CN109994439B - 一种高耐温度循环的igbt模块及其封装工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高耐温度循环的IGBT模块，包括散热铜板、设置于所述散热铜板上的陶瓷覆铜板、贴装于所述陶瓷覆铜板上的IGBT、与所述陶瓷覆铜板连接的信号端子和功率端子、以及壳体；所述信号端子采用相邻两个信号端子并联的方式进行注塑配合，通过注塑工艺与所述壳体形成一体，其下端通过超声波焊接工艺与所述陶瓷覆铜板连接，其上端连接外部电气系统；所述功率端子采用对称式分支结构，两个支脚向内凹陷形成一定弧度；所述信号端子和所述功率端子通过冲压、折弯机械工艺成形。本发明提高了IGBT模块信号端子的实用性，提高了IGBT模块的功率循环次数和高温度承受能力，提高了功率端子和信号端子的焊接效率，简化了结构及制造工艺。
Description
技术领域
本发明涉及功率半导体器件技术领域，尤其是一种高耐温度循环的IGBT模块及其封装工艺。
背景技术
目前，IGBT模块在功率电子电路中的应用较为广泛，并且通常在采用半导体封装。IGBT半导体封装技术包含材料选择、结构设计、工艺设计、封装工艺等问题，把芯片通过校核计算且较为美观地匀称布局封装成模块。封装工艺需要考虑器件的电流平衡、芯片散热和工艺工序的简化等。现有的大功率半导体器件，端子承载能力和高耐温度循环性能是有待提高的。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种高耐温度循环的IGBT模块及其封装工艺，通过增大端子的承载能力，提升整体高耐温度循环性能以及优化封装工艺，提升IGBT模块应用的广泛性和实用性。
本发明保护一种高耐温度循环的IGBT模块，包括散热铜板、设置于所述散热铜板上的陶瓷覆铜板、贴装于所述陶瓷覆铜板上的IGBT、与所述陶瓷覆铜板连接的信号端子和功率端子、以及壳体；所述信号端子采用相邻两个信号端子并联的方式进行注塑配合，通过注塑工艺与所述壳体形成一体，其下端通过超声波焊接工艺与所述陶瓷覆铜板连接，其上端连接外部电气系统；所述功率端子采用对称式分支结构，两个支脚向内凹陷形成一定弧度；所述信号端子和所述功率端子通过冲压、折弯机械工艺成形。
进一步的，所述信号端子和所述功率端子由铜材质制成，表面进行镀铝、镀银或镀镍处理；由相互垂直的立板和底板构成，所述立板设有弯折部，整体呈Z字形；所述立板高25.3mm，所述底板长12.9mm、宽2mm。
进一步的，所述功率端子由倒U形主体和两侧支脚构成，总高26.6mm；所述倒U形主体宽14mm、两侧相距20.4mm，所述支脚与所述陶瓷覆铜板连接处宽度为3.5mm。
进一步的，所述壳体包括外壳体和塞块，所述塞块塞入所述功率端子两支脚之间的空隙。
本发明还保护一种高耐温度循环的IGBT模块的封装工艺，相邻两个信号端子通过连接桥连接，然后通过注塑工艺与所述壳体形成一体；注塑工艺完成后，在从所述壳体下方将连接桥掰断。
具体包括以下步骤：S1：将带有连接桥的信号端子与壳体注塑成一体；S2：将IGBT、功率端子焊接于陶瓷覆铜板上；S3：将陶瓷覆铜板焊接到散热铜板上；S4：将与壳体注塑成一体的信号端子底部的连接桥掰断，并通过超声波焊接工艺焊接于陶瓷覆铜板上，同时调整壳体与散热铜板和功率端子之间的位置关系；S5：塞入塞块并固定。
本发明的有益效果：提高了IGBT模块信号端子的实用性，对功率循环次数和温度的承受能力，提高了功率端子和信号端子的焊接效率，简化了结构及制造工艺。
附图说明
图1为IGBT模块封装爆炸图；
图2为信号端子与陶瓷覆铜板的连接示意图；
图3为相邻信号端子并行连接图；
图4为功率端子结构示意图；
图5为IGBT模块封装结构图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
实施例1
