一種散熱一體化功率模塊的封裝結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】一種散熱一體化功率模塊的封裝結(jié)構(gòu)，它主要包括：基板、絕緣柵雙極型晶體管以及二極管的芯片部分、絕緣基板、功率端子、信號端子、鋁線、塑料外殼、硅凝膠、熱敏電阻、散熱一體化等部件；所述絕緣柵雙極型晶體管以及二極管的芯片部分和功率端子通過超聲波焊接，并再一起通過軟鉛焊焊接在絕緣基板的導(dǎo)電銅層上；所述絕緣柵雙極型晶體管以及二極管的芯片部分之間、各絕緣柵雙極型晶體管以及二極管的芯片部分與絕緣基板相應(yīng)的導(dǎo)電層之間均通過鋁線鍵合電氣連接；所述的基板為散熱一體化基板，該散熱一體化基板通過密封膠與塑料外殼粘接；所述絕緣柵雙極型晶體管以及二極管的芯片部分、絕緣基板、功率端子、信號端子、鋁線、熱敏電阻上面覆蓋有可提高各原件之間耐壓的絕緣硅凝膠。
【專利說明】一種散熱一體化功率模塊的封裝結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及的是一種散熱一體化功率模塊的封裝結(jié)構(gòu)，屬于電力電子學(xué)的功率模塊封裝【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]目前絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)模塊在變頻器，逆變焊機，感應(yīng)加熱，軌道交通以及風(fēng)能，太陽能發(fā)電等領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，但特別是功率模塊，對結(jié)構(gòu)和電路的可靠性要求更高。
實用新型內(nèi)容
[0003]本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，而提供一種結(jié)構(gòu)合理，連接牢固，散熱效果好，使用壽命長，可靠性好的散熱一體化功率模塊的封裝結(jié)構(gòu)。
[0004]本實用新型的目的是通過如下技術(shù)方案來完成的，所述的散熱一體化功率模塊的封裝結(jié)構(gòu)，它主要包括:基板、絕緣柵雙極型晶體管以及二極管的芯片部分、絕緣基板、功率端子、信號端子、鋁線、塑料外殼、硅凝膠、熱敏電阻、散熱一體化等部件；所述絕緣柵雙極型晶體管以及二極管的芯片部分和功率端子通過超聲波焊接，并再一起通過軟鉛焊焊接在絕緣基板的導(dǎo)電銅層上；所述絕緣柵雙極型晶體管以及二極管的芯片部分之間、各絕緣柵雙極型晶體管以及二極管的芯片部分與絕緣基板相應(yīng)的導(dǎo)電層之間均通過鋁線鍵合電氣連接；所述的基板為散熱一體化基板，該散熱一體化基板通過密封膠與塑料外殼粘接；所述絕緣柵雙極型晶體管以及二極管的芯片部分、絕緣基板、功率端子、信號端子、鋁線、熱敏電阻上面覆蓋有可提高各原件之間耐壓的絕緣硅凝膠。
[0005]所述的功率端子和信號端子采用純銅或者銅合金材料制成，其表層裸銅或者電鍍金、鎳、錫可焊接金屬材料之一。
[0006]所述塑料外殼采用耐高溫、絕緣性能良好的PBT、PPS、尼龍材料。
[0007]所述絕緣柵雙極型晶體管以及二極管的芯片部分和絕緣基板通過焊接方式連接，所述功率端子和信號端子與絕緣基板通過超聲波或者焊接方式連接，熱敏電阻和絕緣基板，通過焊接方式連接，所采用的焊接材料為Snpb、SnAg> SnAgCu> PbSnAg中含Sn材料之一，焊接最高溫度控制在100-400°C之間。
[0008]所述功率端子和信號端子局部被注塑外殼注塑包裹；所述的功率端子分布于模塊的兩邊，位于模塊三條注塑邊上。
[0009]所述散熱一體化基板采用純鋁或者鋁合金材料或純銅或者銅合金材料；散熱一體化基板內(nèi)部設(shè)置有包含一頭進口，一頭出口的冷卻媒介流道。
[0010]所述散熱一體化基板通過焊接方式與絕緣基板連接，焊接采用Snpb, SnAg,SnAgCu, PbSnAg中含Sn材料之一，焊接最高溫度控制在100_400°C之間。
[0011 ] 所述絕緣基板與散熱一體化基板通過激光焊接方式連接，此焊接包括多點焊接和單點焊接。[0012]所述絕緣基板與散熱一體化基板通過高溫燒結(jié)方式連接，此燒結(jié)包括氧化物燒結(jié)。
[0013]所述絕緣基板和焊接散熱一體化基板通過高溫熔焊方式連接，此焊接包括基礎(chǔ)金屬熔化焊接。
