專利名稱：一種針對電動汽車應用的igbt功率模塊的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及應用于電動汽車動力電機控制器的IGBT模塊，該模塊主要功能是對驅(qū)動電機的電流和電壓的幅值、相位和頻率進行控制，以實現(xiàn)對車輛機動性能的準確控制。
背景技術：
目前因為能源短缺的影響，節(jié)能環(huán)保型的電動汽車和混合動力汽車成為汽車行業(yè)發(fā)展的趨勢。電動汽車的核心部件是電池、電機和電控裝置，而IGBT模塊則是電控裝置的核心部件，起著將電池中存儲的電壓恒定的直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榉怠⑾辔缓皖l率可調(diào)的交流電的作用，在整個電能的轉(zhuǎn)化利用過程中擔負著極其重要的作用。 對應用于電動汽車電控裝置的IGBT模塊的主要要求有1)高效率電池的儲能有限，需要提供能源的利用效率以提高電動汽車的續(xù)駛里程；2)高可靠性該模塊工作在高電壓、大電流、高溫、震動和工況復雜的環(huán)境，對模塊的抗功率循環(huán)、溫度循環(huán)和震動有較高要求，需要滿足汽車壽命的要求；3)功率密度高、體積小汽車應用要求功能部件的結構緊湊、體積小、有最大的功率輸出能力；針對以上電動汽車行業(yè)的要求，目前業(yè)界在積極探索適用于電動汽車行業(yè)應用的IGBT模塊。現(xiàn)有開發(fā)的IGBT模塊主要針對工業(yè)級應用，如變頻器、逆變焊機和感應加熱等，這些應用場合對模塊的功率密度、可靠性要求沒有電動汽車高，同時工況和抗震動特性也是電動汽車特有的要求，為此需要開發(fā)針對電動汽車的IGBT模塊。實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是設計出一種針對電動汽車應用的IGBT功率模塊。本實用新型要解決的是現(xiàn)有IGBT模塊功率密度低、可靠性差，抗震動性弱等的問題。本實用新型的技術方案是它包括IGBT芯片、二極管芯片、絕緣陶瓷基板、功率端子、信號端子塑料外殼和液冷散熱器，其特征在于絕緣陶瓷基板兩側的金屬層為銅質(zhì)材料層或鋁質(zhì)材料層，在金屬層表面或鍍有鎳材料；所述的IGBT芯片、二極管芯片采用銀漿燒結焊接于絕緣陶瓷基板上；功率端子和信號端子通過超聲焊接在絕緣陶瓷基板的金屬層上。本實用新型具有高功率密度高、高可靠性、高散熱效率的優(yōu)點。適合應用于電動汽車的電機控制器。

圖I為本實用新型IGBT模塊的結構示意圖。圖2為本實用新型IGBT模塊內(nèi)部連接結構局部放大示意圖。
具體實施方式
[0011]
以下結合附圖及具體實施例對本實用新型作進ー步的說明。如圖所示，本實用新型包括IGBT芯片I、ニ極管芯片2、絕緣陶瓷基板3、功率端子
5、信號端子6、塑料外殼7和液冷散熱器4。絕緣陶瓷基板3兩側的金屬層為銅質(zhì)材料層或鋁質(zhì)材料層，在金屬層表面或鍍有鎳材料。所述的IGBT芯片I、ニ極管芯片2采用銀漿燒結(silver sintering technology)焊接于絕緣陶瓷基板3上,銀具有熔點為961度，以大幅度提高焊接的抗疲勞強度。功率端子5和信號端子6通過超聲焊接在絕緣陶瓷基板3的金屬層上。絕緣陶瓷基板3通過軟釬焊料焊接到液冷散熱器4上，該焊料采用SnAgCu或SnAg焊料，以符合無鉛要求，同時具有較高的抗疲勞強度。絕緣陶瓷基板3下有優(yōu)化設計的水道，通過這種結構可以避免傳統(tǒng)模塊的基板及涂覆導熱硅脂，可以提高散熱效率，減小裝置體積和重量。本實用新型的功率端子5和信號端子6通過注塑的方式嵌入注塑在塑料外殼7·中，以提高模塊和外部接觸的抗沖擊和震動能力。功率端子5和信號端子6下端部為裸銅，通過超聲焊接焊接到絕緣陶瓷基板3上，通過超聲焊接可以實現(xiàn)銅和銅的結合，結合強度遠遠高于傳統(tǒng)的軟釬焊連接。功率端子5安裝孔下方嵌入有安裝螺絲，通過塑料外殼7予以固定，塑料外殼7通過底部的螺絲與液冷散熱器4固定在一起。通過這種方式可以提高模塊的抗機械沖擊效
果O采用銅線鍵合技術，利用銅線8來實現(xiàn)芯片之間、芯片與絕緣陶瓷基板3之間和絕緣陶瓷基板之間的電氣連接。
權利要求1.一種針對電動汽車應用的IGBT功率模塊，包括IGBT芯片、二極管芯片、絕緣陶瓷基板、功率端子、信號端子塑料外殼和液冷散熱器，其特征在于絕緣陶瓷基板兩側的金屬層為銅質(zhì)材料層或鋁質(zhì)材料層，在金屬層表面或鍍有鎳材料；所述的IGBT芯片、二極管芯片采用銀漿燒結焊接于絕緣陶瓷基板上；功率端子和信號端子通過超聲焊接在絕緣陶瓷基板的金屬層上。
2.根據(jù)權利要求I所述的一種針對電動汽車應用的IGBT功率模塊，其特征在于功率端子和信號端子通過注塑的方式嵌入到塑料外殼中。
3.根據(jù)權利要求I所述的一種針對電動汽車應用的IGBT功率模塊，其特征在于絕緣陶瓷基板通過軟釬焊料焊接到液冷散熱器上。
4.根據(jù)權利要求I所述的一種針對電動汽車應用的IGBT功率模塊，其特征在于絕緣陶瓷基板中的陶瓷采為Si3N4或AlN或HPS材料。
專利摘要本實用新型公開了一種針對電動汽車應用的IGBT功率模塊，它包括IGBT芯片、二極管芯片、絕緣陶瓷基板、功率端子、信號端子塑料外殼和液冷散熱器，其特征在于絕緣陶瓷基板兩側的金屬層為銅質(zhì)材料層或鋁質(zhì)材料層，在金屬層表面或鍍有鎳材料；所述的IGBT芯片、二極管芯片采用銀漿燒結焊接于絕緣陶瓷基板上；功率端子和信號端子通過超聲焊接在絕緣陶瓷基板的金屬層上。本實用新型適合應用于電動汽車的電機控制器。
文檔編號H01L23/42GK202633309SQ201220261679
公開日2012年12月26日 申請日期2012年6月5日 優(yōu)先權日2012年6月5日
發(fā)明者劉志宏, 汪水明, 姚禮軍, 金曉行 申請人:嘉興斯達微電子有限公司