一种高耐温度循环的IGBT模块，以IGBT模块为例，如图1、图2所示，包括散热铜板1、设置于所述散热铜板上的陶瓷覆铜板2、贴装于所述陶瓷覆铜板上的IGBT3、与所述陶瓷覆铜板连接的四个信号端子401-404和三个功率端子501-503、以及壳体；所述壳体包括外壳体6和塞块7，所述塞块7塞入所述功率端子两支脚之间的空隙；所述陶瓷覆铜板上还焊接有其他电子元器件，例如二极管8；所述外壳体与所述散热铜板通过锁扣9固定连接。所述信号端子和所述功率端子由铜材质制成，表面进行镀铝、镀银或镀镍处理。塞块的设计使得可以通过推拉方式完成封装，操作更加方便，而且便于拆卸维修。
所述信号端子采用相邻两个信号端子并联的方式进行注塑配合，如图3所示，四个信号端子分为两组，每组信号端子通过连接桥10连接。此设计可以在信号端子与壳体注塑成形时，保证信号端子结构的稳定性，提高注塑质量。通过连接桥连接的信号端子通过注塑工艺与所述壳体形成一体，其下端通过超声波焊接工艺与所述陶瓷覆铜板连接，其上端连接外部电气系统。信号端子通过超声波焊接工艺与陶瓷覆铜板连接，使得IGBT能够承受更多的功率循环次数和更高的温度。
具体的，所述信号端子由相互垂直的立板和底板构成，所述立板设有弯折部，整体呈Z字形；所述立板高25.3mm，所述底板长12.9mm、宽2mm。
所述功率端子采用对称式分支结构，如图4所示，提高结构稳定性，使电流传输更加均匀，提高了功率端子通过电流的能力，降低芯片与外部连接导致的寄生电感，同时可提高模块通过端子的散热能力；两个支脚向内凹陷形成一定弧度，增加功率端子的稳定性，降低模块在实际应用中应力，进一步提高模块应用可靠性。
具体的，所述功率端子由倒U形主体和两侧支脚构成，总高26.6mm；所述倒U形主体宽14mm、两侧相距20.4mm，所述支脚与所述陶瓷覆铜板连接处宽度为3.5mm。
所述信号端子和所述功率端子通过冲压、折弯机械工艺成形，避免了折弯工艺，提高了端子焊接的工艺效率，工艺完成后直接进行外壳安装，简化了模块生产工艺。
实施例2
一种高耐温度循环的IGBT模块的封装工艺，相邻两个信号端子通过连接桥连接，然后通过注塑工艺与所述壳体形成一体；注塑工艺完成后，在从所述壳体下方将连接桥掰断；
具体包括以下步骤：
S1：将带有连接桥的信号端子与壳体注塑成一体；
S2：将IGBT、功率端子焊接于陶瓷覆铜板上；
S3：将陶瓷覆铜板焊接到散热铜板上；
S4：将与壳体注塑成一体的信号端子底部的连接桥掰断，并通过超声波焊接工艺焊接于陶瓷覆铜板上，同时调整壳体与散热铜板和功率端子之间的位置关系；
S5：塞入塞块并固定。
封装完成图如图5所示。
显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域及相关领域的普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
Claims (3)
1.一种高耐温度循环的IGBT模块，包括散热铜板、设置于所述散热铜板上的陶瓷覆铜板、贴装于所述陶瓷覆铜板上的IGBT、与所述陶瓷覆铜板连接的信号端子和功率端子、以及壳体，其特征在于，
所述信号端子采用相邻两个信号端子并联的方式进行注塑配合，通过注塑工艺与所述壳体形成一体，其下端通过超声波焊接工艺与所述陶瓷覆铜板连接，其上端连接外部电气系统；所述功率端子采用对称式分支结构，两个支脚向内凹陷形成一定弧度；所述信号端子和所述功率端子通过冲压、折弯机械工艺成形；
所述信号端子由相互垂直的立板和底板构成，所述立板设有弯折部，整体呈Z字形；所述立板高25.3mm，所述底板长12.9mm、宽2mm；
所述壳体包括外壳体和塞块，所述塞块塞入所述功率端子两支脚之间的空隙。
2.根据权利要求1所述的高耐温度循环的IGBT模块，其特征在于，所述信号端子和所述功率端子由铜材质制成，表面进行镀铝、镀银或镀镍处理。
3.根据权利要求1所述的高耐温度循环的IGBT模块，其特征在于，所述功率端子由倒U形主体和两侧支脚构成，总高26.6mm；所述倒U形主体宽14mm、两侧相距20.4mm，所述支脚与所述陶瓷覆铜板连接处宽度为3.5mm。
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