[發明專利]一種IGBT模塊的封裝結構及加工工藝

有效

• 申請號: 201810320648.5
• 申請日: 2018-04-09
• 公開（公告）號: CN108461484B
• 公開（公告）日: 2023-09-15
• 發明（設計）人: 鮑婕;王哲;劉琦;占林松;寧仁霞;何聚;許媛
• 申請（專利權）人: 黃山學院
• 主分類號: H01L25/07
• 分類號: H01L25/07;H01L23/373;H01L23/29;H01L21/50;H01L21/56
• 代理公司: 蘇州國誠專利代理有限公司 32293
• 代理人: 韓鳳

1.一種IGBT模塊的封裝結構，其特征在于，包括：

直接敷銅基板（14），其上表面包括IGBT芯片集電極和快速恢復二極管芯片陰極的共同連接區（15）、IGBT芯片的柵極連接區（16）以及IGBT芯片的發射極引出端（41），其下表面具有底板連接區（13）；在直接敷銅基板（14）上表面對應快速恢復二極管芯片（19）陰極的位置制作有第一二維層狀六方氮化硼薄膜（30），在直接敷銅基板（14）上表面對應IGBT芯片（21）的集電極的位置制作有第二二維層狀六方氮化硼薄膜（31）；所述快速恢復二極管芯片（19）的陰極和IGBT芯片（21）的集電極通過第一焊料層（17）與所述直接敷銅基板（14）上表面的共同連接區（15）互連；所述直接敷銅基板（14）下表面的底板連接區（13）由第三焊料層（12）與底板（11）焊接；外殼（25）將所述直接敷銅基板（14）、快速恢復二極管芯片（19）、IGBT芯片（21）及所有鍵合引線封裝在底板（11）上。

2.根據權利要求1所述的一種IGBT模塊的封裝結構，其特征在于，所述外殼（25）和底板（11）之間由二維層狀六方氮化硼填充增強硅膠（26）進行灌封。

3.根據權利要求1所述的一種IGBT模塊的封裝結構，其特征在于，所述第一焊料層（17）將第一二維層狀六方氮化硼薄膜（30）、第二二維層狀六方氮化硼薄膜（31）包裹在內。

4.根據權利要求1所述的一種IGBT模塊的封裝結構，其特征在于，所述快速恢復二極管芯片（19）上表面陽極與IGBT芯片（21）的發射極用第一鋁線組（20）鍵合。

5.根據權利要求1所述的一種IGBT模塊的封裝結構，其特征在于，所述IGBT芯片（21）上表面發射極與直接敷銅基板上表面的發射極引出端（41）用第二鋁線組（42）鍵合，IGBT芯片（21）柵極與直接敷銅基板（14）上表面的柵極連接區（16）用第三鋁線組（22）鍵合。

6.根據權利要求1所述的一種IGBT模塊的封裝結構，其特征在于，還包括：

第一母線（23），由第二焊料層（18）與直接敷銅基板（14）上表面的共同連接區（15）互連；

第二母線（24），由第二焊料層（18）與直接敷銅基板（14）上表面的柵極連接區（16）互連；

第三母線（40），由第二焊料層（18）與直接敷銅基板（14）上表面的發射極引出端（41）互連。

7.一種IGBT模塊封裝結構的加工工藝，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、在直接敷銅基板（14）上表面銅層圖形化生長互不重疊的第一二維層狀六方氮化硼薄膜（30）和第二二維層狀六方氮化硼薄膜（31）；

步驟2、在底板（11）上表面涂覆第三焊料層（12），與直接敷銅基板（14）進行焊接組裝；在直接敷銅基板（14）上表面涂覆第一焊料層（17），將IGBT芯片（21）和快速恢復二極管芯片（19）貼裝在直接敷銅基板（14）對應位置上，分別與第二二維層狀六方氮化硼薄膜（31）和第一二維層狀六方氮化硼薄膜（30）位置對應；將外殼（25）及各母線與直接敷銅基板（14）對應位置進行組裝，真空焊接并清洗；

步驟3、將IGBT芯片（21）的發射極與快速恢復二極管芯片（19）的陽極采用第一鋁線組（20）鍵合，將IGBT芯片（21）的發射極與直接敷銅基板（14）上表面的發射極引出端（41）用第二鋁線組（42）鍵合，IGBT芯片（21）柵極與直接敷銅基板（14）上表面的柵極連接區（16）用第三鋁線組（22）鍵合；

步驟4、采用二維層狀六方氮化硼增強硅膠（26）進行注塑、固化封裝，最后檢測包裝。

8.根據權利要求7所述的一種IGBT模塊封裝結構的加工工藝，其特征在于，所述步驟1在直接敷銅基板（14）上表面銅層快速恢復二極管芯片（19）對應的陰極連接區中心位置上，采用化學氣相沉積法生長方形第一二維層狀六方氮化硼薄膜（30）；同時，在直接敷銅基板（14）上表面銅層IGBT芯片（21）對應的集電極連接區中心位置上，生長方形第二二維層狀六方氮化硼薄膜（31）。