一種小功率絕緣柵雙極性晶體管全橋模塊的制作方法
【專利摘要】一種小功率絕緣柵雙極性晶體管全橋模塊，它主要包括基板、直接敷銅基板、絕緣柵雙極性晶體管芯片、二極管芯片、功率端子、信號端子、外殼和卡環(huán)，所述基板和直接敷銅基板通過釬焊結(jié)合，絕緣柵雙極性晶體管芯片、二極管芯片和直接敷銅基板之間通過釬焊結(jié)合，功率端子和直接敷銅基板也通過釬焊結(jié)合，所述的基板采用銅基板并作為散熱底板,所述的銅基板與外殼通過卡環(huán)以及密封膠結(jié)合固定；所述的銅基板分布有兩塊結(jié)構(gòu)不同的直接敷銅基板，且兩塊直接敷銅基板在銅基板長度方向呈一字型排列且以其中心線對稱分布；兩塊直接敷銅基板之間留有0.8-1.2mm寬的溝道；它具有散熱性好，生產(chǎn)及材料成本低的特點。
【專利說明】一種小功率絕緣柵雙極性晶體管全橋模塊
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種小功率絕緣柵雙極性晶體管全橋模塊，屬于半導(dǎo)體封裝以及功率模塊【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]絕緣柵雙極性晶體管全橋模塊主要包括基板、直接敷銅基板(DBC)、絕緣柵雙極性晶體管芯片、二極管芯片、功率端子、信號端子、外殼和卡環(huán)。在對這種模塊中的整體結(jié)構(gòu)進行設(shè)計時，要考慮熱設(shè)計、結(jié)構(gòu)應(yīng)力設(shè)計、EMC設(shè)計和電路結(jié)構(gòu)設(shè)計，此外還同時要考慮設(shè)計產(chǎn)品的生產(chǎn)成本；現(xiàn)有的小功率絕緣柵雙極性晶體管全橋模塊設(shè)計中存在的主要問題是產(chǎn)品的散熱性能差、生產(chǎn)成本高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，而提供一種結(jié)構(gòu)合理、緊湊，使用方便，可靠性好，散熱性能好，能降低生產(chǎn)成本的絕緣柵雙極性晶體管全橋模塊。
[0004]本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案來完成的，所述的小功率絕緣柵雙極性晶體管全橋模塊，它主要包括基板、直接敷銅基板、絕緣柵雙極性晶體管芯片、二極管芯片、功率端子、信號端子、外殼和卡環(huán)，所述基板和直接敷銅基板通過釬焊結(jié)合，絕緣柵雙極性晶體管芯片、二極管芯片和直接敷銅基板之間通過釬焊結(jié)合，功率端子和直接敷銅基板也通過釬焊結(jié)合，所述的基板采用銅基板并作為散熱底板，所述的銅基板與外殼通過卡環(huán)以及密封膠結(jié)合固定。
[0005]所述的銅基板分布有兩塊結(jié)構(gòu)不同的直接敷銅基板，且兩塊直接敷銅基板在銅基板長度方向呈一字型排列且以其中心線對稱分布；兩塊直接敷銅基板之間留有0.8-1.2mm寬的溝道。
[0006]所述的銅基板選擇長90mmX寬43mm的尺寸；銅基板的邊緣與所述直接敷銅基板的陶瓷邊緣在寬度方向上保留單側(cè)4mm的距離，在長度方向上保留單側(cè)13.2mm的距離。
[0007]本發(fā)明所述直接敷銅基板上連接有四個功率端子，其中在一直接敷銅基板的集電極區(qū)域通過釬焊結(jié)合有第一功率端子的焊腳部分，另一直接敷銅基板的發(fā)射極區(qū)域通過釬焊結(jié)合有第二功率端子的焊腳部分；而在兩塊直接敷銅基板的集電極通過釬焊分別結(jié)合有第三功率端子和第四功率端子的焊腳，并將兩塊直接敷銅基板的電路進行連接；所述的四個功率端子分布在兩塊直接敷銅基板電路區(qū)域的邊緣位置。
