[实用新型]一种微气孔功率电子模块

说明书

本实用新型公开了一种微气孔功率电子模块，所述微气孔功率电子模块通过在真空回流炉中的回流工序将半导体芯片与所述衬底的第一金属表面进行焊接，然后再将所述金属基板与所述衬底的第二金属表面进行焊接、所述衬底的第一金属表面分别与功率端子和与所述信号引线进行焊接，制得的微气孔功率电子模块的焊接层气孔率小于2%，且无大气孔，产品性能好；使用该制备方法制备功率电子模块，焊接后没有助焊剂残留，产品无需清洗，省去了清洗费用和清洗工艺，相应的降低了生产成本和设备维护成本，并且不会对环境造成污染。

技术领域

本实用新型属于半导体封装技术领域，具体地，涉及一种微气孔功率电子模块。

背景技术

目前功率电子模块的软钎焊工艺主要是先在衬底上丝网印刷焊膏，然后在印刷了焊膏的焊盘上贴装芯片等元件，再把组装体送入到设备内进行回流焊接的。有两种情况，第一种是组装体经过隧道式非真空回流炉焊接，因为这种回流炉回流时仅充惰性气体保护焊接，而不能抽真空，气体不能有效排出，所以焊接气孔一般很大，典型地，气孔率可达10%以上；另一种情况是组装体经过真空式回流炉焊接，因为这种回流炉具有密封腔体，既能充惰性气体保护，又能抽真空，典型地，气孔率可以小于2%。

以上两种使用焊膏软钎焊的工艺有都很大的缺点，第一种是气孔率很大，难于满足功率微气孔功率电子模块焊接要求，故现在使用较少。第二种虽然气孔率较小，但是回流过程会产生大量助焊剂残留，设备维护时间长，利用率较低，且产品要经过化学液体清洗，费用较高，并产生环境保护方面的问题。

实用新型内容

针对上述技术中存在的不足之处，本实用新型提供了一种微气孔功率电子模块。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：

本实用新型的目的是提供一种微气孔功率电子模块及其制备方法，该微气孔功率电子模块包括：外壳、金属基板、衬底、半导体芯片、第一焊接层、第二焊接层、功率端子、信号引线、信号端子、键合线、填充材料，所述衬底为引线框架衬底，所述引线框架衬底包括陶瓷层、第一金属表面和第二金属表面，所述陶瓷层设于第一金属表面与第二金属表面之间，所述金属基板通过第二焊层与第二金属表面焊接，所述半导体芯片通过第一焊接层焊接至所述第一金属表面，所述半导体芯片通过键合线电连接到第一金属表面上，所述第一金属表面通过所述信号引线与所述信号端子电连接，所述第一金属表面与和功率端子电连接，所述外壳设于所述金属基板上，所述填充材料填充在外壳与金属基板构成的区域内，包括功率端子和信号端子的一部分，信号引线、键合线、半导体芯片、第一焊接层、引线框架衬底、第二焊接层的一部分或全部。

所述第一金属表面为第一铜表面，所述第二金属表面为第二铜表面，所述第一铜表面、所述陶瓷层和所述第二铜表面键合形成三明治式的导热绝缘的陶瓷覆铜衬底。

所述第一金属表面为第一镍表面，所述第二金属表面为第二镍表面，所述第一镍表面、所述陶瓷层和所述第二镍表面键合形成三明治式的导热绝缘的陶瓷覆镍衬底。所述填充材料008为硅凝胶、硅凝胶、环氧双层中的一种。

所述键合线通过超声波引线键合法键合至所述半导体芯片和所述第一金属表面上，所述键合线为Al，Al-Si，Al-Mg，Cu，Au中的一种；

所述的微气孔功率电子模块的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

（1）所述半导体芯片与所述第一金属表面的焊接：在第一金属表面上放置固定框，在固定框内，依次放置焊片和半导体芯片；将贴装好的半导体芯片、焊片、引线框架衬底作为一个组装体，放入回流设备内回流。完成回流工序的组装体冷却后，去除固定框，完成所述半导体芯片与所述第一金属表面的焊接。