一種高頻低壓降功率半導(dǎo)體模塊的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于功率半導(dǎo)體模塊制造技術(shù)領(lǐng)域。特別是涉及一種應(yīng)用于靜電除塵設(shè)備、高頻逆變器、高頻感應(yīng)加熱、斬波器，起到高頻整流和逆變作用的功率半導(dǎo)體模塊。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，功率半導(dǎo)體模塊大都由外殼、散熱底板、電極、芯片、絕緣導(dǎo)熱片、壓塊、緊固件、緊固螺釘、門極引線、輔助陰極、門極片和外殼內(nèi)填充的硅凝(橡)膠層、環(huán)氧樹脂構(gòu)成。隨著環(huán)保節(jié)能設(shè)備的的大量應(yīng)用，在靜電除塵設(shè)備、高頻逆變器、高頻感應(yīng)加熱、斬波器等領(lǐng)域要求半導(dǎo)體器件的關(guān)斷時(shí)間盡可能短。目前現(xiàn)有的常規(guī)模塊關(guān)斷時(shí)間很長，開關(guān)損耗大，無法滿足上述的要求，而功率半導(dǎo)體模塊又是設(shè)備中不可或缺的關(guān)鍵部件。采用IGBT模塊或者高頻器件組裝的模塊就能很好地解決上述問題，但是IGBT模塊成本高，高頻模塊關(guān)斷時(shí)間長、壓降大、開關(guān)損耗大。因此，需要開發(fā)一種高頻低壓降功率半導(dǎo)體模塊。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型的目的就是針對上述不足之處而提供一種壓降小、關(guān)斷時(shí)間短的大功率半導(dǎo)體模塊，能夠滿足靜電除塵設(shè)備、高頻逆變器、高頻感應(yīng)加熱、斬波器等設(shè)備中對功率半導(dǎo)體模塊關(guān)斷時(shí)間短且壓降小的需求。
[0004]本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是:一種高頻低壓降功率半導(dǎo)體模塊，包括散熱底板、外殼絕緣導(dǎo)熱片、第一電極、第二電極、第三電極、第一半導(dǎo)體芯片、第二半導(dǎo)體芯片、門極引線、輔助陰極、緊固件、緊固螺釘螺母、門極塊、門極片以及內(nèi)填充的硅凝膠層和環(huán)氧層或硅凝橡膠層和環(huán)氧層，其特征在于:所述的第一半導(dǎo)體芯片、第二半導(dǎo)體芯片為高頻可控硅芯片或者高頻整流管芯片，該高頻可控硅芯片為電阻率為30~70Ω.cm、芯片厚度為200~400 ym的高頻半導(dǎo)體器件，該高頻可控硅芯片或者高頻整流管芯片具有在8_15MeV高能電子輻照處理形成的輻照層；所述的第一電極、第二電極與第一半導(dǎo)體芯片、第二半導(dǎo)體芯片陰極面接觸的部分為凸起的臺面，取消原模塊設(shè)計(jì)中壓塊，降低模塊部件間的接觸壓降。
[0005]本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案中所述的第一半導(dǎo)體芯片、第二半導(dǎo)體芯片可以為兩個(gè)串聯(lián)的尚頻可控娃芯片或尚頻整流管芯片。
[0006]本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案中所述的第一半導(dǎo)體芯片、第二半導(dǎo)體芯片還可以為串聯(lián)的一個(gè)尚頻可控娃芯片和一個(gè)尚頻整流管芯片。
[0007]本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案中所述的第一半導(dǎo)體芯片、第二半導(dǎo)體芯片還可以為兩個(gè)共陽極連接的高頻可控硅芯片或高頻整流管芯片。
[0008]本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案中所述的第一半導(dǎo)體芯片、第二半導(dǎo)體芯片還可以為共陽極連接的一個(gè)高頻可控硅芯片和一個(gè)高頻整流管芯片。
[0009]本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案中所述的第一半導(dǎo)體芯片、第二半導(dǎo)體芯片還可以為兩個(gè)共陰極連接的高頻可控硅芯片或高頻整流管芯片。
[0010]本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案中所述的第一半導(dǎo)體芯片、第二半導(dǎo)體芯片還可以為共陰極連接的一個(gè)高頻可控硅芯片和一個(gè)高頻整流管芯片。
