一种散热一体化功率模块的封装结构的制作方法
【专利摘要】一种散热一体化功率模块的封装结构，它主要包括：基板、绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分、绝缘基板、功率端子、信号端子、铝线、塑料外壳、硅凝胶、热敏电阻、散热一体化等部件；所述绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分和功率端子通过超声波焊接，并再一起通过软铅焊焊接在绝缘基板的导电铜层上；所述绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分之间、各绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分与绝缘基板相应的导电层之间均通过铝线键合电气连接；所述的基板为散热一体化基板，该散热一体化基板通过密封胶与塑料外壳粘接；所述绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分、绝缘基板、功率端子、信号端子、铝线、热敏电阻上面覆盖有可提高各原件之间耐压的绝缘硅凝胶。
【专利说明】一种散热一体化功率模块的封装结构
【技术领域】
[0001]本发明涉及的是一种散热一体化功率模块的封装结构，属于电力电子学的功率模块封装【技术领域】。
【背景技术】
[0002]目前绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块在变频器，逆变焊机，感应加热，轨道交通以及风能，太阳能发电等领域的应用越来越广泛，但特别是功率模块，对结构和电路的可靠性要求更高。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种结构合理，连接牢固，散热效果好，使用寿命长，可靠性好的散热一体化功率模块的封装结构。
[0004]本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，所述的散热一体化功率模块的封装结构，它主要包括:基板、绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分、绝缘基板、功率端子、信号端子、铝线、塑料外壳、硅凝胶、热敏电阻、散热一体化等部件；所述绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分和功率端子通过超声波焊接，并再一起通过软铅焊焊接在绝缘基板的导电铜层上；所述绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分之间、各绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分与绝缘基板相应的导电层之间均通过铝线键合电气连接；所述的基板为散热一体化基板，该散热一体化基板通过密封胶与塑料外壳粘接；所述绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分、绝缘基板、功率端子、信号端子、铝线、热敏电阻上面覆盖有可提高各原件之间耐压的绝缘硅凝胶。
[0005]所述的功率端子和信号端子采用纯铜或者铜合金材料制成，其表层裸铜或者电镀金、镍、锡可焊接金属材料之一。
[0006]所述塑料外壳采用耐高温、绝缘性能良好的PBT、PPS、尼龙材料。
[0007]所述绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分和绝缘基板通过焊接方式连接，所述功率端子和信号端子与绝缘基板通过超声波或者焊接方式连接，热敏电阻和绝缘基板，通过焊接方式连接，所采用的焊接材料为Snpb、SnAg> SnAgCu> PbSnAg中含Sn材料之一，焊接最高温度控制在100-400°C之间。
[0008]所述功率端子和信号端子局部被注塑外壳注塑包裹；所述的功率端子分布于模块的两边，位于模块三条注塑边上。
[0009]所述散热一体化基板采用纯铝或者铝合金材料或纯铜或者铜合金材料；散热一体化基板内部设置有包含一头进口，一头出口的冷却媒介流道。
[0010]所述散热一体化基板通过焊接方式与绝缘基板连接，焊接采用Snpb, SnAg,SnAgCu, PbSnAg中含Sn材料之一，焊接最高温度控制在100_400°C之间。
[0011 ] 所述绝缘基板与散热一体化基板通过激光焊接方式连接，此焊接包括多点焊接和单点焊接。[0012]所述绝缘基板与散热一体化基板通过高温烧结方式连接，此烧结包括氧化物烧结。
[0013]所述绝缘基板和焊接散热一体化基板通过高温熔焊方式连接，此焊接包括基础金属熔化焊接。
[0014]本发明通过注塑外壳局部注塑包裹功率端子和信号端子，提高功率端子和信号端子抗击热应力和外部安装引力，提高功率端子和信号端子整体牢固性。通过功率端子以及信号端子和绝缘基板直接超声波焊接的方法，消除传统工艺端子焊接的疲劳缺陷，提高功率端子以及信号端子和绝缘基板连接的可靠性，制造高可靠绝缘栅双极型晶体管模块。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本发明所述绝缘栅双极型晶体管模块电路结构示意图。
[0016]图2为本发明所述绝缘栅双极型晶体管模块示意图。
[0017]图3为图2中A处的局部放大示意图。
[0018]【具体实施方式】:
下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。图1-3所示，本发明所述的散热一体化功率模块的封装结构，它主要包括:基板1、绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分
3、绝缘基板2、功率端子5、信号端子7、铝线6、塑料外壳8、硅凝胶4、热敏电阻9、散热一体化等部件；所述绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分3和功率端子5通过超声波焊接，并再一起通过软铅焊焊接在绝缘基板2的导电铜层上；所述绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分3之间、各绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分3与绝缘基板2相应的导电层之间均通过铝线6键合电气连接；所述的基板I为散热一体化基板1，该散热一体化基板I通过密封胶与塑料外壳8粘接；所述绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分3、绝缘基板2、功率端子5、信号端子7、铝线8、热敏电阻9上面覆盖有可提高各原件之间耐压的绝缘硅凝胶4。