[0014]本實用新型通過注塑外殼局部注塑包裹功率端子和信號端子，提高功率端子和信號端子抗擊熱應(yīng)力和外部安裝引力，提高功率端子和信號端子整體牢固性。通過功率端子以及信號端子和絕緣基板直接超聲波焊接的方法，消除傳統(tǒng)工藝端子焊接的疲勞缺陷，提高功率端子以及信號端子和絕緣基板連接的可靠性，制造高可靠絕緣柵雙極型晶體管模塊。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本實用新型所述絕緣柵雙極型晶體管模塊電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2為本實用新型所述絕緣柵雙極型晶體管模塊示意圖。
[0017]圖3為圖2中A處的局部放大示意圖。
[0018]【具體實施方式】:
[0019]下面結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明。圖1-3所示，本實用新型所述的散熱一體化功率模塊的封裝結(jié)構(gòu)，它主要包括:基板1、絕緣柵雙極型晶體管以及二極管的芯片部分3、絕緣基板2、功率端子5、信號端子7、鋁線6、塑料外殼8、硅凝膠4、熱敏電阻9、散熱一體化等部件；所述絕緣柵雙極型晶體管以及二極管的芯片部分3和功率端子5通過超聲波焊接，并再一起通過軟鉛焊焊接在絕緣基板2的導(dǎo)電銅層上；所述絕緣柵雙極型晶體管以及二極管的芯片部分3之間、各絕緣柵雙極型晶體管以及二極管的芯片部分3與絕緣基板2相應(yīng)的導(dǎo)電層之間均通過鋁線6鍵合電氣連接；所述的基板I為散熱一體化基板1，該散熱一體化基板I通過密封膠與塑料外殼8粘接；所述絕緣柵雙極型晶體管以及二極管的芯片部分3、絕緣基板2、功率端子5、信號端子7、鋁線8、熱敏電阻9上面覆蓋有可提高各原件之間耐壓的絕緣硅凝膠4。
[0020]所述的功率端子5和信號端子7采用純銅或者銅合金材料制成，其表層裸銅或者電鍍金、鎳、錫可焊接金屬材料之一；塑料外殼8采用耐高溫、絕緣性能良好的PBT、PPS、尼龍材料。
[0021]所述絕緣柵雙極型晶體管以及二極管的芯片部分3和絕緣基板2通過焊接方式連接，所述功率端子5和信號端子7與絕緣基板2通過超聲波或者焊接方式連接，熱敏電阻9和絕緣基板2,通過焊接方式連接,所采用的焊接材料為Snpb、SnAg> SnAgCu> PbSnAg中含Sn材料之一，焊接最高溫度控制在100-40(TC之間。
[0022]所述功率端子5和信號端子7局部被注塑外殼8注塑包裹；所述的功率端子分布于模塊的兩邊，位于模塊三條注塑邊上。
[0023]所述散熱一體化基板I采用純鋁或者鋁合金材料或純銅或者銅合金材料；散熱一體化基板I內(nèi)部設(shè)置有包含一頭進口，一頭出口的冷卻媒介流道101。
[0024]所述散熱一體化基板I通過焊接方式與絕緣基板2連接,焊接采用Snpb, SnAg,SnAgCu, PbSnAg中含Sn材料之一，焊接最高溫度控制在100_400°C之間。
[0025]所述絕緣基板2與散熱一體化基板I通過激光焊接方式連接，此焊接包括多點焊接和單點焊接。
[0026]所述絕緣基板2與散熱一體化基板I通過高溫燒結(jié)方式連接，此燒結(jié)包括氧化物 燒結(jié)。
[0027]所述絕緣基板2和焊接散熱一體化基板I通過高溫熔焊方式連接，此焊接包括基礎(chǔ)金屬熔化焊接。
[0028]實施例:圖2-3所示，本實用新型包括絕緣柵雙極型晶體管以及二極管的芯片部分3、絕緣基板(DBC) 2、功率端子5、信號端子7、鋁線6、塑料外殼8、硅凝膠4、熱敏電阻9、散熱一體化基板I等部件；絕緣柵雙極型晶體管以及二極管的芯片部分3和功率端子5通過超聲波焊接，然后通過軟鉛焊焊接在絕緣基板(DBC) 2導(dǎo)電銅層上；各芯片(絕緣柵雙極型晶體管以及二極管的芯片部分3之間、各芯片(絕緣柵雙極型晶體管以及二極管的芯片部分3與絕緣基板(DBC) 2相應(yīng)的導(dǎo)電層之間均通過鋁線6鍵合來實現(xiàn)電氣連接；塑料外殼8和絕緣基板(DBC) 2通過密封膠粘接；絕緣柵雙極型晶體管以及二極管的芯片部分3、絕緣基板(DBC)2、功率端子5、信號端子7、鋁線8、熱敏電阻9等部件，通過覆蓋絕緣硅凝膠4，提高各原件之間的耐壓。
【權(quán)利要求】
