[发明专利]一种改善SiC功率器件封装热均匀性的封装结构

说明书

本发明公开了一种改善SiC功率器件封装热均匀性的封装结构，包括SiC芯片一、SiC芯片二、DBC上铜层一、DBC上铜层二、DBC上铜层三、DBC陶瓷层、DBC下铜层以及基板；所述DBC上铜层一、DBC上铜层二、DBC上铜层三以及所述DBC下铜层的表面均刻蚀镂空结构焊料层；所述SiC芯片一的上表面通过键合铝包铜带与所述DBC上铜层二上的所述镂空结构焊料层相连；所述SiC芯片二的上表面通过键合铝包铜带与所述DBC上铜层三上的所述镂空结构焊料层相连。本申请的封装结构散热均匀、可靠性高，键合铝包铜带导电性能好、寄生电感小，可以有效加固键合线的连接，提高SiC功率器件的使用寿命。

技术领域

本发明涉及电力电子器件散热和封装技术领域，尤其是涉及一种改善SiC功率器件封装热均匀性的封装结构。

背景技术

SiC是目前发展极为成熟的新型宽禁带半导体材料，可用于制作大功率电子器件，例如SiC MOSFET、SiC JFET、SiC IGBT等等。相比Si功率器件，SiC功率器件有着导通电阻低、开关频率高、耐高温高压等优势，在高频高压领域具有重大应用前景与产业价值。覆铜陶瓷基板DBC在陶瓷层上下面直接键合铜层，完美结合了陶瓷与无氧铜两者的优良性能。铜线与铝线是常用的键合线，铝线结合性良好但载流能力低，铜线导电导热性能优于铝线但需对金属表面预处理，工艺更为复杂。铝包铜带作为一种新型键合线，兼具铝和铜双重优势，且相比线状，带状的载流能力与散热效果更优。

传统SiC功率器件封装技术是将SiC芯片下表面焊接在DBC上铜层处，利用键合铝线将SiC芯片上表面与其余独立的上铜层相连，DBC下铜层焊接在基板上，基板直接与外壳相连进行散热，不同层间通过焊料层连接。

但是这种结构存在以下缺点:一、在芯片工作产生的热应力反复冲击下，键合点易老化导致键合铝线脱落，器件可靠性差；二、芯片与DBC上铜层间的焊料层会存在空洞、裂纹且难以做到均匀平铺，使得SiC芯片下表面散热不均匀，结温过高易致使SiC功率器件故障；三、下铜层与基板间焊料层不均匀，器件整体搭建易倾斜。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改善SiC功率器件封装热均匀性的封装结构，以解决现有技术中存在的问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种改善SiC功率器件封装热均匀性的封装结构，包括SiC芯片一、SiC芯片二、DBC上铜层一、DBC上铜层二、DBC上铜层三、DBC陶瓷层、DBC下铜层以及基板；所述DBC上铜层一、DBC上铜层二、DBC上铜层三以及所述DBC下铜层的表面均刻蚀镂空结构焊料层；

所述SiC芯片一的上表面通过键合铝包铜带与所述DBC上铜层二上的所述镂空结构焊料层相连；所述SiC芯片二的上表面通过键合铝包铜带与所述DBC上铜层三上的所述镂空结构焊料层相连；SiC芯片一的下表面通过镂空结构焊料层焊接在所述DBC上铜层一上，SiC芯片二的下表面通过镂空结构焊料层焊接在DBC上铜层二上，所述DBC下铜层通过镂空结构焊料层焊接在基板上。

作为一种进一步的技术方案，所述DBC上铜层一的蚀镂空结构外围矩形尺寸与所述SiC芯片一的外围尺寸相同，所述DBC上铜层二的蚀镂空结构外围矩形尺寸与所述SiC芯片二加键合铝包铜带焊接面轮廓总的外围尺寸相同，所述DBC上铜层三的蚀镂空结构外围矩形尺寸与键合铝包铜带焊接面轮廓尺寸相同。

作为一种进一步的技术方案，所述镂空结构焊料层整体刻蚀为矩形深槽，深槽内壁与被蚀刻体的表面垂直；且深槽内保留等距等高的铜柱若干。

作为一种进一步的技术方案，所述铜柱为圆柱、正四棱柱或顶面矩形长大于宽的线型直四棱柱。

采用上述技术方案，本发明具有如下有益效果：