一种用于IGBT模块封装的静电屏蔽装置的制作方法

本技术涉及半导体器件制造领域，具体为一种用于igbt模块封装的静电屏蔽装置。

背景技术：

1、绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor，igbt)是由双极型三极管(bipolar junction transistor，bjt)和绝缘栅型场效应管(metal oxidesemiconductor，mos)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，兼有mosfet的高输入阻抗和gtr的低导通压降两方面的优点。近年来，igbt凭借其所具备的高输入阻抗、低导通压降、低驱动功率等优势，已经广泛应用于轨道交通、家用电器、智能电网、新能源汽车等领域。

2、igbt器件的基本封装方式分为以下三大类：一是注塑封装，如单管、单列或者双列直插式封装；二是灌封封装，如芯片模块封装、混合集成封装；三是其他特殊封装，如平板压接封装、全压接封装。一个基本的功率半导体器件模块由功率半导体芯片、用于绝缘的金属化基板、金属底板、焊料、密封材料、电气互联和外壳七部分组成。在生产中，会有多种不同的工艺方法来实现igbt模块的封装，而实际工艺方法的选择需要综合考虑到产品性能与可靠性要求、产能、成本、环境、生产周期等诸多方面。典型的igbt模块封装工艺大致都包含以下工艺流程：焊片的装配或焊膏的印刷、将igbt和fred芯片等装配到陶瓷基板上、真空焊接、清洗、铝丝或者铜丝键合、将陶瓷基板焊接到底板上、将电极焊接到陶瓷基板上、外壳装配和密封、硅凝胶灌封、电极成型、测试、激光打印(二维码和产品标示)等。

3、由于igbt封装是一个多学科交叉的综合技术，所以往往是以功率模块的方式应用。功率模块是将多个功率半导体芯片如igbt芯片、fred芯片按照一定的拓扑功能封装在一起的集合体，这其中需要利用焊接、衬板、功率端子互连，形成单开关、半桥、全桥等拓扑电路结构；利用焊层、衬板、基板等形成良好的散热通道；利用硅凝胶、环氧、管壳等形成支撑、绝缘等保护技术，即在焊接和键合后用硅凝胶充分覆盖，可使得元件被充分绝缘、避免环境损害。在一个功率模块中，功率半导体芯片底面被焊接于绝缘基板的金属化层上；该绝缘基板使得芯片底部能够实现电气连接，同时还拥有良好的导电性能、并且能与散热底板实现电气连接。此外，无源元件如栅极电阻、温度传感器(如ntc热敏电阻等)也可以被集成到igbt模块中。

4、然而，通过上述常规制作工艺制作而成的传统igbt模块中，igbt的快速开关特点会产生极高的瞬态电压变化率和电流变化率，从而形成内部电场干扰源，这就是静电干扰的主要来源；同时，外电场的存在也会对器件形成外部干扰，而这些干扰信号会影响装备自身和附近其他电器件的正常工作。因此，针对上述问题，本实用新型提出一种用于igbt模块封装的静电屏蔽装置，通过该静电屏蔽装置可以成功地屏蔽igbt模块内外的电场干扰信号、从而保证igbt器件的稳定工作。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提出一种用于igbt模块封装的静电屏蔽装置，能够有效减少igbt模块中的静电干扰、进而提高igbt器件的抗干扰能力，以解决传统igbt模块中，由于存在着无法屏蔽的内外电场干扰信号，而导致器件的稳定工作受到负面影响的问题。

2、本实用新型是采用以下技术方案实现的：

3、一种用于igbt模块封装的静电屏蔽装置，包括金属底板，金属底板上设有绝缘基板和静电屏蔽体，金属底板、绝缘基板和静电屏蔽体形成一个相对封闭结构。

4、本静电屏蔽装置中，金属底板具备导电性，可与静电屏蔽体形成闭合静电屏蔽，从而能够有效屏蔽外电场对于绝缘基板上元器件的影响；在绝缘基板上表面贴装芯片，并装配其他元器件后，便可形成一个具备静电屏蔽功能的完整的igbt模块。

5、进一步的，所述静电屏蔽体为无底盖的长方形体金属外壳，金属外壳的一个顶角上引出接地端子，金属外壳的四个底角上均设有焊接端子。金属外壳被装配到金属底板上后，金属外壳与金属底板之间形成空腔，绝缘基板则位于空腔处。

6、进一步的，所述焊接端子与绝缘基板上开设的孔洞相适配，焊接端子穿过孔洞后连接在金属底板上。在进行空洞开设操作时，需要注意孔洞的位置要与金属外壳底角上4个焊接端子的位置相匹配，并且孔洞的尺径要大于焊接端子的尺径。

