CN104916612A - 一种功率模块及制作方法 - Google Patents

Abstract

一种功率模块，它主要包括：一基板；一个或多个半导体芯片和一个或多个功率端子连接底座通过钎焊焊接至基板的第一金属层上；一个或多个功率端子通过机械连接方式与功率端子连接底座一一对应地进行连接；所述的基板的一个面上具有第一金属层的电绝缘件，另一个面上具有第二金属层的电绝缘件；所述功率端子连接底座和功率端子的截面分别具有圆形、矩形或其它几何图形；且功率端子以过盈配合连接、螺纹连接方式或其它机械配合方式与功率端子连接底座进行连接配合；所述的制造方法包括如下步骤：步骤a）将半导体芯片及功率端子连接底座通过焊料印刷工艺同时焊接至基板的第一金属层上；步骤b）然后功率端子通过机械连接方式与功率端子连接底座连接。

Description

一种功率模块及制作方法

技术领域

本发明涉及功率模块及功率模块的制造方法,属于功率电子模块技术领域。

背景技术

    一般典型的功率模块半导体芯片和功率端子是采用分步钎焊焊接完成的；多步焊接不仅造成制作工序的繁琐，增加清洗次数，提高了模块的制作成本；且在多步的焊接过程中容易造成焊点空洞；特别是电子模块领域，模块芯片在运行中需要迅速和均匀的散热，这就要求焊点具有较低的热阻。空洞的存在易导致能量和热量的局部集聚，加剧电流或热量的分布不均匀，促使应力的产生和焊点开裂发生。

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、紧凑，安装制作工艺简单，能降低模块制作成本的功率模块及制作方法。

本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，一种功率模块，它主要包括：一基板，该基板的至少一个面上具有第一金属层的电绝缘件；一个或多个半导体芯片和一个或多个功率端子连接底座通过钎焊焊接至基板的第一金属层上；一个或多个功率端子通过机械连接方式与功率端子连接底座一一对应地进行连接。

本发明所述的基板的一个面上具有第一金属层的电绝缘件，另一个面上具有第二金属层的电绝缘件；所述功率端子连接底座和功率端子的截面分别具有圆形、矩形或其它几何图形；且功率端子以过盈配合连接、螺纹连接方式或其它机械配合方式与功率端子连接底座进行连接配合。

本发明所述的基板的一个面上具有第一金属层的电绝缘件，另一个面上具有第二金属层的电绝缘件；所述功率端子的底部具有外螺纹，功率端子连接底座具有相应的内螺纹，且功率端子通过底部的外螺纹与功率端子连接底座相应的内螺纹配合进行连接。

本发明所述功率端子最大横截面长度具有稍大于功率端子连接底座最大横截面长度0.05mm～0.2mm；功率端子长度范围是10～30mm，其中功率端子连接底座长度范围是2～5mm；所述功率端子和功率端子连接底座的表面具有镀金、镀银、镀镍或其他可焊接性金属。

一种如上所述功率模块的制造方法，该制造方法包括如下步骤：

步骤a）将半导体芯片以及功率端子连接底座通过焊料印刷工艺同时焊接至基板的第一金属层上；

步骤b）然后功率端子通过机械连接方式与功率端子连接底座进行连接。

本发明进一步优选的是：

步骤a）中，所述基板的上下两面各具有第一金属层和第二金属层的电绝缘件，通过印刷机使用具有图形和一定厚度的钢网将焊料印刷至基板的第一金属层上以便后续其它原件的贴装焊接；

一个或多个半导体芯片和一个或多个功率端子连接底座通过贴装设备贴装至印有焊料层基板的指定位置，再将整个基板经过焊接炉完成焊接；

步骤b）中，将功率端子通过装配设备，以过盈配合连接、螺纹连接方式或其它机械配合方式与功率端子连接底座进行连接配合。

本发明是将半导体芯片以及功率端子连接底座是通过焊料印刷工艺同时焊接至基板第一金属层，所述基板具有第一金属层和第二金属层的电绝缘件；然后功率端子通过机械连接方式与功率端子连接底座进行连接，这样避免了分步焊接功率端子易产生焊点空洞的问题，简化了模块制作工序，降低了模块制作成本。

本发明具有结构合理、紧凑，安装制作工艺简单，能降低模块制作成本等特点。

附图说明

图1是本发明所述基板印刷焊料的端面结构示意图。

图2是本发明所述基板印刷焊料的平面结构示意图。

图3是本发明所述半导体芯片和功率端子连接底座焊接至基板的示意图。

图4是本发明所述功率端子与功率端子连接底座配合的示意图。

    图5是本发明所述模块整体内部焊接示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作详细的介绍：图1-4所示，本发明所述的一种功率模块，它主要包括：一基板100，该基板100的至少一个面上具有第一金属层101的电绝缘件；一个或多个半导体芯片301和一个或多个功率端子连接底座401通过钎焊焊接至基板100的第一金属层101上；一个或多个功率端子402通过机械连接方式与功率端子连接底座401一一对应地进行连接。

图1所示，本发明所述的基板100的一个面上具有第一金属层101的电绝缘件，另一个面上具有第二金属层102的电绝缘件；所述功率端子连接底座401和功率端子402的截面分别具有圆形、矩形或其它几何图形；且功率端子402以过盈配合连接、螺纹连接方式或其它机械配合方式与功率端子连接底座401进行连接配合。

