專利名稱：功率端子直接鍵合的功率模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于電力電子學(xué)領(lǐng)域，涉及功率模塊的封裝，具體地說是一種功率端
子直接鍵合的功率模塊。
背景技術(shù)：
功率模塊包括絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)模塊、二極管模塊，M0SFET模塊，智能 功率(IPM)模塊等。這些功率模塊傳統(tǒng)的封裝形式存在一些固有的缺點，現(xiàn)以圖2進行說 明。圖2所示的為傳統(tǒng)的絕緣柵雙極型晶體管模塊封裝形式中。傳統(tǒng)的絕緣柵雙極型晶體 管模塊包括絕緣柵雙極型晶體管芯片7、二極管芯片3、絕緣基板(DBC)5、散熱板6、功率端 子2、鋁線4、塑料外殼1以及硅凝膠8。由圖2可見，傳統(tǒng)的功率端子2是通過回流焊焊接 到絕緣基板(DBC)5表面的導(dǎo)電銅層上的。因所用焊料的熱脹系數(shù)與功率端子2、絕緣基板 (DBC)5的導(dǎo)電銅層的熱脹系數(shù)相差較大，所以在溫度大幅度變化時會產(chǎn)生很大的應(yīng)力，這 樣會降低模塊的可靠性。所以為了提高模塊在溫度劇烈變化的條件下的可靠性，模塊的功 率端子2的底部結(jié)構(gòu)一般設(shè)計成減小應(yīng)力的形式，但是這樣一來，應(yīng)力問題的改善卻使寄 生電感不容易進行優(yōu)化，造成寄生電感很大。

發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是設(shè)計出一種功率端子直接鍵合的功率模塊。 本實用新型要解決的是現(xiàn)有功率模塊內(nèi)部因功率端子帶來的寄生電感大的問題。 本實用新型的技術(shù)方案是包括芯片、絕緣基板、散熱板、功率端子和外殼，功率端
子直接固定在外殼上。 本實用新型的優(yōu)點是由于本實用新型改變了傳統(tǒng)的功率端子焊接方式，直接將 功率端子在外殼固定，所以它可以很大程度上減小熱應(yīng)力的影響。因此本實用新型的模塊 可以應(yīng)用電感更小的功率端子，電感相比于傳統(tǒng)的功率端子平均可以降低1/3左右，這將 極大地改善了模塊的使用性能。

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2為傳統(tǒng)絕緣柵雙極型晶體管模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明。 本實施例的功率模塊為絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)模塊。如圖1所示，本實用新 型包括絕緣柵雙極型晶體管芯片7、二極管芯片3、絕緣基板(DBC)5、散熱板6、功率端子2、 鋁線4，塑料外殼1以及硅凝膠8，絕緣柵雙極型晶體管芯片7與二極管芯片3回流焊接在 絕緣基板(DBC)5導(dǎo)電銅層上，絕緣基板(DBC)又直接通過釬焊焊接在散熱板6上。功率端子2直接固定在外殼1上。各芯片(絕緣柵雙極型晶體管芯片7、二極管芯片3)之間、各芯 片(絕緣柵雙極型晶體管芯片7、二極管芯片3)與絕緣基板(DBC)5相應(yīng)的導(dǎo)電層之間、以 及功率端子2與絕緣基板(DBC) 5上相應(yīng)的引出處之間均通過鋁線4鍵合來實現(xiàn)電氣連接。本實用新型模塊內(nèi)部絕緣柵雙極型晶體管芯片7、二極管芯片3構(gòu)成的組數(shù)至少一組。 在本實用新型模塊的結(jié)構(gòu)中，之所以只考慮選用較低寄生電感的功率端子2，其原 因是一是因為本實用新型的功率端子2直接固定在外殼上，所以不再需要考慮焊接處的 熱應(yīng)力的影響。二是因為功率端子2很牢固地固定在外殼1內(nèi)部，所以不用考慮安裝的應(yīng) 力釋放。三是因為本實用新型采用一次焊接工藝，所以可以依據(jù)芯片焊接性能的要求選擇 最合適的焊料，優(yōu)化芯片的焊接性能。 本實用新型的生產(chǎn)方法如下 首先在模塊外殼1成型的時候?qū)㈡I合面經(jīng)過特殊電鍍處理的功率端子2固定在里 面，然后按照傳統(tǒng)的絕緣柵雙極型晶體模塊工藝生產(chǎn)，唯一與傳統(tǒng)的工藝不同之處是在外 殼封裝之前將功率部分通過鍵合引出到功率端子2的鍵合面上。 本實用新型的功率模塊除了上述絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)模塊外，還包括二 極管模塊，MOSFET模塊，智能功率(IPM)模塊等模塊。
權(quán)利要求一種功率端子直接鍵合的功率模塊，包括芯片、絕緣基板、散熱板、功率端子和外殼，其特征在于功率端子直接固定在外殼上。
2 . 根據(jù)權(quán)利要求1所描述的功率端子直接鍵合的功率模塊，其特征在于芯片回流焊接 在絕緣基板導(dǎo)電銅層上，絕緣基板又直接焊接在散熱板上。
3 根據(jù)權(quán)利要求1所描述的功率端子直接鍵合的功率模塊，其特征在于芯片之間、芯 片與絕緣基板相應(yīng)的導(dǎo)電層之間、以及功率端子與絕緣基板上相應(yīng)的引出處之間通過鋁線 鍵合來實現(xiàn)電氣連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所描述的功率端子直接鍵合的功率模塊，其特征在于芯片包括絕緣 柵雙極型晶體管芯片和二極管芯片。
專利摘要本實用新型公開了一種功率端子直接鍵合的功率模塊，包括芯片、絕緣基板、散熱板、功率端子和外殼，功率端子直接固定在外殼上。本實用新型功率端子的固定方式可以優(yōu)化端子的設(shè)計形狀，減小寄生電感，提高應(yīng)用這種功率端子模塊的可靠性和使用壽命。
文檔編號H01L23/053GK201466026SQ20092011698
公開日2010年5月12日 申請日期2009年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月2日
發(fā)明者余傳武, 劉志宏, 姚禮軍, 張宏波, 沈華, 胡少華, 金曉行, 雷鳴 申請人:嘉興斯達微電子有限公司