[0008]模塊采用最常用、成本最低的釬焊工藝，4個功率端子通過釬焊與直接敷銅基板(DBC)連接，并合理的分布在直接敷銅基板(DBC)上表面的四周邊緣位置；對角的兩個功率端子結(jié)構(gòu)相同，中間鏡像分布的兩個功率端子結(jié)構(gòu)也相同。
[0009]本發(fā)明的優(yōu)點是:散熱性好，生產(chǎn)及材料成本低。
【專利附圖】

【附圖說明】[0010]圖1是本發(fā)明的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖2是本發(fā)明的外部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖3是本發(fā)明的基板及DBC尺寸示意圖。
[0013]圖4是本發(fā)明的電路原理圖。
[0014]【具體實施方式】:
下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明。圖1-2所示，本發(fā)明所述的一種小功率絕緣柵雙極性晶體管全橋模塊，它主要包括基板1、直接敷銅基板4、5、絕緣柵雙極性晶體管芯片2、二極管芯片3、功率端子6、7、信號端子8、外殼9和卡環(huán)10，所述基板I和直接敷銅基板通過釬焊結(jié)合，絕緣柵雙極性晶體管芯片2、二極管芯片3和直接敷銅基板之間通過釬焊結(jié)合，功率端子6、7和直接敷銅基板也通過釬焊結(jié)合，所述的基板I采用銅基板并作為散熱底板，所述的銅基板與外殼9通過卡環(huán)10以及密封膠結(jié)合固定。
[0015]所述銅基板分布有兩塊結(jié)構(gòu)不同的直接敷銅基板4、5，且兩塊直接敷銅基板4、5在銅基板長度方向呈一字型排列且以其中心線對稱分布；兩塊直接敷銅基板4、5之間留有
0.8-1.2mm寬的溝道；本發(fā)明所述散熱基板采用的是銅材質(zhì)的基板，大幅增強模塊的散熱性能，芯片的節(jié)溫比采用直接敷銅基板(DBC)作為散熱底板的模塊降低30%以上。
[0016]圖3所示，所述銅基板選擇長90mmX寬43mm的尺寸，在保證電路布局的前提下最大化的節(jié)約基板的面積，從而節(jié)約了材料的成本；銅基板的邊緣與所述直接敷銅基板的陶瓷邊緣在寬度方向上保留單側(cè)4mm的距離，在長度方向上保留單側(cè)13.2mm的距離。
[0017]本發(fā)明直接敷銅基板4、5上連接有四個功率端子6、7，其中在一直接敷銅基板4的集電極區(qū)域通過釬焊結(jié)合有第一功率端子61的焊腳部分，另一直接敷銅基板5的發(fā)射極區(qū)域通過釬焊結(jié)合有第二功率端子62的焊腳部分；而在兩塊直接敷銅基板的集電極通過釬焊分別結(jié)合有第三功率端子71和第四功率端子72的焊腳，并將兩塊直接敷銅基板4、5的電路進行連接；所述的四個功率端子61、62、71、72分布在兩塊直接敷銅基板4、5電路區(qū)域的邊緣位置。
[0018]實施例:如圖所示，本發(fā)明包括基板1、絕緣柵雙極性晶體管(IGBT)芯片2、二極管芯片3、直接敷銅基板(DBC) 4、直接敷銅基板(DBC) 5、功率端子6、功率端子7、信號端子8、外殼9和卡環(huán)10。絕緣柵雙極性晶體管(IGBT)芯片2、二極管芯片3和直接敷銅基板(DBC)4、直接敷銅基板(DBC) 5之間通過釬焊結(jié)合?；錓和直接敷銅基板(DBC) 4、直接敷銅基板(DBC) 5通過釬焊結(jié)合。
[0019]基板I上釬焊有兩塊在基板長度方向一字型均勻排布的直接敷銅基板(DBC)4、直接敷銅基板(DBC) 5，兩塊直接敷銅基板(DBC)4和直接敷銅基板(DBC) 5之間留有1.0mm寬的溝道。
