[发明专利]一种功率模块及其制作方法

说明书

本发明属于一种功率模块，具体是涉及到一种功率模块及其制作方法，功率模块包括基板、衬板、芯片及封装壳体，所述衬板包括陶瓷层及上覆金属层、下覆金属层；还包括母排端子，所述母排端子与上覆金属层一体成型；制作方法包括通过冲压使母排端子与上覆金属层一体成型；将上覆金属层和下覆金属层分别连接在陶瓷层的上表面和下表面；将芯片连接在衬板上；使芯片与上覆金属层电性连接；将衬板连接在基板上；将封装壳体安装在基板上；在封装壳体的内部填充绝缘胶；本发明母排端子与上覆金属层一体成型，减少了焊接界面，消除了传统焊接或超声波键合的功率模块中母排端子与上覆金属层接触界面可靠性薄弱的问题，提升了功率模块的温度冲击可靠性。

技术领域

本发明属于一种功率模块，具体是涉及到一种功率模块及其制作方法。

背景技术

传统的功率模块中衬板与母排端子相连接的方式一般为使用焊料焊接或超声键合连接。无论是使用焊料焊接或者超声波键合，衬板与母排端子接触界面都是模块的薄弱环节，尤其是在高温的环境下，焊层及超声键合连接层容易发生退化，严重时甚至会发生断裂。

综上所述，传统的DBC衬板与铜母排端子的连接方式，存在以下几个缺点：

1)焊接型的连接方式，是在焊料和金属层之间形成介金属化合物，该化合物耐温度循环能力差，尤其在高温时还会发生重熔，严重影响功率模块可靠性；

2)超声键合型的连接方式，是在母排段子与衬板的接触面上产生金属结构的破裂重组，重组形成的金属接触面结构，其耐温度循环能力虽然强于焊接型的介金属化合物，但仍然是模块可靠性的薄弱环节，尤其高温条件，可靠性会进一步下降；

3)无论是焊接型还是超声键合型的连接方式，都需要单独的工艺步骤，工艺效率低且工艺成本高，同时对工艺控制要求高，该工艺的失效率还会影响产品的良率；

4)多个衬板封装在同一个模块内，在设计上需预留足够的空间进行衬板间的互连，如引线键合互连或焊接互连，进而挤压芯片的面积，无法进一步提升模块的功率密度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种可靠性高的功率模块及其制作方法。

本发明提供一种功率模块，包括基板、设置在基板上的衬板、设置在衬板上的芯片及设置在基板上的封装壳体，所述衬板包括陶瓷层及设置在陶瓷层上的上覆金属层、下覆金属层；还包括母排端子，所述母排端子与上覆金属层一体成型，所述母排端子背离上覆金属层的一端延伸至封装壳体外。

更进一步地，所述基板背离衬板的一面上设置有多个翅片。

更进一步地，所述母排端子、上覆金属层及下覆金属层的厚度为0.1～2mm。

更进一步地，所述母排端子、上覆金属层及下覆金属层的材质选自于包括铜、铜钼合金、铝碳化硅在内的任意一种。

本发明还提供另一种功率模块，包括封装壳体、散热体、设置在散热体上的衬板及设置在衬板上的芯片，所述衬板包括陶瓷层及设置在陶瓷层上的上覆金属层、下覆金属层；所述衬板和散热体均设置有两组，每组衬板中的上覆金属层均一体成型有母排端子，两组衬板中的下覆金属层分别与两组散热体接触，所述芯片设置在两组衬板之间，所述母排端子背离上覆金属层的一端延伸至封装壳体外。

更进一步地，所述散热体的内部设置有流道，所述流道与外部的冷却液循环系统连接。

更进一步地，所述散热体的材质选自铝或铝合金。

本发明提供一种功率模块的制作方法，该方法包括以下步骤：

S1、通过冲压使母排端子与上覆金属层一体成型；

S2、将母排端子折弯并对母排端子做硬化处理；

S3、将上覆金属层和下覆金属层通过直接覆铜法或钎焊法连接在陶瓷层的上表面和下表面；