专利名称：一种新型无底板功率模块的制作方法
技术领域：
本发明属于电力电子学领域，涉及一种功率模块，具体地说是一种新型无底板的 功率模块。
背景技术：
目前绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块在变频器，逆变焊机，感应加热，轨道交通 以及风能，太阳能发电等领域的应用越来越广泛，对绝缘栅双极型晶体管模块可靠性要求 越来越高，要求器件体积和质量做的越来越小，价格越来越低。
发明内容
本发明的目的是设计出一种新型的无底板功率模块。本发明要解决的是现有绝缘栅双极型晶体管模块可靠性不高，体积和质量大，价 格高的问题。本发明的技术方案是它包括绝缘栅双极型晶体管芯片、二极管芯片、绝缘基板、功率端子、功率圆柱、铝 线和外壳，绝缘栅双极型晶体管芯片、二极管芯片和功率圆柱通过回流焊接焊接在绝缘基 板导电铜层上；绝缘栅双极型晶体管芯片和二极管芯片之间通过铝线键合来实现电气连 接，绝缘栅双极型晶体管芯片与绝缘基板相应的导电层之间通过铝线键合来实现电气连 接，二极管芯片与绝缘基板相应的导电层之间通过铝线键合来实现电气连接，功率端子和 功率圆柱接插配合，功率圆柱直接焊接在绝缘基板上。所述的绝缘基板包括两层铜层和一层陶瓷层，两层铜层中间夹着一层陶瓷层。绝 缘基板的铜层所用的材料为纯铜或者铜合金；陶瓷层所用的材料为氧化铝AL203或氮化铝 ALN或氧化铍BeO，或是绝缘性能和散热性能良好的陶瓷材料。功率圆柱用纯铜或者铜合金材料制成，功率圆柱的表层是裸铜，或者电镀金、镍、 锡中的一种；功率端子用纯铜或者铜合金材料制成，表层裸铜或者电镀金、镍、锡中的一种。 外壳为塑料外壳，用PBT，PPS，尼龙中的一种制成，或类似耐高温，绝缘性能良好的塑料制 成；铝线用纯铝或铝合金材料制成。缘栅双极型晶体管芯片焊接在绝缘基板上，所用的焊接材料为Snpb，SnAg, SnAgCu,PbSnAg中的一种，焊接最高温度控制在100°C到400°C之间。二极管芯片焊接在绝 缘基板上，所用的焊接材料为Snpb，SnAg, SnAgCu, PbSniVg中的一种，焊接最高温度控制在 100°C到400°C之间。功率圆柱焊接在绝缘基板上，所用的焊接材料为Snpb，SnAg, SnAgCu, I^bSr^g中的一种，焊接最高温度控制在100°C到400°C之间。热敏电阻焊接在绝缘基板上， 所用的焊接材料为Snpb，SnAg, SnAgCu, PbSnAg中的一种，焊接最高温度控制在100°C到 400°C之间。绝缘基板为弧形绝缘基板，它的弧形弯曲预变形的弯曲度按要求确定，对于长度 为55mm的弧形绝缘基板，弯曲程度控制在弧顶高出边端负0. IOmm和0. 15mm之间。
本发明的优点是本发明采用无底板工艺，生产的绝缘栅双极型晶体管模块，降低 了绝缘栅双极型晶体管模块成本和热阻；同时采用功率端子和功率圆柱接插配合，减少了 功率圆柱焊接部分受到的应力，提高绝缘栅双极型晶体管模块可靠性。
图1为本发明的结构示意图。图2为绝缘基板(DBC)的结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。如图1所示，本发明包括绝缘栅双极型晶体管芯片9、二极管芯片6、绝缘基板 (DBC) 1、功率端子3、功率圆柱2、铝线8、塑料外壳4、硅凝胶5、热敏电阻7、密封胶等。绝缘 栅双极型晶体管芯片9、二极管芯片6和功率圆柱2通过回流焊接焊接在绝缘基板(DBC) 1 导电铜层上。绝缘栅双极型晶体管芯片9和二极管芯片6之间过铝线8键合来实现电气连 接，绝缘栅双极型晶体管芯片9与绝缘基板(DBC) 1相应的导电层之间通过铝线8键合来实 现电气连接。二极管芯片6与绝缘基板(DBC) 1相应的导电层之间通过铝线8键合来实现 电气连接。塑料外壳4和绝缘基板(DBC)I通过密封胶粘接。绝缘栅双极型晶体管芯片9、 二极管芯片6、绝缘基板(DBC) 1、功率圆柱2、铝线8、热敏电阻7等部件通过覆盖绝缘硅凝 胶5，提高各原件之间的耐压。功率端子和功率圆柱接插配合，减少功率圆柱焊接部分受到 的应力。功率圆柱直接焊接在绝缘基板(DBC)上。所述的绝缘基板1包括两层铜层100和一层陶瓷层102，两层铜层100中间夹着一 层陶瓷层102。绝缘基板的铜层100所用的材料为纯铜或者铜合金；陶瓷层102所用的材 料为氧化铝AL203或氮化铝ALN或氧化铍BeO，或是绝缘性能和散热性能良好的陶瓷材料。功率圆柱2用纯铜或者铜合金材料制成，功率圆柱2的表层是裸铜，或者电镀金、 镍、锡中的一种；功率端子3用纯铜或者铜合金材料制成，表层裸铜或者电镀金、镍、锡中的 一种。