CN220526920U - 宽clip的igbt功率模块封装结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种宽CLIP的IGBT功率模块封装结构，包括散热基板、铺设于散热基板上的第一导电片、第二导电片、焊接于第一导电片上的IGBT芯片和与IGBT芯片对应的二极管芯片以及CLIP，CLIP包括第一CLIP，第一CLIP包括第一低焊接部、与第一低焊接部呈台阶状设置且高于第一低焊接部的第一高焊接片，第一低焊接部焊接于第二导电片上，第一高焊接片焊接于二极管芯片的电极上，第一高焊接片的宽度与二极管芯片的宽度匹配，二极管芯片的电极和第一高焊接片之间形成有若干间隙设置的第一焊锡条以在相邻第一焊锡条之间形成有供焊料中助焊剂挥发的间隙。本实用新型散热效果好、二极管芯片不易损坏。

Description

宽CLIP的IGBT功率模块封装结构

技术领域

本实用新型涉及半导体封装，尤其涉及IGBT功率模块的封装结构。

背景技术

IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)，是由双极型三极管(Bipolar Junction Transistor，BJT)和绝缘栅型场效应管(MetalOxideSemiconductor，MOS)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，兼有金氧半场效晶体管的高输入阻抗和电力晶体管的低导通压降两方面的优点。IGBT模块是由IGBT(绝缘栅双极型晶体管芯片)与二极管芯片通过特定的电路桥接封装而成的模块化半导体产品。

IGBT模块包括IGBT芯片和FRD二极管芯片，且IGBT封装结构一般是将IGBT芯片和二极管芯片焊接在具有线路的散热基板上，然后通过键合线或者CLIP这类的桥接件将芯片的电极和线路上的相应导电结构电连接在一起。由于键合线桥接往往会产生虚焊、散热不好之类的问题，现有的IGBT模块会采用CLIP桥接。然而，收到焊接工艺限制，现有的CLIP结构依然做的很窄，当将CLIP焊接到二极管芯片时，极易因为二极管芯片上电极的金属层较薄，焊接处较小而在使用过程中烧毁。

故，急需一种可解决上述问题的IGBT功率模块封装结构。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种宽CLIP的IGBT功率模块封装结构，散热效果好、CLIP电阻低且可用于大电流场所，二极管芯片不易损坏寿命长。

为了实现上述目的，本实用新型公开了一种宽CLIP的IGBT功率模块封装结构，包括散热基板、铺设于所述散热基板上的第一导电片、第二导电片、焊接于所述第一导电片上的IGBT芯片和与所述IGBT芯片对应的二极管芯片，以及CLIP，所述CLIP包括第一CLIP，所述第一CLIP包括第一低焊接部、与所述第一低焊接部呈台阶状设置且高于所述第一低焊接部的第一高焊接片，所述第一低焊接部焊接于所述第二导电片上，所述第一高焊接片焊接于所述二极管芯片的电极上，且所述第一高焊接片的宽度与所述二极管芯片的宽度匹配，所述二极管芯片的电极和所述第一高焊接片之间形成有若干间隙设置的第一焊锡条，以在相邻所述第一焊锡条之间形成有供焊料中助焊剂挥发的间隙(即相邻第一焊锡条之间具有与外界连通的间隙)。

较佳地，所述第一CLIP接触所述二极管芯片处的宽度大于等于所述二极管芯片对应宽度的三分之二，所述第一CLIP接触所述二极管芯片处的长度大于等于所述二极管芯片对应长度的四分之三小于等于所述二极管芯片的对应长度。

较佳地，所述第一高焊接片为直片，结构简单，成本低。

较佳地，多个所述第一焊锡条为相互平行且间距设置的直条焊锡或者以一定夹角交叉的多个直条焊锡。当然，该第一焊锡条也可以呈弧形或者其他形状，不限于直条状。

较佳地，所述第一高焊接片从连接所述第一低焊接部的一侧到其末端沿第一方向设置，每一所述第一焊锡条沿所述第一方向布置，且若干所述第一焊锡条沿与第一方向垂直的第二方向间距排列。

