功率半導體模塊內(nèi)部連接結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及的是一種功率半導體模塊內(nèi)部連接結(jié)構(gòu)，主要用于變頻器、光伏、功率補償、電動汽車、混合動力汽車等行業(yè)中，特別對散熱、寄生參數(shù)、抗震動等要求都比較高的技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]當今電力工業(yè)中，變頻器、光伏、功率補償、電動汽車、混合動力汽車都在廣泛使用功率模塊，這些模塊的內(nèi)部電路連接結(jié)構(gòu)主要有三種:第一種是鋁線連接結(jié)構(gòu)，它采用5mil、12mil、15mil、20mil粗銷線連接相同功能塊，根據(jù)功率等級的不同選擇不同數(shù)量、規(guī)格的鋁線并聯(lián)；第二種是錫焊連接結(jié)構(gòu)，它采用主要成分是錫的焊料加上金屬連接體，把相同功能的塊連接起來；第三種是壓接結(jié)構(gòu)，采用具有彈簧功能的金屬連接體，配合固定結(jié)構(gòu)體，把相同功能的塊連接起來。
[0003]以上三種連接結(jié)構(gòu)，在小功率、低可靠性的應用中沒有特別明顯的劣勢，但是在大功率、高可靠性的應用中有些問題，首先，鋁線連接結(jié)構(gòu)的導熱率、導電率都比銅材料要差，鋁線兩端的連接塊基本都是銅材料的，需要有大量的鋁線并聯(lián)才能匹配銅連接塊，體積較大，實際連接時，只能通過減少鋁線根數(shù)的方法來實現(xiàn)封裝，因而鋁線連接部分是模塊的薄弱環(huán)節(jié)；其次，錫焊連接結(jié)構(gòu)需要大量的配套材料，且錫這種材料本身的導熱率、導電率也比銅要差，在長時間應用時，錫材料最先被損耗掉，導致模塊整體失效；還有，壓接結(jié)構(gòu)需要相應的固定裝置、高質(zhì)量的彈性結(jié)構(gòu)，這兩項設(shè)計時的難度非常大，所以壓接這項結(jié)構(gòu)無法大規(guī)模應用。
[0004]綜合以上狀況，需要一種高導熱率、高導電率、內(nèi)部方便連接的材料來制作增強型功率半導體模塊。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，而提供一種高導熱率、高導電率、內(nèi)部方便連接的功率半導體模塊內(nèi)部連接結(jié)構(gòu)。
[0006]本實用新型的目的是通過如下技術(shù)方案來完成的，一種功率半導體模塊內(nèi)部連接結(jié)構(gòu)，它包括一預先注塑有銅端子的下殼體，在所述下殼體內(nèi)還有半導體芯片和絕緣基板，所述的銅端子的底部通過超聲鍵合方式與絕緣基板的正面銅層結(jié)合在一起；且不同絕緣基板的正面銅層之間也通過銅鍵合方式直接連接。
[0007]所述的銅端子位于下殼體內(nèi)部的連接端采用裸銅結(jié)構(gòu)，位于下殼體外部的連接端采用電鍍保護并有良好的錫焊能力，且外部連接端與內(nèi)部連接端之間有三個以上的折彎結(jié)構(gòu)；不同絕緣基板的正面銅層之間的銅鍵合方式直接連接使用的是粗銅線材料。
[0008]所述銅端子的中間部分通過注塑方式與塑料外殼結(jié)合成下殼體，下殼體的焊接端設(shè)有焊接面可上下微調(diào)的彈性折彎結(jié)構(gòu)。
[0009]所述的絕緣基板由中間的高強度陶瓷和上下兩面銅層燒結(jié)而成；所述下殼體內(nèi)覆蓋有絕緣膠，且所述絕緣膠覆蓋模塊內(nèi)部所有金屬體，絕緣膠的最高面超過金屬體最高面Imm以上。
[0010]本實用新型的優(yōu)點是:導熱率高，由于使用銅材料來連接模塊內(nèi)部電路塊，銅材料的導熱率比現(xiàn)用的錫、鋁等材料的導熱率高，因而提高了模塊的整體導熱能力。導電率高，銅材料的導電率高于錫、鋁等材料，在相同尺寸的狀況下，銅材料的電阻小于另外兩種，從而使銅材料的發(fā)熱量也較另外兩種低。內(nèi)部方便連接，由于模塊內(nèi)部部分連接使用了粗銅線，其可以和鋁線一樣有較好的延展性、伸縮性、易于彎折，從而使模塊內(nèi)部的連接非常方便；模塊在設(shè)計時把端子注塑在外殼上，尺寸、位置已經(jīng)固定，不需要外部夾具即可焊接模塊。
【附圖說明】