[0020]所述的兩塊直接敷銅基板(DBC) 4、直接敷銅基板(DBC) 5中，直接敷銅基板(DBC)4的集電極區(qū)域與其中一個功率端子6的焊腳部分通過釬焊結(jié)合，直接敷銅基板(DBC)5的發(fā)射極區(qū)域與另一個功率端子6的焊腳部分通過釬焊結(jié)合。兩個功率端子7的焊腳分別與直接敷銅基板(DBC)4的發(fā)射極、直接敷銅基板(DBC)5的集電極通過釬焊結(jié)合，并將兩塊直接敷銅基板(DBC)的電路進行連接。4個功率端子分布在兩塊直接敷銅基板(DBC)電路區(qū)域的邊緣位置，最大程度的優(yōu)化了模塊的布局。如圖1所示。
[0021]基板I采用的是紫銅材質(zhì)的散熱基板。紫銅材質(zhì)的熱容大、散熱好，大幅增強模塊的散熱性能。與采用直接敷銅基板(DBC)作為散熱底板的模塊相比，采用紫銅散熱基板的模塊芯片節(jié)溫降低了 30%以上，在使用中保證了模塊更高的過電流能力?；錓選擇長90mmX寬43mm的尺寸，在保證電路布局的前提下最大化的節(jié)約基板的面積，從而節(jié)約了材料的成本?；錓的邊緣與直接敷銅基板(DBC)的陶瓷邊緣在寬度方向保留單側(cè)4mm的距離，在長度方向保留單側(cè)13.2mm的距離，配合外殼后，整體空間非常緊湊合理，如圖3所示。
[0022]如圖1所示的模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，實現(xiàn)了圖4所示的電路。在圖4電路原理圖中，可分為橋臂1、橋臂2、橋臂3、橋臂4，其中11、7、5、9分別為橋臂1、橋臂2、橋臂3、橋臂4的門極控制端子，12、8、6、10分別為橋臂1、橋臂2、橋臂3、橋臂4的發(fā)射極控制端子，1、2為母線進線端子，3、4為交流輸出端子。
【權(quán)利要求】
1.一種小功率絕緣柵雙極性晶體管全橋模塊，它主要包括基板、直接敷銅基板、絕緣柵雙極性晶體管芯片、二極管芯片、功率端子、信號端子、外殼和卡環(huán)，所述基板和直接敷銅基板通過釬焊結(jié)合，絕緣柵雙極性晶體管芯片、二極管芯片和直接敷銅基板之間通過釬焊結(jié)合，功率端子和直接敷銅基板也通過釬焊結(jié)合，其特征在于所述的基板采用銅基板并作為散熱底板，所述的銅基板與外殼通過卡環(huán)以及密封膠結(jié)合固定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小功率絕緣柵雙極性晶體管全橋模塊，其特征在于銅基板分布有兩塊結(jié)構(gòu)不同的直接敷銅基板，且兩塊直接敷銅基板在銅基板長度方向呈一字型排列且以其中心線對稱分布；兩塊直接敷銅基板之間留有0.8-1.2mm寬的溝道。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的小功率絕緣柵雙極性晶體管全橋模塊，其特征在于所銅基板選擇長90mmX寬43mm的尺寸；銅基板的邊緣與所述直接敷銅基板的陶瓷邊緣在寬度方向上保留單側(cè)4mm的距離，在長度方向上保留單側(cè)13.2mm的距離。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2貨3所述的小功率絕緣柵雙極性晶體管全橋模塊，其特征在于所述直接敷銅基板4、5上連接有四個功率端子，其中在一直接敷銅基板4的集電極區(qū)域通過釬焊結(jié)合有第一功率端子6的焊腳部分，另一直接敷銅基板5的發(fā)射極區(qū)域通過釬焊結(jié)合有第二功率端子6的焊腳部分；而在兩塊直接敷銅基板的集電極通過釬焊分別結(jié)合有第三功率端子和第四功率端子的焊腳，并將兩塊直接敷銅基板的電路進行連接；所述的四個功率端子分布在兩塊直接敷銅基板電路區(qū)域的邊緣位置。
【文檔編號】H01L25/16GK103779293SQ201410033919
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年1月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月24日
【發(fā)明者】呂鎮(zhèn) 申請人:嘉興斯達微電子有限公司