CN213752699U - 一种超声波焊接pin针的半导体功率模块 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种超声波焊接PIN针的半导体功率模块，包括半导体功率模块本体，所述半导体功率模块本体主要包括散热基板及设置在散热基板上表面的金属化陶瓷衬底，且金属化陶瓷衬底的面积小于散热基板的面积，该金属化陶瓷衬底背离散热基板的一侧设置有竖直向上延伸的PIN针，金属化陶瓷衬底的发射极上设置有半导体芯片，且所述金属化陶瓷衬底的发射极铜层通过铝线与半导体芯片的阳极相连，所述散热基板的外侧通过密封胶粘合设置有外壳；所述金属化陶瓷衬底由自上而下依次设置的第一铜表面、中间陶瓷层和背面铜层通过金属化陶瓷工艺制成；所述金属化陶瓷衬底的背面铜层通过焊料焊接在所述散热基板上。
Description
技术领域
本实用新型涉及半导体功率器件封装技术领域，具体涉及一种超声波焊接PIN针的半导体功率模块。
背景技术
功率模块是在功率电子电路上使用的半导体封装体，比如，封装了绝缘栅双极晶体管(IGBT)芯片，或金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)芯片的模块。一些模块也封装有半导体二极管(DIODE)芯片以提供过压保护，以上功率半导体芯片具有一系列电压和电流等级，以适应不同的场合或行业应用。
传统功率器件封装工艺中，一般使用真空回流焊接的技术将PIN针与金属化陶瓷衬底相连, 但是为了进一步减小生产成本、提高生产效率、增强PIN针焊接的可靠性，有些公司开始尝试在功率器件封装工艺中使用超声波焊接的方法焊接PIN针技术，例如P6 等。由于传统的真空回流焊接PIN针的技术生产效率低、成本高、焊接强度较低，所以需要一种新的方法进行代替，超声焊接是实现集成电路封装中芯片互连的关键技术之一，目前超声波焊接应用到PIN针与金属化陶瓷衬底相连，能够大大提高其焊接强度及可靠性。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种结构简单、封装质量好，且能有效保障封装和工艺要求的超声波焊接PIN针的半导体功率模块。
本实用新型的目的是通过如下技术方案来完成的，一种超声波焊接PIN针的半导体功率模块，包括半导体功率模块本体，所述半导体功率模块本体主要包括散热基板及设置在散热基板上表面的金属化陶瓷衬底，且所述金属化陶瓷衬底的面积小于散热基板的面积，该金属化陶瓷衬底背离散热基板的一侧设置有竖直向上延伸的PIN针，金属化陶瓷衬底的发射极上设置有半导体芯片，且所述金属化陶瓷衬底的发射极铜层通过铝线与半导体芯片的阳极相连，所述散热基板的外侧通过密封胶粘合设置有外壳。
进一步地，所述金属化陶瓷衬底由自上而下依次设置的第一铜表面、中间陶瓷层和背面铜层通过金属化陶瓷工艺制成。
进一步地，所述金属化陶瓷衬底的背面铜层通过焊料焊接在所述散热基板上；所述半导体芯片通过焊料焊接到金属化陶瓷衬底的发射极上。
进一步地，所述铝线为使用连续铸轧工艺制成的软态铝线，该软态铝线通过超声波键合方式焊接在半导体芯片的表面。
进一步地，所述PIN针通过超声波焊接的方法焊接到金属化陶瓷衬底上。
本实用新型的有益技术效果在于：本实用新型结构简单、封装质量好，焊接强度高且能保障封装和工艺要求，大大提高了产品的可靠性和生产效率，有利于大规模生产。
附图说明
图1为本实用新型的俯视结构示意图；
图2为本实用新型的剖视结构示意图。
具体实施方式
为使本领域的普通技术人员更加清楚地理解本实用新型的目的、技术方案和优点，以下结合附图和实施例对本实用新型做进一步的阐述。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“横向”、“竖向”等术语所指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型，而不是指示或暗示所指的装置或原件必须具有特定的方位，因此不能理解为对本实用新型的限制。
如图1-2所示，本实用新型所述的一种超声波焊接PIN针的半导体功率模块，包括半导体功率模块本体，所述半导体功率模块本体主要包括散热基板5及设置在散热基板5上表面的金属化陶瓷衬底，且所述金属化陶瓷衬底的面积小于散热基板5的面积，该金属化陶瓷衬底背离散热基板5的一侧设置有竖直向上延伸的PIN针10，金属化陶瓷衬底的发射极3上设置有半导体芯片2，且所述金属化陶瓷衬底的发射极铜层6通过铝线1与半导体芯片2的阳极相连，所述散热基板5的外侧通过密封胶7粘合设置有外壳9。
参照图2所示，所述金属化陶瓷衬底由自上而下依次设置的第一铜表面、中间陶瓷层和背面铜层8通过金属化陶瓷工艺制成。
参照图2所示，所述金属化陶瓷衬底的背面铜层8通过焊料4焊接在所述散热基板5上；所述半导体芯片2通过焊料4焊接到金属化陶瓷衬底的发射极3上；所述铝线1为使用连续铸轧工艺制成的软态铝线，该软态铝线通过超声波键合方式焊接在半导体芯片2的表面；所述PIN针10通过超声波焊接的方法焊接到金属化陶瓷衬底上。
实施例：本实用新型所述的半导体芯片2通过焊料4焊接到DBC的发射极3上，使用超声波键合将DBC的发射极铜层6通过铝线1和半导体芯片阳极相连；DBC的背面铜层8通过焊料4焊接到散热基板5上，塑料外壳9与散热基板5通过密封胶7粘合，所述的PIN针10使用超声波焊接的方法焊接到金属化陶瓷衬底表面；所述的DBC为用直接键合铜工艺制成的覆铜陶瓷基板。本实用新型结构简单、封装质量好，焊接强度高且能保障封装和工艺要求，大大提高了产品的可靠性和生产效率，有利于大规模生产。
本文中所描述的具体实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，但凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。
Claims (5)
1.一种超声波焊接PIN针的半导体功率模块，包括半导体功率模块本体，其特征在于：所述半导体功率模块本体主要包括散热基板及设置在散热基板上表面的金属化陶瓷衬底，且所述金属化陶瓷衬底的面积小于散热基板的面积，该金属化陶瓷衬底背离散热基板的一侧设置有竖直向上延伸的PIN针，金属化陶瓷衬底的发射极上设置有半导体芯片，且所述金属化陶瓷衬底的发射极铜层通过铝线与半导体芯片的阳极相连，所述散热基板的外侧通过密封胶粘合设置有外壳。
2.根据权利要求1所述的超声波焊接PIN针的半导体功率模块，其特征在于：所述金属化陶瓷衬底由自上而下依次设置的第一铜表面、中间陶瓷层和背面铜层通过金属化陶瓷工艺制成。
3.根据权利要求2所述的超声波焊接PIN针的半导体功率模块，其特征在于：所述金属化陶瓷衬底的背面铜层通过焊料焊接在所述散热基板上；所述半导体芯片通过焊料焊接到金属化陶瓷衬底的发射极上。
4.根据权利要求2或3所述的超声波焊接PIN针的半导体功率模块，其特征在于：所述铝线为使用连续铸轧工艺制成的软态铝线，该软态铝线通过超声波键合方式焊接在半导体芯片的表面。
5.根据权利要求2或3所述的超声波焊接PIN针的半导体功率模块，其特征在于：所述PIN针通过超声波焊接的方法焊接到金属化陶瓷衬底上。
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