[0011]圖1是本實用新型的平面結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0012]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所示，一種功率半導體模塊內(nèi)部連接結(jié)構(gòu)，它包括一預先注塑有銅端子2的下殼體1，在所述下殼體I內(nèi)還有半導體芯片和絕緣基板4，所述的銅端子2的底部通過超聲鍵合方式與絕緣基板4的正面銅層結(jié)合在一起；且不同絕緣基板4的正面銅層之間也通過銅鍵合方式直接連接。
[0013]圖中所示，所述的銅端子2位于下殼體I內(nèi)部的連接端采用裸銅結(jié)構(gòu)，位于下殼體I外部的連接端采用電鍍保護并有良好的錫焊能力，且外部連接端與內(nèi)部連接端之間有三個以上的折彎結(jié)構(gòu)；不同絕緣基板的正面銅層之間的銅鍵合方式直接連接使用的是粗銅線材料3。
[0014]本實用新型所述銅端子的中間部分通過注塑方式與塑料外殼結(jié)合成下殼體1，下殼體I的焊接端設(shè)有焊接面可上下微調(diào)的彈性折彎結(jié)構(gòu)。
[0015]所述的絕緣基板4由中間的高強度陶瓷和上下兩面銅層燒結(jié)而成；所述下殼體I內(nèi)覆蓋有絕緣膠，且所述絕緣膠覆蓋模塊內(nèi)部所有金屬體，絕緣膠的最高面超過金屬體最高面Imm以上。
[0016]實施例:
[0017]銅端子2預先注塑在下殼體I中，通過超聲鍵合的方式使銅端子2的底部與絕緣基板4的正面銅層結(jié)合在一起，由于沒有引入其它材料，此連接為銅與銅的連接，下殼體I上的其它端子與絕緣基板正面銅層的連接與此相同。絕緣基板4與右側(cè)絕緣基板使用粗銅線3來連接，由于沒有引入其它材料，此連接也是銅與銅的連接。
【主權(quán)項】
1.功率半導體模塊內(nèi)部連接結(jié)構(gòu)，它包括一預先注塑有銅端子的下殼體，在所述下殼體內(nèi)還有半導體芯片和絕緣基板，其特征在于所述的銅端子的底部通過超聲鍵合方式與絕緣基板的正面銅層結(jié)合在一起；且不同絕緣基板的正面銅層之間也通過銅鍵合方式直接連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率半導體模塊內(nèi)部連接結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的銅端子位于下殼體內(nèi)部的連接端采用裸銅結(jié)構(gòu)，位于下殼體外部的連接端采用電鍍保護并有良好的錫焊能力，且外部連接端與內(nèi)部連接端之間有三個以上的折彎結(jié)構(gòu)；不同絕緣基板的正面銅層之間的銅鍵合方式直接連接使用的是粗銅線材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的功率半導體模塊內(nèi)部連接結(jié)構(gòu)，其特征在于銅端子的中間部分通過注塑方式與塑料外殼結(jié)合成下殼體，下殼體的焊接端設(shè)有焊接面可上下微調(diào)的彈性折彎結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的功率半導體模塊內(nèi)部連接結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的絕緣基板由中間的高強度陶瓷和上下兩面銅層燒結(jié)而成；所述下殼體內(nèi)覆蓋有絕緣膠，且所述絕緣膠覆蓋模塊內(nèi)部所有金屬體，絕緣膠的最高面超過金屬體最高面Imm以上。
【專利摘要】功率半導體模塊內(nèi)部連接結(jié)構(gòu)，它包括一預先注塑有銅端子的下殼體，在所述下殼體內(nèi)還有半導體芯片和絕緣基板，所述的銅端子的底部通過超聲鍵合方式與絕緣基板的正面銅層結(jié)合在一起；且不同絕緣基板的正面銅層之間也通過銅鍵合方式直接連接；所述的銅端子位于下殼體內(nèi)部的連接端采用裸銅結(jié)構(gòu)，位于下殼體外部的連接端采用電鍍保護并有良好的錫焊能力，且外部連接端與內(nèi)部連接端之間有三個以上的折彎結(jié)構(gòu)；不同絕緣基板的正面銅層之間的銅鍵合方式直接連接使用的是粗銅線材料；它具有高導熱率、高導電率、內(nèi)部方便連接等特點。
【IPC分類】H01L23-48
【公開號】CN204596783
【申請?zhí)枴緾N201520279197
【發(fā)明人】陳斌
【申請人】嘉興斯達半導體股份有限公司
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2015年5月4日