CN103779282B - 一种便于安装的功率半导体模块 - Google Patents
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Abstract
一种便于安装的功率半导体模块，它主要包括：直接覆铜基板、功率半导体芯片、外壳、功率端子组件、芯片包覆材料，所述直接覆铜基板的正面铜层通过化学蚀刻的方法，蚀刻有根据不同电路要求灵活组成不同电路的电路图形，所述功率半导体芯片通过其上焊接面经钎焊与直接覆铜基板正面铜层的蚀刻电路相连接；所述功率半导体芯片上表面的非焊接面和蚀刻电路之间使用铝或者铜的键合线进行连接；另在所述蚀刻电路上还通过钎焊连接有温度监控元件；本发明通过在外壳上设置有便于PCB安装的卡紧结构，使用顶柱加卡扣互相锁紧的形式将PCB电路板和功率半导体模块牢固结合，使本发明具有结构合理，使用安装方便，且便于安装等特点。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种便于安装的功率半导体模块，属于半导体模块技术领域。
技术背景
功率半导体模块的封装，是将一整个功率半导体电路集成在同一个封装内，保护半导体元器件免受外部环境条件的影响，在发生机械应力和外部震动的环境中具有足够的稳定性。所述的功率半导体模块可以是IGBT（绝缘栅双极性晶体管）、FWD（反并联续流二极管或者）MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）。
同时使用模块封装的形式，可以有效的减小功率半导体电路的体积，适应使用者的要求，使用者希望模块生产厂商制造即安全可靠又方便安装，可以提高生产效率的功率半导体模块。
发明内容
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，使用安装方便，且便于安装的功率半导体模块。
本发明的目的是通过如下技术方案来实现的，所述的一种便于安装的功率半导体模块，它主要包括：直接覆铜基板、功率半导体芯片、外壳、功率端子组件、芯片包覆材料，其特征在于所述直接覆铜基板的正面铜层通过化学蚀刻的方法，蚀刻有根据不同电路要求灵活组成不同电路的电路图形，所述功率半导体芯片通过其上焊接面经钎焊与直接覆铜基板正面铜层的蚀刻电路相连接；所述功率半导体芯片上表面的非焊接面和蚀刻电路之间使用铝或者铜的键合线进行连接；另在所述蚀刻电路上还通过钎焊连接有温度监控元件。
所述的直接覆铜基板通过密封胶粘合在外壳上，并使外壳内部形成一个容纳模块电路结构的腔体；所述功率端子组件的一端通过钎焊连接在腔体内直接覆铜基板正面铜层的蚀刻电路上，另一端伸出外壳与外部电路相连接；所述外壳上相对于功率端子组件的位置分布有圆孔，且圆孔的尺寸被设置成能够接收功率端子组件的引出部分。
所述外壳的四周分别设置有四个能扣接PCB电路板的卡扣以及与所述卡扣配合、能从下顶住PCB电路板并将其被卡扣扣接住的四个顶柱；所述外壳的中部位置设置有一个中间顶柱，该中间顶柱的端面和直接覆铜基板正面铜层上表面齐平或略高于。
所述直接覆铜基板的正面铜层、功率半导体芯片、连接元件、温控元件、功率端子组件与直接覆铜基板DBC的正面铜层连接处至少使用一层电绝缘耐高温物质作为包覆元件进行包裹的芯片包覆材料。
本发明通过在外壳上设置有便于PCB安装的卡紧结构，使用顶柱加卡扣互相锁紧的形式将PCB电路板和功率半导体模块牢固结合，使本发明具有结构合理，使用安装方便，且便于安装等特点。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是依据图1俯视图的中心线的剖视结构示意图。
图3是图2中A局部放大示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作详细的说明：图1-3所示，本发明所述的一种便于安装的功率半导体模块，它主要包括：直接覆铜基板（简称DBC）1、功率半导体芯片6、外壳3、功率端子组件2、芯片包覆材料，所述直接覆铜基板1的正面铜层11通过化学蚀刻的方法，蚀刻有根据不同电路要求灵活组成不同电路的电路图形，所述功率半导体芯片6通过其上焊接面经钎焊与直接覆铜基板正面铜层11的蚀刻电路相连接；所述功率半导体芯片6上表面的非焊接面和蚀刻电路之间使用铝或者铜的键合线进行连接；另在所述蚀刻电路上还通过钎焊连接有温度监控元件5。
图中所示，所述的直接覆铜基板1通过密封胶粘合在外壳3上，并使外壳3内部形成一个容纳模块电路结构的腔体；所述功率端子组件2的一端通过钎焊连接在腔体内直接覆铜基板1正面铜层11的蚀刻电路上，另一端伸出外壳与外部电路相连接；所述外壳3上相对于功率端子组件2的位置分布有圆孔，且圆孔的尺寸被设置成能够接收功率端子组件的引出部分。
