CN217134363U - 一种具有芯片密封结构的功率半导体模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型的名称是一种具有芯片密封结构的功率半导体模块。属于功率半导体模块制造技术领域。它主要是解决现有功率半导体模块中芯片和压块之间的缝隙会渗入硅凝（橡）胶的问题。它的主要特征是：包括散热底板、绝缘导热片电极、外壳、芯片、门极引线、压块、辅助阴极、绝缘板、碟形弹簧、门极片、门极块、压板、紧固螺钉、盖板和外壳内填充的硅凝胶或硅橡胶层；在所述芯片与压块的接触面边沿外侧设有第一密封层。本实用新型具有芯片与压块的接触面边沿外侧设有密封层、可有效避免硅凝（橡）胶或环氧树脂渗入芯片与压块接触面、提升模块电参数特别是通态压降稳定性、耐久性和可靠性的特点，主要用于提供一种具有芯片密封结构的功率半导体模块。

Description

一种具有芯片密封结构的功率半导体模块

技术领域

本实用新型属于功率半导体模块制造技术领域。具体涉及一种具有芯片密封结构的功率半导体模块。

背景技术

目前，压接式模块大都由散热底板1、绝缘导热片2、电极3、外壳4、芯片5、门极引线6、压块7、辅助阴极8、绝缘板9、碟形弹簧10、门极片11、门极块12、压板13、紧固螺钉14、盖板15和外壳内填充的硅凝胶或橡胶层16构成，如图1、图3所示。由于芯片本身存在一定翘曲，压装后芯片和压块之间会存在一定缝隙。在硅凝（橡）胶或环氧树脂真空脱泡过程中，硅凝（橡）胶或环氧树脂会渗入此缝隙。由于硅凝（橡）胶或环氧树脂为绝缘体，渗入压块和芯片缝隙的硅凝（橡）胶或环氧树脂，会增加模块导电的难度，增加附加导通压降，同时模块压降稳定性、耐久性和可靠性也会因绝缘体的不断渗入而变差，长时间使用后模块性能降低。随着功率半导体技术的迅速发展，功率半导体模块的广泛应用，对模块可靠性提出了更高的要求，因此需要解决长时间使用后模块电性能参数降低的问题。

发明内容

本实用新型的目的就是针对上述不足之处而提供一种具有芯片密封结构的功率半导体模块，能够解决长时间使用后模块性能降低的问题，满足客户对模块可靠性提出的高标准要求。

本实用新型的技术解决方案是：一种具有芯片密封结构的功率半导体模块，包括散热底板、绝缘导热片电极、外壳、芯片、门极引线、压块、辅助阴极、绝缘板、碟形弹簧、门极片、门极块、压板、紧固螺钉、盖板和外壳内填充的硅凝胶、硅橡胶或环氧树脂层，其中，压块与芯片相邻，其特征在于：在所述芯片与压块的接触面边沿外侧设有第一密封层。

本实用新型的技术解决方案中所述的压块与芯片的接触面边沿处设有密封槽；所述第一密封层位于所述密封槽内。

本实用新型的技术解决方案中在所述的芯片与压块相背的另一侧增设垫块；在所述芯片与垫块的接触面边沿外侧设有第二密封层。

本实用新型的技术解决方案中所述的垫块的边沿位于芯片的内侧；所述第二密封层位于垫块的侧面与芯片的平面之间。

本实用新型的技术解决方案中所述的第一密封层为密封硅橡胶层或环氧树脂，也可以是其他密封粘胶。

本实用新型的技术解决方案中所述的第一密封层和第二密封层均为密封硅橡胶层或环氧树脂，也可以是其他密封粘胶。

本实用新型的技术解决方案中所述的密封硅橡胶层是通过涂覆硅橡胶胶液、高温烘烤、使硅橡胶固化形成的。

本实用新型由于采用由散热底板、绝缘导热片电极、外壳、芯片、门极引线、压块、辅助阴极、绝缘板、碟形弹簧、门极片、门极块、压板、紧固螺钉、盖板和外壳内填充的硅凝胶或硅橡胶层构成的一种具有芯片密封结构的功率半导体模块，其中，压块、芯片和电极依次相邻，在所述芯片与压块的接触面边沿外侧设有第一密封层，因而可避免真空脱泡过程中硅凝（橡）胶或环氧树脂渗入芯片与压块接触面，从而提升模块电参数特别是通态压降的稳定性、耐久性和可靠性。

本实用新型具有在芯片与压块的接触面边沿外侧设有密封层、可有效避免硅凝（橡）胶或环氧树脂渗入芯片与压块接触面、提升模块电参数特别是通态压降稳定性、耐久性和可靠性的特点。本实用新型主要用于提供一种具有芯片密封结构的功率半导体模块。

附图说明

图1是原设计结构的纵剖面构造图。

图2是本实用新型结构的纵剖面构造图。

图3是原设计结构压块和芯片结构的纵剖面构造图。

图4是本实用新型结构压块和芯片结构的纵剖面构造图。

图中：1. 散热底板；2. 绝缘导热片；3. 电极；4. 外壳；5. 芯片；6. 门极引线；7.压块；8. 辅助阴极；9. 绝缘板；10. 碟形弹簧；11. 门极片；12. 阴门极块；13. 压板；14.紧固螺钉；15. 盖板；16. 硅凝胶或硅橡胶层；17. 垫块；18. 密封硅橡胶层。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例进行完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。任何基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