本发明的另一实施例是：所述的基板100的一个面上具有第一金属层101的电绝缘件，另一个面上具有第二金属层102的电绝缘件；所述功率端子402的底部具有外螺纹，功率端子连接底座401具有相应的内螺纹，且功率端子402通过底部的外螺纹与功率端子连接底座401相应的内螺纹配合进行连接。

本发明所述功率端子402最大横截面长度具有稍大于功率端子连接底座401最大横截面长度0.05mm～0.2mm；功率端子402长度范围是10～30mm，其中功率端子连接底座401长度范围是2～5mm；所述功率端子402和功率端子连接底座401的表面具有镀金、镀银、镀镍或其他可焊接性金属。

一种如上所述功率模块的制造方法，其特征在于：该制造方法包括如下步骤：

步骤a）将半导体芯片以及功率端子连接底座通过焊料印刷工艺同时焊接至基板的第一金属层上；

步骤b）然后功率端子通过机械连接方式与功率端子连接底座进行连接。

本发明的进一步实施例是：

步骤a）中，所述基板的上下两面各具有第一金属层和第二金属层的电绝缘件，通过印刷机使用具有图形和一定厚度的钢网将焊料印刷至基板的第一金属层上以便后续其它原件的贴装焊接；

一个或多个半导体芯片和一个或多个功率端子连接底座通过贴装设备贴装至印有焊料层基板的指定位置，再将整个基板经过焊接炉完成焊接；

步骤b）中，将功率端子通过装配设备，以过盈配合连接、螺纹连接方式或其它机械配合方式与功率端子连接底座进行连接配合。

    实施例1：

图1、2所示， 所述的基板100是具有第一金属层101和第二金属层102的电绝缘件，通过印刷机使用特定图形和特定厚度的钢网将焊料201印刷至基板的第一金属层101上以便后续其他元件的贴装焊接。

图3所示是半导体芯片和功率端子连接底座焊接至基板的示意图，其中多个半导体芯片301和多个功率端子连接底座401通过特殊贴装设备贴装至印有焊料层的基板的指定位置，再将整个基板经过焊接炉完成焊接。

完成以上焊接的基板可能还需经过其他但不影响功率端子连接的工艺步骤，此处不再阐述。

图4所示是功率端子与功率端子连接底座配合的示意图，将功率端子402通过特殊装配设备，以过盈配合连接、螺纹连接方式或其他机械配合方式与功率端子连接底座401进行连接配合，此处举例按过盈配合连接示出。

本发明旨在说明功率端子连接底座与半导体芯片一步焊接的过程，使用任何其他机械配合方式将功率端子与功率端子连接底座连接的方法仍属于本发明的权利保护范围。

图5 是模块整体内部焊接示意图，图中省略芯片间连接导线。

Claims (6)

1.一种功率模块，它主要包括：一基板，该基板的至少一个面上具有第一金属层的电绝缘件；其特征在于：一个或多个半导体芯片和一个或多个功率端子连接底座通过钎焊焊接至基板的第一金属层上；一个或多个功率端子通过机械连接方式与功率端子连接底座一一对应地进行连接。

2.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于：所述的基板的一个面上具有第一金属层的电绝缘件，另一个面上具有第二金属层的电绝缘件；所述功率端子连接底座和功率端子的截面分别具有圆形、矩形或其它几何图形；且功率端子以过盈配合连接、螺纹连接方式或其它机械配合方式与功率端子连接底座进行连接配合。

3.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于：所述的基板的一个面上具有第一金属层的电绝缘件，另一个面上具有第二金属层的电绝缘件；所述功率端子的底部具有外螺纹，功率端子连接底座具有相应的内螺纹，且功率端子通过底部的外螺纹与功率端子连接底座相应的内螺纹配合进行连接。

4.根据权利要求1或2或3所述的功率模块，其特征在于：所述功率端子最大横截面长度具有稍大于功率端子连接底座最大横截面长度0.05mm～0.2mm；功率端子长度范围是10～30mm，其中功率端子连接底座长度范围是2～5mm；所述功率端子和功率端子连接底座的表面具有镀金、镀银、镀镍或其他可焊接性金属。

5.一种如权利要求1或2或3或4所述功率模块的制造方法，其特征在于：该制造方法包括如下步骤：

步骤a）将半导体芯片以及功率端子连接底座通过焊料印刷工艺同时焊接至基板的第一金属层上；

步骤b）然后功率端子通过机械连接方式与功率端子连接底座进行连接。

6.根据权利要求5所述功率模块的制造方法，其特征在于：

步骤a）中，所述基板的上下两面各具有第一金属层和第二金属层的电绝缘件，通过印刷机使用具有图形和一定厚度的钢网将焊料印刷至基板的第一金属层上以便后续其它原件的贴装焊接；

一个或多个半导体芯片和一个或多个功率端子连接底座通过贴装设备贴装至印有焊料层基板的指定位置，再将整个基板经过焊接炉完成焊接；

步骤b）中，将功率端子通过装配设备，以过盈配合连接、螺纹连接方式或其它机械配合方式与功率端子连接底座进行连接配合。