较佳地，IGBT功率模块封装结构还包括第二CLIP，所述第二CLIP焊接于所述第二导电片和所述IGBT芯片的E极之间；所述第二CLIP包括第二低焊接部、与所述第二低焊接部呈台阶状设置且高于所述第二低焊接部的第二高焊接片，所述第二低焊接部焊接于所述第二导电片上，所述第二高焊接片焊接于所述IGBT芯片的E极上，第二高焊接片和所述IGBT芯片的E极之间形成有若干间隙设置的焊锡条以使相邻焊锡条之间形成供焊接时阻焊剂挥发的间隙(即相邻焊锡条之间具有与外界连通的间隙)。该方案使得第二CLIP结构的结构简单，易于抓取定位，且与IGBT芯片的E极之间的接触面积大，有效减少了第二CLIP上的电阻，可用于大电流通过。间隙设置的焊锡条使得第二CLIP在宽度较宽，独立的焊接区域过大时，依然保持焊接稳定，防止因为焊接时阻焊剂挥发受阻造成的气泡过多造成最后的成品焊接稳定性差。

更佳地，所述第二高焊接片延伸至所述IGBT芯片的E极上的部分包括延伸至所述IGBT芯片的G极前的基部、开设于所述基部前侧的缺口，所述缺口延伸至所述IGBT芯片的中间位置并露出所述IGBT芯片的G极，所述缺口将所述基部的前部分为两延伸部，所述基部和两所述延伸部形成U形图案，所述第二高焊接片为直片状，所述第二CLIP结构的宽度与所述IGBT芯片的宽度匹配(第二CLIP的整体宽度大体等于IGBT芯片的宽度、第二CLIP的整体宽度略大于IGBT芯片的宽度或第二CLIP的整体宽度略小于IGBT芯片的宽度)。缺口延伸至所述IGBT芯片的中间位置并露出所述IGBT芯片的G极使得该第二CLIP结构可以兼容栅极位于IGBT芯片边缘和中间的IGBT芯片，兼容性强，可适用于多种规格的IGBT芯片，两被缺口隔开间隙设置的延伸部使得整个CLIP的结构稳定。

较佳地，所述基部的宽度与所述第二低焊接部的宽度相等，第二高焊接片为直片，所述第一低焊接部和第一高焊接片的宽度相等。

较佳地，所述延伸部和所述IGBT芯片的E极之间形成多个间隙设置的第二焊锡条，多个所述第二焊锡条之间形成有供焊料中助焊剂挥发的间隙(即相邻第二焊锡条之间具有与外界连通的间隙)；所述基部和所述芯片的E极之间形成多个间隙设置的第三焊锡条，多个所述第三焊锡条之间形成有供焊料中助焊剂挥发的间隙(即相邻第三焊锡条之间具有与外界连通的间隙)。

具体地，多个所述第二焊锡条为相互平行且间距设置的直条焊锡或者以一定夹角交叉的多个直条焊锡，多个所述第三焊锡条为相互平行且间距设置的直条焊锡或者以一定夹角交叉的多个直条焊锡。当然，该第二焊锡条、第三焊锡条也可以呈弧形或者其他形状，不限于直条状。

具体地，所述延伸部与所述IGBT芯片中G极两侧的E极尺寸匹配，所述基部与所述IGBT芯片的宽度匹配。

较佳地，该IGBT功率模块封装结构还包括第三导电片和第三CLIP，第三导电片临近所述第一导电片设置，所述第三CLIP焊接于所述IGBT芯片的G极和第一导电片之间，所述第三CLIP包括焊接于所述第三导电片上的第三焊接部、焊接于所述IGBT芯片的G极上的第四焊接部和连接于所述第三焊接部和第四焊接部之间的连接部，所述连接部的上表面高于所述第三焊接部和第四焊接部，以使所述第三CLIP呈拱形。