外壳4为塑料外壳，用PBT，PPS，尼龙中的一种制成，或类似耐高温，绝缘性能良好的 塑料制成；铝线用纯铝或铝合金材料制成。缘栅双极型晶体管芯片9焊接在绝缘基板1上，所用的焊接材料为Snpb，SnAg, SnAgCu,PbSnAg中的一种，焊接最高温度控制在100°C到400°C之间。二极管芯片6焊接在 绝缘基板1上，所用的焊接材料为Snpb，SnAg, SnAgCu, PbSnAg中的一种，焊接最高温度控制 在100°C到400°C之间。功率圆柱2焊接在绝缘基板1上，所用的焊接材料为Snpb，SnAg, SnAgCu,PbSnAg中的一种，焊接最高温度控制在100°C到400°C之间。热敏电阻7焊接在绝 缘基板上，所用的焊接材料为Snpb，SnAg, SnAgCu, PbSniVg中的一种，焊接最高温度控制在 100°C到 400°C之间。绝缘基板1为弧形绝缘基板，它的弧形弯曲预变形的弯曲度按要求确定，对于长 度为55mm的弧形绝缘基板，弯曲程度控制在弧顶高出边端负0. IOmm和0. 15mm之间。
权利要求
1.一种新型无底板功率模块，包括绝缘栅双极型晶体管芯片、二极管芯片、绝缘基板、 功率端子、功率圆柱、铝线和外壳，绝缘栅双极型晶体管芯片、二极管芯片和功率圆柱通过 回流焊接焊接在绝缘基板导电铜层上；绝缘栅双极型晶体管芯片和二极管芯片之间通过铝 线键合来实现电气连接，绝缘栅双极型晶体管芯片与绝缘基板相应的导电层之间通过铝线 键合来实现电气连接，二极管芯片与绝缘基板相应的导电层之间通过铝线键合来实现电气 连接，其特征在于功率端子和功率圆柱接插配合，功率圆柱直接焊接在绝缘基板上。
2.根据权利要求1所述的新型无底板功率模块，其特征在于所述的绝缘基板包括两层 铜层和一层陶瓷层，两层铜层中间夹着一层陶瓷层。
3.根据权利要求1所述的新型无底板功率模块，其特征在于绝缘基板的铜层所用的材 料为纯铜或者铜合金；陶瓷层所用的材料为氧化铝AL203或氮化铝ALN或氧化铍BeO，或是 绝缘性能和散热性能良好的陶瓷材料。
4.根据权利要求1所述的新型无底板功率模块，其特征在于功率圆柱用纯铜或者铜合 金材料制成，功率圆柱的表层是裸铜，或者电镀金、镍、锡中的一种；功率端子用纯铜或者铜 合金材料制成，表层裸铜或者电镀金、镍、锡中的一种。
5.根据权利要求1所述的新型无底板功率模块，其特征在于外壳为塑料外壳，用PBT， PPS，尼龙中的一种制成，或类似耐高温，绝缘性能良好的塑料制成；铝线用纯铝或铝合金材 料制成。
6.根据权利要求1所述的新型无底板功率模块，其特征在于缘栅双极型晶体管芯片焊 接在绝缘基板上，所用的焊接材料为Snpb，SnAg, SnAgCu, PbSnAg中的一种，焊接最高温度 控制在100°C到400°C之间。
7.根据权利要求1所述的新型无底板功率模块，其特征在于二极管芯片焊接在绝缘基 板上，所用的焊接材料为Snpb，SnAg，SnAgCu，PbSnAg中的一种，焊接最高温度控制在100°C 到400°C之间。
8.根据权利要求1所述的新型无底板功率模块，其特征在于功率圆柱焊接在绝缘基板 上，所用的焊接材料为Snpb，SnAg，SnAgCu，PbSnAg中的一种，焊接最高温度控制在100°C到 400°C之间。
9.根据权利要求1所述的新型无底板功率模块，其特征在于热敏电阻焊接在绝缘基板 上，所用的焊接材料为Snpb，SnAg，SnAgCu，PbSnAg中的一种，焊接最高温度控制在100°C到 400°C之间。
10.根据权利要求1所述的新型无底板功率模块，其特征在于绝缘基板为弧形绝缘基 板，它的弧形弯曲预变形的弯曲度按要求确定，对于长度为^mm的弧形绝缘基板，弯曲程 度控制在弧顶高出边端负0. IOmm和0. 15mm之间。
全文摘要
本发明公开了一种新型无底板功率模块，包括绝缘栅双极型晶体管芯片、二极管芯片、绝缘基板、功率端子、功率圆柱、铝线和外壳。绝缘栅双极型晶体管芯片与二极管芯片回流焊接在绝缘基板导电铜层上，功率端子和功率圆柱接插配合，功率圆柱直接焊接在绝缘基板上。绝缘栅双极型晶体管芯片和二极管芯片之间、绝缘栅双极型晶体管芯片、二极管芯片与绝缘基板相应的导电层之间通过铝线键合来实现电气连接。
文档编号H01L25/18GK102054826SQ201010530420
公开日2011年5月11日 申请日期2010年11月4日 优先权日2010年11月4日
发明者姚礼军 申请人:嘉兴斯达微电子有限公司