[0011]本實(shí)用新型由于在現(xiàn)有功率半導(dǎo)體模塊的基礎(chǔ)上，芯片采用高頻可控硅芯片或者高頻整流管芯片，高頻可控硅芯片采用高頻器件設(shè)計(jì)，電阻率和片厚都進(jìn)行優(yōu)選，并進(jìn)行輻照處理；高頻整流管芯片使用普通整流管芯片進(jìn)行輻照處理；所述的電極與芯片陰極面接觸部分增加了凸起臺面，取消原模塊設(shè)計(jì)中壓塊，降低模塊部件間的接觸壓降。因而在確保關(guān)斷時(shí)間的前提下，降低器件通態(tài)壓降，可制造成滿足關(guān)斷時(shí)間短且壓降小的串聯(lián)、共陽極或共陰極功率半導(dǎo)體模塊。本實(shí)用新型具有使功率半導(dǎo)體模塊關(guān)斷時(shí)間短且壓降小的特點(diǎn)，能夠滿足靜電除塵設(shè)備、高頻逆變器、高頻感應(yīng)加熱、斬波器等設(shè)備中對功率半導(dǎo)體模塊有關(guān)斷時(shí)間短且壓降小的需求。本實(shí)用新型主要用于有高頻整流和逆變要求的電力電子裝置中的功率半導(dǎo)體模塊。
【附圖說明】
[0012]圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)的縱剖面構(gòu)造圖。
[0013]圖2是現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的縱剖面構(gòu)造圖。
[0014]圖3是本實(shí)用新型一個(gè)電極的縱剖面構(gòu)造圖。
[0015]圖4是本實(shí)用新型另一個(gè)電極的縱剖面構(gòu)造圖。
[0016]圖5是現(xiàn)有結(jié)構(gòu)一個(gè)電極的縱剖面構(gòu)造圖。
[0017]圖6是現(xiàn)有結(jié)構(gòu)另一個(gè)電極的縱剖面構(gòu)造圖。
[0018]圖7是本實(shí)用新型可控硅芯片光刻版的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖8是現(xiàn)有可控硅芯片光刻版的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖9是本實(shí)用新型可以制造的內(nèi)部電連接圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)和原設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖1至圖7所示。本實(shí)用新型所用配套件散熱底板1、外殼2、絕緣導(dǎo)熱片3、第一電極4、第二電極5、第三電極6、第一半導(dǎo)體芯片7、第二半導(dǎo)體芯片17、門極引線8、輔助陰極9、緊固件10、緊固螺釘11、螺母12、門極塊13、門極片14以及內(nèi)填充的硅凝(橡)膠層和環(huán)氧層15與現(xiàn)有功率半導(dǎo)體模塊中的基本相同。不同的是:所用的第一半導(dǎo)體芯片7、第二半導(dǎo)體芯片17為高頻可控硅芯片或者高頻整流管芯片，高頻可控硅芯片采用高頻器件設(shè)計(jì)，電阻率和片厚都進(jìn)行優(yōu)選，電阻率為30~70Ω.cm、芯片厚度為200~400 μπι，在臺面使用聚脂亞胺雙層保護(hù)后，對芯片進(jìn)行輻照處理形成輻照層，劑量為3~10KGY ;高頻整流管芯片使用普通整流管芯片進(jìn)行輻照處理，在臺面使用聚脂亞胺雙層保護(hù)后，對芯片進(jìn)行8-15MeV高能電子輻照處理形成輻照層，劑量為1~5KGY ;所述的第一電極4、第二電極5與第一半導(dǎo)體芯片7、第二半導(dǎo)體芯片17陰極面接觸部分增加了凸起臺面，取消原模塊設(shè)計(jì)中壓塊16，降低模塊部件間的接觸壓降。
[0022]絕緣導(dǎo)熱片3放置在散熱底板I上，然后依次是第一電極4、第二電極5、第三電極6、第一半導(dǎo)體芯片7、第二半導(dǎo)體芯片17、門極引線8、輔助陰極9、緊固件10，用緊固螺釘11壓緊，將門極引線8和輔助陰極9連接至門極片14，并將門極片14固定于門極塊13上。第一半導(dǎo)體芯片7、第二半導(dǎo)體芯片17如果是整流管，則取消輔助陰極、門極組件和門極片；如果是兩個(gè)芯片都是整流管，則還應(yīng)該取消門極塊。
[0023]外殼內(nèi)采用第一電極4、第二電極5、第三電極6及第一半導(dǎo)體芯片7、第二半導(dǎo)體芯片17，該兩個(gè)芯片為串聯(lián)的尚頻可控娃芯片或尚頻整流管芯片