较佳地，所述第二高焊接片接触所述IGBT芯片处的宽度大于等于所述IGBT芯片对应宽度的三分之二，所述第二高焊接片接触所述IGBT芯片的长度大于等于所述IGBT芯片长度的四分之三小于等于所述IGBT芯片的长度。

与现有技术相比，一方面，本发明将第一CLIP的宽度做得很宽，使其宽度与二极管芯片的宽度匹配(二者宽度大体一致、二极管芯片的宽度略大于第一CLIP的宽度或者二极管芯片的宽度略小于第一CLIP的宽度)，然后通过设置多个间隙设置的焊锡条，使得焊接时，焊接面阻焊剂可通过间隙挥发，使得本发明的第一CLIP在宽度较宽，独立的焊接区域过大时，依然保持焊接稳定，防止因为焊接时阻焊剂挥发受阻造成的气泡过多造成最后的成品焊接稳定性差，而宽CLIP的第一CLIP使得电阻小、可承载大电流，且使得二极管芯片上产生的热量可以快速散去，防止二极管芯片损坏。另一方面，本实用新型的第一CLIP直接呈一次台阶设置，第一个高度的第一低焊接部直接焊接承载在导电片上，第一高焊接片直接大面积焊接承载在二极管芯片的电极上，整个CLIP的安装结构稳定，不易因受热和应力作用变形损坏焊接处，焊接稳定寿命长。

附图说明

图1是本实用新型宽CLIP的IGBT功率模块封装结构的立体图。

图2是本实用新型宽CLIP的IGBT功率模块封装结构的俯视图。

图3是本实用新型第二CLIP的结构图。

图4是本实用新型第一CLIP的结构图。

图5是本实用新型另一实施例中二极管芯片的电极上焊锡条的设置结构。

图6是本实用新型又一实施例中二极管芯片的电极上焊锡条的设置结构。

图7是本实用新型另一实施例中IGBT芯片的E极上焊锡条的设置结构。

图8是本实用新型又一实施例中IGBT芯片的E极上焊锡条的设置结构。

具体实施方式

为详细说明本实用新型的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

参考图1至图3，本实用新型公开了一种宽CLIP的IGBT功率模块封装结构100，包括散热基板10、铺设于所述散热基板10上的第一导电片21、第二导电片22、焊接于所述第一导电片21上的IGBT芯片201和与所述IGBT芯片201对应的二极管芯片301，以及CLIP，所述CLIP包括第一CLIP32，所述第一CLIP32包括第一低焊接部411、与所述第一低焊接部411呈台阶状设置且高于所述第一低焊接部411的第一高焊接片412，所述第一低焊接部411焊接于所述第二导电片22的第二焊接处102上，所述第一高焊接片412焊接于所述二极管芯片301的电极上，且所述第一高焊接片412的宽度与所述二极管芯片301的宽度匹配，所述二极管芯片301的电极和所述第一高焊接片412之间形成有若干间隙设置的第一焊锡条51，以在相邻所述第一焊锡条51之间形成有供焊料中助焊剂挥发的间隙(即相邻第一焊锡条51之间具有与外界连通的间隙)。

参考图1，所述第一CLIP32接触所述二极管芯片301处的宽度大于等于所述二极管芯片301对应宽度的三分之二，所述第一CLIP32接触所述二极管芯片301处的长度大于等于所述二极管芯片301对应长度的四分之三小于等于所述二极管芯片301的对应长度。

参考图1和图4，所述第一高焊接片412为直片，结构简单，成本低。

参考图2，多个所述第一焊锡条51为相互平行且间距设置的直条焊锡。当然，不限于此，参考图5和图6，在其他实施例中，二极管芯片301的第一焊锡条51a(51b)还可以为一定夹角交叉的多个直条焊锡以使二极管芯片301上的焊锡形状呈“丰”字型(如图5所示)或“米”字型(如图6所示)或者其他形状，例如工字型等等。当然，该第一焊锡条51也可以呈弧形或者其他形状，不限于直条状。