本发明所述外壳的四周分别设置有四个能扣接PCB电路板4的卡扣32以及与所述卡扣配合、能从下顶住PCB电路板并将其被卡扣扣接住的四个顶柱31；所述外壳3的中部位置设置有一个中间顶柱33，该中间顶柱33的端面和直接覆铜基板1正面铜层11上表面齐平或略高于。
所述直接覆铜基板1的正面铜层、功率半导体芯片6、连接元件、温控元件、功率端子组件2与直接覆铜基板1的正面铜层连接处至少使用一层电绝缘耐高温物质作为包覆元件进行包裹的芯片包覆材料。
图3所示，直接覆铜基板1由正面铜层11、背面铜层13和处于两层铜层之间的陶瓷层12组成，该陶瓷层的材料可以是Al2O3或AlN等。
本发明所述的外壳3通过密封胶与直接覆铜基板1的陶瓷层12粘合，陶瓷层12的粘合面34处做了粗糙处理，该粗糙的粘合面增加了外壳粘合面与陶瓷层之间的粘结牢度。
实施例：图1示出了本发明涉及的功率半导体模块的整体结构，该功率半导体模块由直接覆铜基板（DBC）、功率半导体芯片、温度监控元件、功率端子组件、模块外壳组成。
在一个实施案例中，功率半导体芯片6和温度监控元件5通过钎焊技术与直接覆铜基板（DBC）1的正面铜层11上的蚀刻电路相连接。功率半导体芯片6上表面可键合区的电极通过键合铝线或者铜线与直接覆铜基板（DBC）1的正面铜层11上的蚀刻电路相连接，键合铝线或铜线与功率半导体芯片6上表面可键合区和直接覆铜基板（DBC）1的正面铜层上的蚀刻电路使用超声波焊接技术连接。
该实施案例中，温度监控元件5使用钎焊技术连接至直接覆铜基板（DBC）1的正面铜层11上的蚀刻电路。该温度监控元件5为热敏电阻，热名电阻的阻值随温度的变化而变化，利用这一原理，可以方便的从模块外部监控功率半导体模块内部的温度变化。
该实施案例中，功率端子组件2的一端通过钎焊技术连接至直接覆铜基板（DBC）1的正面铜层11上的蚀刻电路，另一端伸出模块外壳3，与外部电路相连接。外壳3上相对应于功率端子组件2的位置分布有圆孔，圆孔的尺寸被制造成能够接收功率端子组件2的引出部分。
该实施案例中功率半导体模块的直接覆铜基板（DBC）1的正面铜层11、功率半导体芯片6、连接元件、温度监控元件5、功率端子组件2与直接覆铜基板（DBC）1的正面铜层连接处需要使用一层包覆元件进行包裹的芯片包覆材料，该芯片包覆材料为电绝缘耐高温物质。对功率半导体模块内部的元器件以及元器件形成的电路起到保护和各个器件间的电绝缘作用。该芯片包覆材料初始状态为液态，被灌注至功率半导体模块外壳内的空腔之中，通过加热后，该芯片包覆材料凝结成固体形态。
该功率半导体模块上表面分布有四个顶柱31与四个卡扣32，用于模块外壳3与外部电路PCB板4之间的牢固连接。如图2中所示，四个顶柱31从PCB电路板的下方从下向上顶住PCB电路板4，四个卡扣32又从PCB电路板4的正面从上往下卡住PCB电路板4，在功率半导体外壳3与PCB电路板4牢固固定以后，图2所示的功率端子组件2与PCB板电路4之间就可以方便的焊接了。
Claims (2)
1.一种便于安装的功率半导体模块，它主要包括：直接覆铜基板、功率半导体芯片、外壳、功率端子组件、芯片包覆材料，其特征在于所述直接覆铜基板的正面铜层通过化学蚀刻的方法，蚀刻有根据不同电路要求灵活组成不同电路的电路图形，所述功率半导体芯片通过其上焊接面经钎焊与直接覆铜基板正面铜层的蚀刻电路相连接；所述功率半导体芯片上表面的非焊接面和蚀刻电路之间使用铝或者铜的键合线进行连接；另在所述蚀刻电路上还通过钎焊连接有温度监控元件；
所述的直接覆铜基板通过密封胶粘合在外壳上，并使外壳内部形成一个容纳模块电路结构的腔体；所述功率端子组件的一端通过钎焊连接在腔体内直接覆铜基板正面铜层的蚀刻电路上，另一端伸出外壳与外部电路相连接；所述外壳上相对于功率端子组件的位置分布有圆孔，且圆孔的尺寸被设置成能够接收功率端子组件的引出部分；
所述外壳的四周分别设置有四个能扣接PCB 电路板的卡扣以及与所述卡扣配合、能从下顶住PCB 电路板并将其被卡扣扣接住的四个顶柱；所述外壳的中部位置设置有一个中间顶柱，该中间顶柱的端面和直接覆铜基板正面铜层上表面齐平或略高于。
2.根据权利要求1所述的便于安装的功率半导体模块，其特征在于所述直接覆铜基板的正面铜层、功率半导体芯片、连接元件、温控元件、功率端子组件与直接覆铜基板的正面铜层连接处至少使用一层电绝缘耐高温物质作为包覆元件进行包裹的芯片包覆材料。
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