[發明專利]電路基板及制備方法及絕緣柵雙極型晶體管模塊

在審

• 申請號: 202111582705.5
• 申請日: 2021-12-22
• 公開（公告）號: CN114220781A
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發明（設計）人: 林苡任;葛孝昊;謝梓翔;曾丹
• 申請（專利權）人: 珠海格力電器股份有限公司;珠海零邊界集成電路有限公司
• 主分類號: H01L23/373
• 分類號: H01L23/373;H01L23/492;H01L23/498;H01L21/48;H01L21/60
• 代理公司: 北京華夏泰和知識產權代理有限公司 11662
• 代理人: 杜欣

本申請涉及電路基板及制備方法及絕緣柵雙極型晶體管模塊。其中，絕緣柵雙極型晶體管模塊包括電路基板和功率芯片，電路基板與功率芯片之間設置有焊料層，電路基板包括沿遠離功率芯片的方向依次層疊設置的第一導熱層、第二導熱層和第三導熱層，功率芯片通過焊料層與第一導熱層連接；焊料層與第一導熱層之間形成有第一熱擴散角，第二導熱層與第三導熱層之間形成有第二熱擴散角；第一熱擴散角大于第二熱擴散角，第一導熱層的厚度大于第三導熱層的厚度；或第一熱擴散角小于第二熱擴散角，第一導熱層的厚度小于第三導熱層的厚度。本申請的設置提高了絕緣柵雙極型晶體管模塊的散熱效果，降低了各層材料發生松弛甚至裂紋的幾率。

技術領域

本申請涉及半導體技術領域，尤其涉及一種電路基板及制備方法及絕緣柵雙極型晶體管模塊。

背景技術

絕緣柵雙極型晶體管(Insulated Gate Bipolar Transistor，簡稱IGBT)模塊的熱退化是由于模塊因受熱應力沖擊而導致的疲勞損傷。引起模塊退化的因素率包括電、熱、機械等各方面，模塊在內部的逐步疲勞積累和外加工作條件的共同作用下主要引起模塊的熱退化，進而誘發電性偏移的電退化和焊料層受應力強度而出現裂痕的機械退化。因此，研究IGBT模塊熱退化機理具有重要意義。

IGBT模塊包括覆銅陶瓷基板(Direct Bonding Copper，簡稱DBC)，通常情況下，DBC基板包括一層陶瓷層以及設置于陶瓷層兩側面的銅層，位于陶瓷層兩側的銅層厚度相同，在長時間或高頻率的使用下，DBC的散熱效果不佳，從而影響IGBT模塊的散熱效果。

發明內容

本申請的目的在于提供了一種電路基板及制備方法及絕緣柵雙極型晶體管模塊以解決電路基板以及絕緣柵雙極型晶體管模塊散熱效果不佳的問題。

為此，第一方面，包括電路基板和功率芯片，所述電路基板與所述功率芯片之間設置有焊料層，所述電路基板包括沿遠離所述功率芯片的方向依次層疊設置的第一導熱層、第二導熱層和第三導熱層，所述功率芯片通過所述焊料層與所述第一導熱層連接；所述焊料層與所述第一導熱層之間形成有第一熱擴散角，所述第二導熱層與所述第三導熱層之間形成有第二熱擴散角；其中，所述第一熱擴散角大于所述第二熱擴散角，所述第一導熱層的厚度大于所述第三導熱層的厚度；或所述第一熱擴散角小于所述第二熱擴散角，所述第一導熱層的厚度小于所述第三導熱層的厚度。

在一種可能的實現方式中，所述第二導熱層包括層疊且間隔設置的第一基板和第二基板，所述第三導熱層包括層疊且間隔設置的第三基板和第四基板，所述第一基板、所述第三基板、所述第二基板及所述第四基板沿所述第一導熱層背離所述功率芯片的方向依次層疊設置；所述第一基板與所述第三基板之間形成所述第二熱擴散角，所述第二基板與所述第四基板之間形成所述第二熱擴散角。

在一種可能的實現方式中，所述第一基板的導熱系數等于第二基板的導熱系數，所述第三基板的導熱系數、所述第四基板的導熱系數以及所述第一導熱層的導熱系數相同，所述焊料層的導熱系數大于或小于所述第一基板的導熱系數。

在一種可能的實現方式中，所述第一熱擴散角大于所述第二熱擴散角，所述電路基板的厚度之和為0.8mm-1.2mm，所述第一基板和所述第二基板的厚度之和為電路基板的1/7，所述第一導熱層、所述第三基板與所述第四基板的厚度之和為電路基板的6/7。

在一種可能的實現方式中，所述第一導熱層、所述第三基板和所述第四基板的材質包括銅；和/或，所述第一基板和所述第二基板的材質包括陶瓷；和/或，所述功率芯片的材質包括硅；和/或，所述焊料層的材質包括鉛和錫。

在一種可能的實現方式中，還包括冷卻板，所述冷卻板設置于所述電路基板遠離所述功率芯片的一側。