本实施例中，所述第一高焊接片412从连接所述第一低焊接部411的一侧到其末端沿第一方向设置，每一所述第一焊锡条51沿所述第一方向布置，且若干所述第一焊锡条51沿与第一方向垂直的第二方向间距排列。

参考图1至图3，IGBT功率模块封装结构100还包括第二CLIP31，所述第二CLIP31焊接于所述第二导电片22的第一焊接处101和所述IGBT芯片201的E极之间；所述第二CLIP31包括第二低焊接部421、与所述第二低焊接部421呈台阶状设置且高于所述第二低焊接部421的第二高焊接片422，所述第二低焊接部421焊接于所述第二导电片22上，所述第二高焊接片422焊接于所述IGBT芯片201的E极上，第二高焊接片422和所述IGBT芯片201的E极之间形成有若干间隙设置的焊锡条以使相邻焊锡条之间形成供焊接时阻焊剂挥发的间隙(即相邻焊锡条之间具有与外界连通的间隙)。

参考图1和图3，所述第二高焊接片422延伸至所述IGBT芯片201的E极上的部分包括延伸至所述IGBT芯片201的G极前的基部431、开设于所述基部431前侧的缺口433，所述缺口433延伸至所述IGBT芯片201的中间位置并露出所述IGBT芯片201的G极，所述缺口433将所述基部431的前部分为两延伸部432，所述基部431和两所述延伸部432形成U形图案，所述第二高焊接片422为直片状，所述第二CLIP31结构的宽度与所述IGBT芯片201的宽度匹配(第二CLIP31的整体宽度大体等于IGBT芯片201的宽度、第二CLIP31的整体宽度略大于IGBT芯片201的宽度或第二CLIP31的整体宽度略小于IGBT芯片201的宽度)。缺口433延伸至所述IGBT芯片201的中间位置并露出所述IGBT芯片201的G极使得该第二CLIP31结构可以兼容栅极位于IGBT芯片201边缘和中间的IGBT芯片201，兼容性强，可适用于多种规格的IGBT芯片201，两被缺口隔开间隙设置的延伸部432使得整个CLIP的结构稳定。

参考图1，所述基部431的宽度与所述第二低焊接部421的宽度相等，第二高焊接片422为直片，所述第一低焊接部411和第一高焊接片412的宽度相等。

参考图2，所述延伸部432和所述IGBT芯片201的E极之间形成多个间隙设置的第二焊锡条52，多个所述第二焊锡条52之间形成有供焊料中助焊剂挥发的间隙(即相邻第二焊锡条52之间具有与外界连通的间隙)；所述基部431和所述芯片的E极之间形成多个间隙设置的第三焊锡条53，多个所述第三焊锡条53之间形成有供焊料中助焊剂挥发的间隙(即相邻第三焊锡条53之间具有与外界连通的间隙)。

参考图2，多个所述第二焊锡条52为相互平行且间距设置的直条焊锡，多个所述第三焊锡条53为相互平行且间距设置的直条焊锡或者。当然，不限于此，参考图7和图8，在其他实施例中，IGBT芯片201的第二焊锡条52a(52b)和第三焊锡条53a(53b)还可以为一定夹角交叉的多个直条焊锡。当然，该第二焊锡条52a(52b)和第三焊锡条53a(53b)也可以呈弧形或者其他形状，不限于直条状。