7、进一步的，相对封闭结构下，所述绝缘基板与焊接端子和金属外壳紧挨但不接触。为了避免焊接端子和金属外壳与绝缘基板接触产生短路，所以焊接端子应该穿过孔洞但不与绝缘基板接触、焊接端子上方的金属外壳应该低悬在绝缘基板上方但不与绝缘基板接触。

8、进一步的，所述静电屏蔽体通过接地端子与地连接。静电屏蔽体和地连接，使得电场终止在静电屏蔽体的表面、并把电荷转送入地，从而可以有效屏蔽静电屏蔽体内的电场干扰源对于自身及外界的影响，即实现内屏蔽。

9、进一步的，所述静电屏蔽体为逆磁材料。静电屏蔽体由逆磁材料(如铜、铝等金属)制成，逆磁材料是一种非铁磁性物质，当移进磁场后、就会发生反向磁化。

10、进一步的，所述金属底板、绝缘基板和静电屏蔽体形成的整体的外部罩设有外壳。外壳可对其内部的金属底板、绝缘基板和静电屏蔽体(的金属壳体部分)进行保护，接地端子伸出外壳。

11、本实用新型实现的有益效果是：

12、一种用于igbt模块封装的静电屏蔽装置，可以通过静电屏蔽体与金属底板形成的闭合静电屏蔽来实现对外部电场干扰源的屏蔽，并通过静电屏蔽体与地的连接来有效屏蔽静电屏蔽体内的电场干扰源对于自身及外界的影响；与不能实现静电屏蔽功能的传统igbt模块相比，本静电屏蔽装置可以综合实现全屏蔽，以有效增强所制成的igbt模块的抗静电干扰能力，进一步地保证igbt器件的工作稳定性。

技术特征：

1.一种用于igbt模块封装的静电屏蔽装置，其特征在于：包括金属底板(3)，金属底板(3)上设有绝缘基板(4)和静电屏蔽体(2)，金属底板(3)、绝缘基板(4)和静电屏蔽体(2)形成一个相对封闭结构。

2.根据权利要求1所述的一种用于igbt模块封装的静电屏蔽装置，其特征在于：所述静电屏蔽体(2)为无底盖的长方形体金属外壳(8)，金属外壳(8)的一个顶角上引出接地端子(9)，金属外壳(8)的四个底角上均设有焊接端子(10)。

3.根据权利要求2所述的一种用于igbt模块封装的静电屏蔽装置，其特征在于：所述焊接端子(10)与绝缘基板(4)上开设的孔洞(7)相适配，焊接端子(10)穿过孔洞(7)后连接在金属底板(3)上。

4.根据权利要求3所述的一种用于igbt模块封装的静电屏蔽装置，其特征在于：所述绝缘基板(4)与焊接端子(10)和金属外壳(8)紧挨但不接触。

5.根据权利要求2所述的一种用于igbt模块封装的静电屏蔽装置，其特征在于：所述静电屏蔽体(2)通过接地端子(9)与地连接。

6.根据权利要求1所述的一种用于igbt模块封装的静电屏蔽装置，其特征在于：所述静电屏蔽体(2)为逆磁材料。

7.根据权利要求1所述的一种用于igbt模块封装的静电屏蔽装置，其特征在于：所述金属底板(3)、绝缘基板(4)和静电屏蔽体(2)形成的整体的外部罩设有外壳。

技术总结
本技术提供了一种用于IGBT模块封装的静电屏蔽装置，涉及半导体器件制造领域。一种用于IGBT模块封装的静电屏蔽装置，包括金属底板，金属底板上包括封装基板和静电屏蔽体，金属底板、封装基板和静电屏蔽体形成一个相对封闭结构。本静电屏蔽装置中，可以通过静电屏蔽体与金属底板形成的闭合静电屏蔽来实现对外部电场干扰源的屏蔽，并通过静电屏蔽体与地的连接来有效屏蔽静电屏蔽体内的电场干扰源对于自身及外界的影响；与传统IGBT模块相比，本静电屏蔽装置解决了传统IGBT模块中，由于存在着无法屏蔽的内外电场干扰信号，而导致器件的稳定工作受到负面影响的问题，可以有效增强所制成的IGBT模块的抗静电干扰能力、保证IGBT器件的工作稳定性。

技术研发人员：翟露青,马青翠
受保护的技术使用者：淄博美林电子有限公司
技术研发日：20230210
技术公布日：2024/1/15