以下结合实例说明本实用新型的实施方式。

如图2所示，本实用新型一种压接式模块的一个实施例，由散热底板1、绝缘导热片2、电极3、外壳4、芯片5、门极引线6、压块7、辅助阴极8、绝缘板9、碟形弹簧10、门极片11、门极块12、压板13、紧固螺钉14、盖板15、外壳内填充的硅凝胶或硅橡胶层16、垫块17、第一密封层和第二密封层构成。其中，散热底板1、绝缘导热片2、电极3、外壳4、芯片5、门极引线6、压块7、辅助阴极8、绝缘板9、碟形弹簧10、门极片11、门极块12、压板13、紧固螺钉14、盖板15和硅凝胶或硅橡胶层16与现有技术中的相同。

压块7与芯片5的接触面边沿处设有台阶，该台阶与芯片5平面形成密封槽，第一密封层设置在芯片5与压块7的接触面边沿外侧的密封槽内。芯片5下方增加垫块17，垫块17的边沿位于芯片5的内侧，垫块17边沿位的侧面与芯片5的平面形成台阶。第二密封层设置在芯片5与垫块17的接触面边沿外侧的台阶处。第一密封层和第二密封层均为密封硅橡胶层18。密封硅橡胶层18是通过涂覆硅橡胶胶液、高温烘烤、使硅橡胶固化形成的，对接触面做密封保护，防止真空脱泡过程中硅凝（橡）胶渗入，影响模块压降稳定性、耐久性和可靠性。

密封硅橡胶层18采用涂胶设备自动涂覆，涂胶设备包括部件定位装置、部件压紧装置和自动涂胶装置。部件定位装置可精准定位芯片5、压块7和垫块17，避免装配错误；部件压紧装置可保证芯片5、压块7和垫块17间有效接触，避免涂胶时硅橡胶渗入；自动涂胶装置可精准控制涂胶量和涂胶质量，确保产品品质。

硅橡胶设备自动涂覆过程：

1）部件定位，精准定位芯片5、压块7和垫块17；

2）部件压紧，保证芯片5、压块7和垫块17间有效接触；

3）自动涂胶，精准控制涂胶量和涂胶质量。

涂覆完成后，对芯片密封结构进行高温烘烤，使硅橡胶固化。然后按照现有工艺完成产品组装、紧固、门极片焊接、灌封、成品测试。

本实用新型的优点在于：芯片与压块和垫块间采用硅橡胶密封，可避免真空脱泡过程中硅凝（橡）胶或环氧树脂渗入芯片与压块/垫块接触面，从而提升模块电参数特别是通态压降的稳定性、耐久性和可靠性。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何形式上的限制。因此凡是未脱离本实用新型的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围。

Claims (8)

1.一种具有芯片密封结构的功率半导体模块，包括散热底板（1）、绝缘导热片（2）、电极（3）、外壳（4）、芯片（5）、门极引线（6）、压块（7）、辅助阴极（8）、绝缘板（9）、碟形弹簧（10）、门极片（11）、门极块（12）、压板（13）、紧固螺钉（14）、盖板（15）和外壳内填充的硅凝胶、硅橡胶或环氧树脂层，其中，压块（7）与芯片（5）相邻，其特征在于：在所述芯片（5）与压块（7）的接触面边沿外侧设有第一密封层。

2.根据权利要求1所述的一种具有芯片密封结构的功率半导体模块，其特征在于：所述的压块（7）与芯片（5）的接触面边沿处设有密封槽；所述第一密封层位于所述密封槽内。

3.根据权利要求1或2所述的一种具有芯片密封结构的功率半导体模块，其特征在于：在所述的芯片（5）与压块（7）相背的另一侧增设垫块（17）；在所述芯片（5）与垫块（17）的接触面边沿外侧设有第二密封层。

4.根据权利要求3所述的一种具有芯片密封结构的功率半导体模块，其特征在于：所述的垫块（17）的边沿位于芯片（5）的内侧；所述第二密封层位于垫块（17）的侧面与芯片（5）的平面之间。

5.根据权利要求1或2所述的一种具有芯片密封结构的功率半导体模块，其特征在于：所述的第一密封层为密封硅橡胶层（18）或环氧树脂。

6.根据权利要求3所述的一种具有芯片密封结构的功率半导体模块，其特征在于：所述的第一密封层和第二密封层均为密封硅橡胶层（18）或环氧树脂。

7.根据权利要求5所述的一种具有芯片密封结构的功率半导体模块，其特征在于：所述的密封硅橡胶层（18）是通过涂覆硅橡胶胶液、高温烘烤、使硅橡胶固化形成的。

8.根据权利要求6所述的一种具有芯片密封结构的功率半导体模块，其特征在于：所述的密封硅橡胶层（18）是通过涂覆硅橡胶胶液、高温烘烤、使硅橡胶固化形成的。

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