参考图1，所述延伸部432与所述IGBT芯片201中G极两侧的E极尺寸匹配，所述基部431与所述IGBT芯片201的宽度匹配。

参考图1，该IGBT功率模块封装结构100还包括第三导电片23和第三CLIP35，第三导电片23临近所述第一导电片21设置，所述第三CLIP35焊接于所述IGBT芯片201的G极和第三导电片23的第五焊接处105之间，所述第三CLIP35包括焊接于所述第三导电片23上的第三焊接部、焊接于所述IGBT芯片201的G极上的第四焊接部和连接于所述第三焊接部和第四焊接部之间的连接部，所述连接部的上表面高于所述第三焊接部和第四焊接部，以使所述第三CLIP35呈拱形。该连接部的前端从第三焊接部向第四焊接部延伸方向逐渐变宽。第三导电片23呈条形，并形成于第一导电片21临近外侧边的一个缺口内。

参考图1，所述第二高焊接片422接触所述IGBT芯片201处的宽度大于等于所述IGBT芯片201对应宽度的三分之二，所述第二高焊接片422接触所述IGBT芯片201的长度大于等于所述IGBT芯片201长度的四分之三小于等于所述IGBT芯片201的长度。

参考图1至图3，本实用新型的IGBT功率模块封装结构100为多IGBT单元的IGBT功率模块，其第二导电片22上还焊接有IGBT芯片202和二极管芯片302，导电片还包括第四导电片24，第四导电片24呈条状且临近第二导电片22设置，CLIP还包括第四CLIP33和第五CLIP34。

参考图1和图4，第四CLIP33的结构与第一CLIP32相同，包括第一低焊接部411、与所述第一低焊接部411呈台阶状设置且高于所述第一低焊接部411的第一高焊接片412，所述第一低焊接部411焊接于所述第一导电片21的第三焊接处103上，所述第一高焊接片412焊接于所述二极管芯片302的电极上，且所述第一高焊接片412的宽度与所述二极管芯片302的宽度匹配，所述二极管芯片302的电极和所述第一高焊接片412之间形成有若干间隙设置的第一焊锡条51，以在相邻所述第一焊锡条51之间形成有供焊料中助焊剂挥发的间隙(即相邻第一焊锡条51之间具有与外界连通的间隙)。

参考图1和图3，第五CLIP34和第二CLIP31结构相同，第五CLIP35焊接于所述第一导电片21的第四焊接处104和所述IGBT芯片202的E极之间；所述第二CLIP31包括第二低焊接部421、与所述第二低焊接部421呈台阶状设置且高于所述第二低焊接部421的第二高焊接片422，所述第二低焊接部421焊接于所述第二导电片22上，所述第二高焊接片422焊接于所述IGBT芯片202的E极上，第二高焊接片422和所述IGBT芯片202的E极之间形成有若干间隙设置的焊锡条以使相邻焊锡条之间形成供焊接时阻焊剂挥发的间隙(即相邻焊锡条之间具有与外界连通的间隙)。

参考图1，IGBT功率模块封装结构100还包括第六CLIP36，第六CLIP36的结构与第三CLIP35相同，所述第六CLIP36焊接于所述IGBT芯片201的G极和第四导电片24的第六焊接处106之间，所述第六CLIP36包括焊接于所述第三导电片23上的第三焊接部、焊接于所述IGBT芯片201的G极上的第四焊接部和连接于所述第三焊接部和第四焊接部之间的连接部，所述连接部的上表面高于所述第三焊接部和第四焊接部，以使所述第六CLIP36呈拱形。该连接部的前端从第三焊接部向第四焊接部延伸方向逐渐变宽。

以上所揭露的仅为本实用新型的优选实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型申请专利范围所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种宽CLIP的IGBT功率模块封装结构，包括散热基板、铺设于所述散热基板上的第一导电片、第二导电片、焊接于所述第一导电片上的IGBT芯片和与所述IGBT芯片对应的二极管芯片，以及CLIP，其特征在于：所述CLIP包括第一CLIP，所述第一CLIP包括第一低焊接部、与所述第一低焊接部呈台阶状设置且高于所述第一低焊接部的第一高焊接片，所述第一低焊接部焊接于所述第二导电片上，所述第一高焊接片焊接于所述二极管芯片的电极上，且所述第一高焊接片的宽度与所述二极管芯片的宽度匹配，所述二极管芯片的电极和所述第一高焊接片之间形成有若干间隙设置的第一焊锡条，以在相邻所述第一焊锡条之间形成有供焊料中助焊剂挥发的间隙。