[0019]所述的功率端子5和信号端子7采用纯铜或者铜合金材料制成，其表层裸铜或者电镀金、镍、锡可焊接金属材料之一；塑料外壳8采用耐高温、绝缘性能良好的PBT、PPS、尼龙材料。
[0020]所述绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分3和绝缘基板2通过焊接方式连接，所述功率端子5和信号端子7与绝缘基板2通过超声波或者焊接方式连接，热敏电阻9和绝缘基板2,通过焊接方式连接,所采用的焊接材料为Snpb、SnAg> SnAgCu> PbSnAg中含Sn材料之一，焊接最高温度控制在100-40(TC之间。
[0021]所述功率端子5和信号端子7局部被注塑外壳8注塑包裹；所述的功率端子分布于模块的两边，位于模块三条注塑边上。
[0022]所述散热一体化基板I采用纯铝或者铝合金材料或纯铜或者铜合金材料；散热一体化基板I内部设置有包含一头进口，一头出口的冷却媒介流道101。
[0023]所述散热一体化基板I通过焊接方式与绝缘基板2连接，焊接采用Snpb，SnAg,SnAgCu, PbSnAg中含Sn材料之一，焊接最高温度控制在100_400°C之间。
[0024]所述绝缘基板2与散热一体化基板I通过激光焊接方式连接，此焊接包括多点焊接和单点焊接。[0025]所述绝缘基板2与散热一体化基板I通过高温烧结方式连接，此烧结包括氧化物
紅 [0026]所述绝缘基板2和焊接散热一体化基板I通过高温熔焊方式连接，此焊接包括基础金属熔化焊接。
[0027]实施例:图2-3所示，本发明包括绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分3、绝缘基板(DBC) 2、功率端子5、信号端子7、铝线6、塑料外壳8、硅凝胶4、热敏电阻9、散热一体化基板I等部件；绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分3和功率端子5通过超声波焊接，然后通过软铅焊焊接在绝缘基板(DBC) 2导电铜层上；各芯片(绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分3之间、各芯片(绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分3与绝缘基板(DBC)2相应的导电层之间均通过铝线6键合来实现电气连接；塑料外壳8和绝缘基板(DBC) 2通过密封胶粘接；绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分3、绝缘基板(DBC)2、功率端子5、信号端子7、铝线8、热敏电阻9等部件，通过覆盖绝缘硅凝胶4，提高各原件之间的耐压。
【权利要求】
1.一种散热一体化功率模块的封装结构，它主要包括:基板、绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分、绝缘基板、功率端子、信号端子、铝线、塑料外壳、硅凝胶、热敏电阻等部件；所述绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分(3)和功率端子(5)通过超声波焊接，并再一起通过软铅焊焊接在绝缘基板(2)的导电铜层上；所述绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分(3)之间、各绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分(3)与绝缘基板(2)相应的导电层之间均通过铝线(6)键合电气连接；所述的基板(I)为散热一体化基板，该散热一体化基板(I)通过密封胶与塑料外壳(8)粘接；所述绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分(3)、绝缘基板(2)、功率端子(5)、信号端子(7)、铝线(8)、热敏电阻(9)上面覆盖有可提高各原件之间耐压的绝缘硅凝胶(4)。
2.根据权利要求1所述的散热一体化功率模块的封装结构，其特征在于所述的功率端子(5)和信号端子(7)采用纯铜或者铜合金材料制成，其表层裸铜或者电镀金、镍、锡可焊接金属材料之一；所述的塑料外壳(8)采用耐高温、绝缘性能良好的PBT、PPS、尼龙材料。
3.根据权利要求1所述的散热一体化功率模块的封装结构，其特征在于所述绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分(3)和绝缘基板(2)通过焊接方式连接，所述功率端子(5 )和信号端子(7 )与绝缘基板(2 )通过超声波或者焊接方式连接，热敏电阻(9 )和绝缘基板(2)通过焊接方式连接,所采用的焊接材料均为Snpb、SnAg> SnAgCu> PbSnAg中含Sn材料之一，焊接最高温度控制在100-400°C之间。
4.根据权利要求1或2或3所述的散热一体化功率模块的封装结构，其特征在于所述功率端子(5)和信号端子(7)局部被注塑外壳(8)注塑包裹；所述的功率端子(5)分布于模块的两边，位于模块三条注塑边上。
5.根据权利要求1所述的散热一体化功率模块的封装结构，其特征在于所述散热一体化基板采用纯铝或者铝合金材料或纯铜或者铜合金材料；散热一体化基板内部设置有包含一头进口，一头出口的冷却媒介流道(101)。
6.根据权利要求1或5所述的散热一体化功率模块的封装结构，其特征在于所述散热一体化基板通过焊接方式与绝缘基板(2)连接,焊接采用Snpb, SnAg, SnAgCu, PbSnAg中含Sn材料之一，焊接最高温度控制在100-40(TC之间。
7.根据权利要求1或5所述的散热一体化功率模块的封装结构，其特征在于所述散热一体化基板与绝缘基板(2)通过激光焊接方式连接，此焊接包括多点焊接和单点焊接。
8.根据权利要求1或5所述的散热一体化功率模块的封装结构，其特征在于所述散热一体化基板与绝缘基板(2 )通过高温烧结方式连接，此烧结包括氧化物烧结。
9.根据权利要求1或5所述的散热一体化功率模块的封装结构，其特征在于所述散热一体化基板与绝缘基板2通过高温熔焊方式连接，此焊接包括基础金属熔化焊接。
【文档编号】H01L25/16GK103779315SQ201410033386
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2014年1月24日 优先权日:2014年1月24日
【发明者】姚礼军 申请人:嘉兴斯达微电子有限公司