CN102832179A - 用于焊接功率模块的金属基板 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于焊接功率模块的金属基板，包括板体，其特征在于：所述板体的正面设置有对焊料层外周边进行限位的四个以上的限位凸起，板体底部设有凹槽，且凹槽内充填有导热硅脂。本发明通过对金属基板进行改进，具有结构合理，能方便对焊料层进行定位，提高焊接可靠性，使金属基板具有较好的热传导性，能保持功率模块的热传导性一致，提高功率模块使用寿命的特点。

Description

用于焊接功率模块的金属基板

技术领域

本发明涉及一种用于焊接功率模块的金属基板，属于半导体技术领域。

背景技术

随着大功率电力电子技术的发展，越来越多IGBT功率模块应用在汽车工业、太阳能、风能、机车牵引等领域，由于IGBT功率模块工作时是处在大电流和大电压工况下，故会产生很大的功耗。但随着功率半导体模块单位体积功耗的增加，又会造成器件在工作时温度过高而失效，因此功率半导体模块的散热技术是功率半导体模块设计和使用的关键。

目前国内功率半导体模块均采用焊接方式将各芯片及各元件焊接在金属基板上，在芯片焊接时，芯片下部是通过焊料层与金属基板焊接，由于焊料层厚度的均匀性无法得到保证，加之在放置焊料层时其位置会存在一定的偏差，因此使得焊料层在一定程度上会产生翘曲及斜坡而造成焊接不良，而焊接不良又会导致产品使用过程中热值增大，温度升高最终造成器件损坏，因此芯片的焊接不良是造成半导体模块的可靠性差、寿命低的其中一种因素。再则，在功率模块使用时，虽然是采用铜基板，但由于各芯片的焊接位置不同，仅能依靠铜基板自身的导热性能进行导热，瞬间导热效果不好，会造成铜基板上的温度分布不均，由于铜基板局部温度升高，最终会导致功率模块寿命下降或失效。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构合理，能方便对焊料层进行定位，提高焊接可靠性和功率模块使用寿命的用于焊接功率模块的金属基板。

本发明为达到上述目的的技术方案是：一种用于焊接功率模块的金属基板，包括板体，其特征在于：所述板体的正面设置有对焊料层外周边进行限位的四个以上的限位凸起，板体底部设有凹槽，且凹槽内充填有导热硅脂。

其中：所述板体上限位凸起的高度大于焊料层的高度。

所述板体上的限位凸起为圆形柱或矩形柱。

所述板体上的凹槽为蛇形凹槽，且凹槽的槽深是板体厚度的0.05-0.1倍。

本发明采用上述技术方案后具有以下优点：

1、本发明在金属基板的板体正面设置有限位凸起，通过限位凸起对焊料层进行限位，防止芯片在焊接过程中使焊料层位置发生偏移，方便控制芯片不会偏移，从而在一定程度解决了因焊料层翘曲及斜坡而造成芯片焊接不良的问题，同时也能保持焊接过程中焊料层厚度的稳定性，提高了芯片与金属基板焊接质量，保证芯片到金属基板的热传导稳定,使金属基板具有更好的均温性。

2、本发明在金属基板上设有限位凸起，在芯片焊接时可替代原有金属基板使用的定位夹具，不仅能有效减少人为操作带来的废品率，也使工艺更加简单，易于操作人员操作，也可节省产品的制造成本。

3、本发明在板体底部设有凹槽，由于凹槽内填充有导热硅脂，使金属基板具有较好的热传导性，能保持功率模块的热传导性一致，因金属基板上的温度分布均匀，将金属基板固定在散热器上后，能提高功率模块的散热效果，从而提高功率模块的使用寿命和可靠性。

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是本发明将芯片焊接在金属基板上的结构示意图。

图2是图1的A-A剖视结构示意图。

图3是图1的后视结构示意图。

图4是本发明将芯片焊接在金属基板的立体结构示意图。

其中：1—板体，2—芯片，3—限位凸起，4—安装孔，5—凹槽，6—导热硅脂，7—焊料层。

具体实施方式

见图1～3所示，本发明的用于焊接功率模块的金属基板，包括板体1，板体1上设有安装孔4，通过紧固件方便将金属基板与外壳连接，并将金属基板与散热器连接，通过散热器将其热量强制排出。

图1、2、4所示，本发明金属基板的板体1正面至少设置有对焊料层7外周边进行限位的四个以上的限位凸起3，板体1上的限位凸起3高度大于焊料层7的高度，不仅方便对焊料片放置，同时通过限位凸起3对熔融前后的焊料也进行限位，以确保芯片2的焊接位置不变。见图1所示，本发明的限位凸起3为圆形柱，或该限位凸起3为矩形柱，还可采用多边形柱，可在焊料层7的每一侧设有两个限位凸起3或更多个限位凸起3，以方便焊料层7的放置，防止芯片2在焊接过程中焊料层7位置偏移。当金属基板上需要焊接多个芯片时，金属基板上均设有对各焊料层进行限位的多个限位凸起。

见图2、3所示，本发明在金属基板板体1的底部设有凹槽5，且凹槽5内充填有导热硅脂6，本发明底板上的凹槽5为蛇形凹槽或至少一个横向槽或至少一个纵向槽，凹槽5的槽深是板体1厚度的0.05-0.1倍，其槽宽是槽深的8-10倍，金属基板的厚度采用现有的3-8mm,如凹槽5的槽深在0.15mm、或0.2mm、或0.3mm、或0.5mm、或0.6mm以及0.8mm，而槽宽可在1.2mm-8mm之间，如2mm、4mm、6mm等，由于凹槽5位于芯片2下部，因此能通过凹槽5内的导热硅脂6使金属基板具有较好的热传导性，并与散热器也具有较好的热传导性，在功率模块在工作中，使金属基板的热传导性能保持一致，并通过金属基板传至下部的散热器。

Claims (4)

1.一种用于焊接功率模块的金属基板，包括板体（1），其特征在于：所述板体（1）的正面至少设置有对焊料层（7）外周边进行限位的四个以上的限位凸起（3），板体（1）底部设有凹槽（5），且凹槽（5）内充填有导热硅脂（6）。

2.根据权利要求1所述的用于焊接功率模块的金属基板，其特征在于：所述板体（1）上限位凸起（3）的高度大于焊料层（7）的高度。

3.根据权利要求1或2所述的用于焊接功率模块的金属基板，其特征在于：所述板体（1）上的限位凸起（3）为圆形柱或矩形柱。

4.根据权利要求1所述的用于焊接功率模块的金属基板，其特征在于：所述板体（1）上的凹槽（5）为蛇形凹槽或至少一个横向槽或至少一个纵向槽，且凹槽（5）的槽深是板体（1）厚度的0.05-0.1倍。

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