1.一種散熱一體化功率模塊的封裝結(jié)構(gòu)，它主要包括:基板、絕緣柵雙極型晶體管以及二極管的芯片部分、絕緣基板、功率端子、信號端子、鋁線、塑料外殼、硅凝膠、熱敏電阻等部件；所述絕緣柵雙極型晶體管以及二極管的芯片部分(3)和功率端子(5)通過超聲波焊接，并再一起通過軟鉛焊焊接在絕緣基板(2)的導(dǎo)電銅層上；所述絕緣柵雙極型晶體管以及二極管的芯片部分(3)之間、各絕緣柵雙極型晶體管以及二極管的芯片部分(3)與絕緣基板(2)相應(yīng)的導(dǎo)電層之間均通過鋁線(6)鍵合電氣連接；所述的基板(I)為散熱一體化基板，該散熱一體化基板(I)通過密封膠與塑料外殼(8)粘接；所述絕緣柵雙極型晶體管以及二極管的芯片部分(3)、絕緣基板(2)、功率端子(5)、信號端子(7)、鋁線(8)、熱敏電阻(9)上面覆蓋有可提高各原件之間耐壓的絕緣硅凝膠(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的散熱一體化功率模塊的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的功率端子(5)和信號端子(7)采用純銅或者銅合金材料制成，其表層裸銅或者電鍍金、鎳、錫可焊接金屬材料之一；所述的塑料外殼(8)采用耐高溫、絕緣性能良好的PBT、PPS、尼龍材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的散熱一體化功率模塊的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述絕緣柵雙極型晶體管以及二極管的芯片部分(3)和絕緣基板(2)通過焊接方式連接，所述功率端子(5 )和信號端子(7 )與絕緣基板(2 )通過超聲波或者焊接方式連接，熱敏電阻(9 )和絕緣基板(2)通過焊接方式連接,所采用的焊接材料均為Snpb、SnAg> SnAgCu> PbSnAg中含Sn材料之一，焊接最高溫度控制在100-400°C之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的散熱一體化功率模塊的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述功率端子(5)和信號端子(7)局部被注塑外殼(8)注塑包裹；所述的功率端子(5)分布于模塊的兩邊，位于模塊三條注塑邊上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的散熱一體化功率模塊的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述散熱一體化基板采用純鋁或者鋁合金材料或純銅或者銅合金材料；散熱一體化基板內(nèi)部設(shè)置有包含一頭進口，一頭出口的冷卻媒介流道(101)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的散熱一體化功率模塊的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述散熱一體化基板通過焊接方式與絕緣基板(2)連接,焊接采用Snpb, SnAg, SnAgCu, PbSnAg中含Sn材料之一，焊接最高溫度控制在100-40(TC之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的散熱一體化功率模塊的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述散熱一體化基板與絕緣基板(2)通過激光焊接方式連接，此焊接包括多點焊接和單點焊接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的散熱一體化功率模塊的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述散熱一體化基板與絕緣基板(2 )通過高溫燒結(jié)方式連接，此燒結(jié)包括氧化物燒結(jié)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的散熱一體化功率模塊的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述散熱一體化基板與絕緣基板2通過高溫熔焊方式連接，此焊接包括基礎(chǔ)金屬熔化焊接。
【文檔編號】H01L23/373GK203746842SQ201420045520
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年1月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月24日
【發(fā)明者】姚禮軍 申請人:嘉興斯達微電子有限公司