陶瓷基板）和DPC（直接鍍銅-陶瓷基板）為代表的金屬化陶瓷基板在導熱、絕緣、耐壓與耐熱等方面性能優越，已成為功率型器件封裝的首選材料，并逐漸得到市場的認可。

直接敷銅技術是利用銅的含氧共晶液直接將銅敷接在陶瓷上，其基本原理就是敷接過程前或過程中在銅與陶瓷之間引入適量的氧元素，在1065℃～1083℃范圍內，銅與氧形成Cu-O共晶液，DBC技術利用該共晶液一方面與陶瓷基板發生化學反應生成CuAlO₂或CuAl₂O₄相，另一方面浸潤銅箔實現陶瓷基板與銅板的結合。直接敷銅陶瓷基板由于同時具備銅的優良導電、導熱性能和陶瓷的機械強度高、低介電損耗的優點，所以得到廣泛的應用。在過去的幾十年里，敷銅基板在功率電子封裝方面做出了很大的貢獻，這主要歸因于直接敷銅基板具有如下性能特點：熱性能好、電容性能、高的絕緣性能、Si相匹配的熱膨脹系數、電性能優越以及載流能力強。

DBC（Direct?Bonded?Copper）絕緣導熱基板,具有熱阻低、結合強度高,便于印制圖形,可焊性好等優點,近十年來已廣泛應用于諸如GTR、IGBT、MCT等電力電子模塊中。DBC基板便于將微電子控制芯片與高壓大電流執行芯片封裝在同一模塊之中,從而縮短和減少內部引線,提高了模塊的可靠性并為功率模塊智能化(Smart?Power)創造了工藝條件,同時熱阻的顯著降低便于模塊向更大的功率發展。

DBC基板表面覆銅層版圖的設計，直接影響著器件的散熱特性、絕緣特性、電特性的穩定性、封裝工藝的簡易性及器件使用的可靠性。因此，如何做好DBC基板表面覆銅層版圖設計，是IGBT器件封裝設計的關鍵技術之一。

IGBT器件封裝中，DBC基板版圖設計主要受到IGBT器件封裝體積、包含IGBT芯片數量、IGBT芯片的尺寸大小和版圖結構、IGBT器件的電連接形式及IGBT器件的電壓電流容量等因素影響限制。

現有滿足四片IGBT芯片、兩片FRD芯片并聯需要的DBC版圖設計見圖1所示，其中芯片的排布和相互連接見圖2所示。該版圖針對柵極在IGBT芯片四角的芯片結構設計，滿足四片IGBT芯片、兩片FRD芯片并聯連接需要，能夠滿足器件封裝的散熱、導電、絕緣、電磁兼容參數要求。但不足在于該版圖設計僅針對柵極在IGBT芯片四角的芯片結構設計，對于柵極在IGBT芯片中間位置的芯片結構，采用該版圖主要存在如下問題：

（1）柵極引線鍵合區的長度較短，鍵合過程中出現柵極鍵合線和發射極鍵合線交叉，兩者之間的線距較近，難以滿足柵極和發射極鍵合線間距要求，使用中容易出現柵極失效問題，器件的使用可靠性存在潛在風險。

（2）芯片發射極引線鍵合區銅層面積過小，使得鍵合線堆疊嚴重，鍵合連接難度大，參圖3所示。

有鑒于此，有必要提供一種新型的DBC基板。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明解決的技術問題是提供一種DBC基板及應用該DBC基板的電子器件，該DBC基板兼容柵極在IGBT芯片中間位置和四角位置兩種芯片，不僅能夠滿足器件封裝的散熱、導電、電磁兼容參數要求，而且鍵合工藝簡單。

為解決上述的技術問題，本發明的技術方案是這樣實現的：

一種DBC基板，包括絕緣層以及形成于該絕緣層上的金屬層，所述的金屬層包括2個第一IGBT芯片焊接區、2個第二IGBT芯片焊接區、2個FRD芯片焊接區以及鍵合區，所述的第一IGBT芯片焊接區、第二IGBT芯片焊接區和FRD芯片焊接區對稱分布于所述鍵合區的兩側，位于所述鍵合區一側的第一IGBT芯片焊接區、第二IGBT芯片焊接區和FRD芯片沿縱向排列，且第二IGBT芯片焊接區位于第一IGBT芯片焊接區和FRD芯片之間，其中，所述的鍵合區包括發射極引線鍵合區和柵極引線鍵合區，所述的柵極引線鍵合區的頂端與所述第一IGBT芯片焊接區的中心所在的水平線相交或相切，所述的柵極引線鍵合區的底端與第二IGBT芯片焊接區的中心所在的水平線相交或相切。