CN102364676A - 半导体功率模块封装外壳结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种半导体功率模块封装外壳结构，至少四个电极分别嵌接在壳体两侧，各电极的铝丝键合座设置在墙板内侧的底座上、连接座设置在墙板外侧的各电极座上，具有内螺纹的连接件分别插装在各电极座插槽内并与电极的连接座相接，电极座插槽两侧的弹性臂端部设有对连接件限位的限位凸块；至少四个信号端子嵌接在壳体的墙板上，各信号端子的铝丝键合座设置在墙板内侧的底座上、另一侧穿出壳体墙板的上端面，盖板安装在壳体墙板的内止口处，盖板卡接在壳体墙板内壁，壳体位于墙板外侧设有至少两个安装座，T形衬套压接在安装座和底板上。本发明结构合理，有效提高各电极和各信号端子键合的牢固性，外接铜排安装可靠，装配方便。

Description

半导体功率模块封装外壳结构
技术领域
本发明涉及一种半导体功率模块封装外壳结构，属于半导体功率模块制造技术领域。
背景技术
半导体功率模块广泛用于电气传动、电机控制等工业控，汽车驱动和混合动力、风能、焊机、机车牵引等诸多领域，将输入的直流电(DC)转变为三相交流电(AC)输出，作为各种开关电源。而统功率模块主要由半导体芯片、覆金属陶瓷基板(DBC)、铜底板、壳体、盖板等构成，半导体芯片及电极焊接在覆金属陶瓷基板或底板上，而覆金属陶瓷基板的底部固定在铜底板上，再通过灌胶将半导体芯片和覆金属陶瓷基板密封固定壳体内，最后用盖板安装壳体上进行密封，电极经折弯后设置在电极座内。由于半导体功率模块上的电极以及各端子的一端均固定在覆金属陶瓷基板上，各电极及各端子穿出壳体和端盖以实现与外部的电连接，由于壳体或端盖没有对各电极及各信号端子进行固定，因此各电极和各信号端子很容易晃动，在半导体功率模块在长期工作运行过程中，由于半导体芯片以各电极和各端子都会受到机械振动、机械应力以及热应力等因素的影响，加之一些半导体功率模块是在震动环境下工作，因此各种应力以及振动力都会使各电极和各信号端子产生晃动，并传至各键合处，而降低各端子和各电极的键合点的牢固性，造成因晃动而产生的功率损失。其次，由于各电极需打弯后设置在电极座上，且对外接铜排安装要求较高，否则在安装过程中易对电极键合处的牢固性造成破坏。再则，由于电极是最后打弯后与铜排连接，因此电极的安装面无法达到完全平整，安装铜排后易与电极接触不良而引起的接触电阻过大，进而造成局部过热的现象，同样也会影响各电极连接处的牢固性。目前公开的半导体功率模块其壳体与底板是通过紧固件连接，端盖固定在壳体上，不仅结构复杂，而且装配工序复杂，安装效率不高。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构合理，有效提高各电极和各信号端子键合的牢固性，铜排安装可靠，装配方便的半导体功率模块封装外壳结构。
本发明为达到上述目的的技术方案是：一种半导体功率模块封装外壳结构，包括具有四周墙板的壳体和安装在壳体上的盖板及底板，其特征在于：至少四个电极分别嵌接在壳体两侧的墙板处，各电极的铝丝键合座设置在墙板内侧的底座上、连接座设置在墙板外侧对应的电极座上，且各电极的连接座具有与铜排相接的平面及安装孔，连接座的安装孔与各自电极座上的安装孔对应，具有内螺纹的连接件分别插装在各电极座的插槽内并与电极的连接座相接，电极座的插槽两侧的弹性臂端部设有对连接件限位的限位凸块；至少四个信号端子嵌接在壳体的墙板上，且各信号端子的铝丝键合座设置在墙板内侧的底座上、另一侧穿出壳体墙板的上端面，盖板安装在壳体的墙板的内止口处，盖板底部至少两个卡脚或/和至少两个弹性卡脚分别对应安装在壳体墙板内壁上的卡座或/和锁槽上，壳体位于墙板外侧至少设有两个安装座，T形衬套压接在安装座上的安装孔和底板的安装孔内。
