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：
本發(fā)明屬于電力電子學(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， MOSFET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l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
本發(fā)明的目的是設(shè)計出一種功率端子直接鍵合的功率模塊。 本發(fā)明要解決的是現(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。
本發(fā)明的技術(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。
本發(fā)明的優(yōu)點是由于本發(fā)明改變了傳統(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。因此本發(fā)明的模塊可以應(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為本發(fā)明的結(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。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明。
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，本發(fā)明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l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)又直接通過釬悍 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。
本發(fā)明模塊內(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。
在本發(fā)明模塊的結(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 一是因為本發(fā)明的功率端子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。三是因為本發(fā)明采用一次焊接工藝，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。 本發(fā)明的生產(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-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。
本發(fā)明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
1、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 征在于芯片絕緣柵雙極型晶體管芯片和二極管芯片。
全文摘要
本發(fā)明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。本發(fā)明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H01L25/00GK101582414SQ20091009741
公開日2009年11月18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, 華 沈, 胡少華, 金曉行, 鳴 雷 申請人:嘉興斯達微電子有限公司