2.如权利要求1所述的宽CLIP的IGBT功率模块封装结构，其特征在于：所述第一CLIP接触所述二极管芯片处的宽度大于等于所述二极管芯片对应宽度的三分之二，所述第一CLIP接触所述二极管芯片处的长度大于等于所述二极管芯片对应长度的四分之三小于等于所述二极管芯片的对应长度。

3.如权利要求1所述的宽CLIP的IGBT功率模块封装结构，其特征在于：多个所述第一焊锡条为相互平行且间距设置的直条焊锡或者以一定夹角交叉的多个直条焊锡。

4.如权利要求3所述的宽CLIP的IGBT功率模块封装结构，其特征在于：所述第一高焊接片从连接所述第一低焊接部的一侧到其末端沿第一方向设置，每一所述第一焊锡条沿所述第一方向布置，且若干所述第一焊锡条沿与第一方向垂直的第二方向间距排列。

5.如权利要求1所述的宽CLIP的IGBT功率模块封装结构，其特征在于：还包括第二CLIP，所述第二CLIP焊接于所述第二导电片和所述IGBT芯片的E极之间；所述第二CLIP包括第二低焊接部、与所述第二低焊接部呈台阶状设置且高于所述第二低焊接部的第二高焊接片，所述第二低焊接部焊接于所述第二导电片上，所述第二高焊接片焊接于所述IGBT芯片的E极上，第二高焊接片与所述IGBT芯片的E极之间具有若干间隙设置的焊锡条，以助于焊接时焊料中助焊剂挥发。

6.如权利要求5所述的宽CLIP的IGBT功率模块封装结构，其特征在于：所述第二高焊接片延伸至所述IGBT芯片的E极上的部分包括延伸至所述IGBT芯片的G极前的基部、开设于所述基部前侧的缺口，所述缺口延伸至所述IGBT芯片的中间位置并露出所述IGBT芯片的G极，所述缺口将所述基部的前部分为两延伸部，所述基部和两所述延伸部形成U形图案，所述第二高焊接片为直片状，所述第二CLIP结构的宽度与所述IGBT芯片的宽度匹配。

7.如权利要求6所述的宽CLIP的IGBT功率模块封装结构，其特征在于：所述基部的宽度与所述第二低焊接部的宽度相等，第二高焊接片为直片，所述第一低焊接部和第一高焊接片的宽度相等，所述第一高焊接片为直片。

8.如权利要求6所述的宽CLIP的IGBT功率模块封装结构，其特征在于：所述延伸部和所述IGBT芯片的E极之间形成多个间隙设置的第二焊锡条，多个所述第二焊锡条之间形成有供焊料中助焊剂挥发的间隙；所述基部和所述芯片的E极之间形成多个间隙设置的第三焊锡条，多个所述第三焊锡条之间形成有供焊料中助焊剂挥发的间隙。

9.如权利要求8所述的宽CLIP的IGBT功率模块封装结构，其特征在于：多个所述第二焊锡条为相互平行且间距设置的直条焊锡或者以一定夹角交叉的多个直条焊锡，多个所述第三焊锡条为相互平行且间距设置的直条焊锡或者以一定夹角交叉的多个直条焊锡。

10.如权利要求5所述的宽CLIP的IGBT功率模块封装结构，其特征在于：所述第二高焊接片接触所述IGBT芯片处的宽度大于等于所述IGBT芯片对应宽度的三分之二，所述第二高焊接片接触所述IGBT芯片的长度大于等于所述IGBT芯片长度的四分之三小于等于所述IGBT芯片的长度。