本发明将各电极以及信号端子嵌接在壳体的墙板处，以加强各电极和各信号端子的牢固程度，无论通过超声波键合的时候，由于各电极和各信号端子是固定在壳体上，故各电极和各信号端子不易晃动，能避免由于晃动而造成的功率损失，故能提高各电极和各信号端子键合处的牢固性。也因各电极各信号端子由壳体固定，不仅便于通过铝丝键合与覆金属陶瓷基板，而提高其焊点的可靠性，而且半导体功率模块在工作中，尤其在震动环境下，能最大程度减少半导体芯片、各电极以及各信号端子受机械振动、机械应力以及热应力影响而作用于其键合点处，保证了功率模块能在恶劣环境下能可靠性工作。本发明各电极的连接座具有与铜排相接的平面，无需打弯，客户在用铜排连接的时候，不会造成铜排与各电极接触不良而引起的接触电阻过大问题，解决了局部过热现象，方便客户使用，提高使用可靠性。本发明盖板通过卡脚或/和弹性卡牢固的卡接在壳体的卡座或/和锁槽上，装配方便可靠。本发明具有螺孔的连接件是插接在电极座的插槽内，并由电极座的插槽两侧的弹性臂限位，安装连接件方便，而且也便于操作。
附图说明
下面结合附图对本发明的实施例作进一步的详细描述。
图1是本发明半导体功率模块封装外壳结构的结构示意图。
图2是本发明半导体功率模块封装外壳结构拆除端盖的结构示意图。
图3是本发明半导体功率模块封装外壳结构各电极和各信号端子键合在底部上的结构示意图。
其中：1-盖板，1-1-卡脚，1-2-安装面，1-3-弹性卡脚，2-电极，2-1-铝丝键合座，2-2-连接座，2-21-槽口座，2-22-导电块，3-壳体，3-1-内止口，3-2-墙板，3-3-锁槽，3-4-底座，3-5-卡座，3-6-台阶孔，3-7-安装座，3-8-插槽，3-9-弹性臂，3-10-电极座，4-底板，5-信号端子，5-1-铝丝键合座，6-T形衬套，7-连接件，8-铝丝。
具体实施方式
见图1～3所示，本发明半导体功率模块封装外壳结构，包括具有四周墙板3-2的壳体3和安装在壳体3上的盖板1及底板4，底板4上焊接有覆金属陶瓷基板，至少四个电极2分别嵌接在壳体3两侧的墙板3-2处，各电极2的铝丝键合座2-1设置在墙板3-2内侧的底座3-4上、连接座2-2设置在墙板3-2外侧的各电极座3-10上，各电极2的连接座2-2具有与铜排相接的平面及安装孔，该连接座2-2的安装孔与各自电极座3-10上的安装孔对应，当采用四个电极2时，壳体3上设有四个电极座3-10，壳体3上的电极座3-10数据可根据设计要求设置，本发明电极2可采用Z形，并通过连接座2-2上的平面与外接铜排形成可靠的接触，而减小接触电阻；或如图2所示，本发明电极2的连接座2-2由槽口座2-21和导电块2-22构成，该电极2可采用L形，导电块2-22安装在电极座3-10的限位面上并与电极2的连接座2-2上的槽口座2-21相接，本发明连接座2-2的槽口座2-21端面为斜面，导电块2-22的斜面与槽口座2-21端部的斜面相接，以保持导电块2-22与连接座2-2很好的接触，通过超声波将铝丝8键合在电极2的铝丝键合座2-1及覆金属陶瓷基板上，半导体芯片焊接在覆金属陶瓷基板上。见图1、2所示，本发明具有内螺纹的连接件7分别插装在各电极座3-10的插槽3-8内与电极2的连接座2-2相接，电极座3-10的插槽3-8两侧的弹性臂3-9端部设有对连接件7限位的限位凸块，当连接件7安装到位后该限位凸块与连接件7端面相接，使连接件7不能移动，见图2所示，电极座3-10上的弹性臂3-9其底面和侧面具有缺口，使弹性臂3-9具有一定的弹性，既方便将连接件7插入电极座3-10的插槽3-8内，又能方便通过两侧的弹性臂3-9端部的限位凸块对连接件7进行限位，各外接铜排放置在各电极2上通过螺栓安装在连接件7，将铜排与各电极2可靠连接，实现本发明功率模块的输入和输出。
见图1～3所示，本发明至少四个信号端子5嵌接在壳体3的墙板3-2上，该信号端子5可为栅控端子和温度监测端子，各信号端子5的铝丝键合座5-1设置在墙板3-2内侧的底座3-4上、另一侧穿出壳体3墙板3-2的上端面，该信号端子5可为L形，故能通过壳体3的墙板3-2对各信号端子5进行固定，超声波将铝丝8键合在信号端子5的铝丝键合座5-1和覆金属陶瓷基板，通过各信号端子5将各控制信号引入并将检测信号输出。
见图1～3所示，本发明盖板1安装在壳体3的墙板3-2的内止口3-1处，盖板1周边的安装面1-2安装在墙板3-2的内止口3-1处，且盖板1底部的至少两个卡脚1-1或和至少两上弹性卡脚1-3分别对应安装在壳体3的墙板3-2内壁上的卡座3-5或/和锁槽3-3处，见图1所示，可盖板1底部采用四个卡脚1-1分别安装在壳体3墙板3-2内壁的四个卡座3-5上，该盖板1底部设有两个弹性卡脚1-3，弹性卡脚1-3卡接在壳体3的墙板3-2内壁上的锁槽3-3处，将盖板1卡接在壳体3内，装配方便可靠。
见图1～3所示，本发明壳体3位于墙板3-2外侧设有至少两个安装座3-7，T形衬套6压接在安装座3-7上的安装孔和底板4的安装孔内，该T形衬套6下部外周上具有凸环，该凸环卡接在底板4的底面，通过T形衬套6可以与底板4实现连接，将外壳3可靠地与底板4牢固连接。
见图1～3所示，本发明壳体3的墙板3-2周角设有台阶孔3-6，壳体3的底座3-4上设有对驱动板限位的定位槽或定位凸起，四个自攻螺丝穿过驱动板旋入设置在壳体3台阶孔3-6内的螺母上，方便客户将驱动板与壳体3连接。

Claims (5)

1.一种半导体功率模块封装外壳结构，包括具有四周墙板(3-2)的壳体(3)和安装在壳体(3)上的盖板(1)及底板(4)，其特征在于：至少四个电极(2)分别嵌接在壳体(3)两侧的墙板(3-2)处，各电极(2)的铝丝键合座(2-1)设置在墙板(3-2)内侧的底座(3-4)上、连接座(2-2)设置在墙板(3-2)外侧对应的电极座(3-10)上，且各电极(2)的连接座(2-2)具有与铜排相接的平面及安装孔，连接座(2-2)的安装孔与各自电极座(3-10)上的安装孔对应，具有内螺纹的连接件(7)分别插装在各电极座(3-10)的插槽(3-8)内并与电极(2)的连接座(2-2)相接，电极座(3-10)的插槽(3-8)两侧的弹性臂(3-9)端部设有对连接件(7)限位的限位凸块；至少四个信号端子(5)嵌接在壳体(3)的墙板(3-2)上，且各信号端子(5)的铝丝键合座(5-1)设置在墙板(3-2)内侧的底座(3-4)上、另一侧穿出壳体(3)墙板(3-2)的上端面，盖板(1)安装在壳体(3)的墙板(3-2)的内止口(3-1)处，盖板(1)底部至少两个卡脚(1-1)或/和至少两个弹性卡脚(1-3)分别对应安装在壳体(3)墙板(3-2)内壁上的卡座(3-5)或/和锁槽(3-3)上，壳体(3)位于墙板(3-2)外侧至少设有两个安装座(3-7)，T形衬套(6)压接在安装座(3-7)上的安装孔和底板(4)的安装孔内。
2.根据权利要求1所述的半导体功率模块封装外壳结构，其特征在于：所述电极(2)的连接座(2-2)由槽口座(2-21)和导电块(2-22)构成，导电块(2-22)安装在电极座(3-10)的限位面上并与电极(2)的连接座(2-2)上的槽口座(2-21)相接。
3.根据权利要求1所述的半导体功率模块封装外壳结构，其特征在于：所述电极座(3-10)的弹性臂(3-9)的底面和侧面具有缺口。
4.根据权利要求1所述的半导体功率模块封装外壳结构，其特征在于：所述壳体(3)的墙板(3-2)周角设有台阶孔(3-6)，壳体(3)的底座(3-4)上设有对驱动板限位的定位槽或定位凸起。
5.根据权利要求1所述的半导体功率模块封装外壳结构，其特征在于：所述T形衬套(6)下部外周具有凸环，且凸环卡接在底板(4)的底面。
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