一种小功率绝缘栅双极性晶体管全桥模块的制作方法
【专利摘要】一种小功率绝缘栅双极性晶体管全桥模块，它主要包括基板、直接敷铜基板、绝缘栅双极性晶体管芯片、二极管芯片、功率端子、信号端子、外壳和卡环，所述基板和直接敷铜基板通过钎焊结合，绝缘栅双极性晶体管芯片、二极管芯片和直接敷铜基板之间通过钎焊结合，功率端子和直接敷铜基板也通过钎焊结合，所述的基板采用铜基板并作为散热底板,所述的铜基板与外壳通过卡环以及密封胶结合固定；所述的铜基板分布有两块结构不同的直接敷铜基板，且两块直接敷铜基板在铜基板长度方向呈一字型排列且以其中心线对称分布；两块直接敷铜基板之间留有0.8-1.2mm宽的沟道；它具有散热性好，生产及材料成本低的特点。
【专利说明】一种小功率绝缘栅双极性晶体管全桥模块
【技术领域】
[0001]本发明涉及的是一种小功率绝缘栅双极性晶体管全桥模块，属于半导体封装以及功率模块【技术领域】。
【背景技术】
[0002]绝缘栅双极性晶体管全桥模块主要包括基板、直接敷铜基板(DBC)、绝缘栅双极性晶体管芯片、二极管芯片、功率端子、信号端子、外壳和卡环。在对这种模块中的整体结构进行设计时，要考虑热设计、结构应力设计、EMC设计和电路结构设计，此外还同时要考虑设计产品的生产成本；现有的小功率绝缘栅双极性晶体管全桥模块设计中存在的主要问题是产品的散热性能差、生产成本高。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种结构合理、紧凑，使用方便，可靠性好，散热性能好，能降低生产成本的绝缘栅双极性晶体管全桥模块。
[0004]本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，所述的小功率绝缘栅双极性晶体管全桥模块，它主要包括基板、直接敷铜基板、绝缘栅双极性晶体管芯片、二极管芯片、功率端子、信号端子、外壳和卡环，所述基板和直接敷铜基板通过钎焊结合，绝缘栅双极性晶体管芯片、二极管芯片和直接敷铜基板之间通过钎焊结合，功率端子和直接敷铜基板也通过钎焊结合，所述的基板采用铜基板并作为散热底板，所述的铜基板与外壳通过卡环以及密封胶结合固定。
[0005]所述的铜基板分布有两块结构不同的直接敷铜基板，且两块直接敷铜基板在铜基板长度方向呈一字型排列且以其中心线对称分布；两块直接敷铜基板之间留有0.8-1.2mm宽的沟道。
[0006]所述的铜基板选择长90mmX宽43mm的尺寸；铜基板的边缘与所述直接敷铜基板的陶瓷边缘在宽度方向上保留单侧4mm的距离，在长度方向上保留单侧13.2mm的距离。
[0007]本发明所述直接敷铜基板上连接有四个功率端子，其中在一直接敷铜基板的集电极区域通过钎焊结合有第一功率端子的焊脚部分，另一直接敷铜基板的发射极区域通过钎焊结合有第二功率端子的焊脚部分；而在两块直接敷铜基板的集电极通过钎焊分别结合有第三功率端子和第四功率端子的焊脚，并将两块直接敷铜基板的电路进行连接；所述的四个功率端子分布在两块直接敷铜基板电路区域的边缘位置。
[0008]模块采用最常用、成本最低的钎焊工艺，4个功率端子通过钎焊与直接敷铜基板(DBC)连接，并合理的分布在直接敷铜基板(DBC)上表面的四周边缘位置；对角的两个功率端子结构相同，中间镜像分布的两个功率端子结构也相同。
[0009]本发明的优点是:散热性好，生产及材料成本低。
【专利附图】
【附图说明】[0010]图1是本发明的内部结构示意图。
[0011]图2是本发明的外部结构示意图。
[0012]图3是本发明的基板及DBC尺寸示意图。
[0013]图4是本发明的电路原理图。
[0014]【具体实施方式】:
下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。图1-2所示，本发明所述的一种小功率绝缘栅双极性晶体管全桥模块，它主要包括基板1、直接敷铜基板4、5、绝缘栅双极性晶体管芯片2、二极管芯片3、功率端子6、7、信号端子8、外壳9和卡环10，所述基板I和直接敷铜基板通过钎焊结合，绝缘栅双极性晶体管芯片2、二极管芯片3和直接敷铜基板之间通过钎焊结合，功率端子6、7和直接敷铜基板也通过钎焊结合，所述的基板I采用铜基板并作为散热底板，所述的铜基板与外壳9通过卡环10以及密封胶结合固定。
[0015]所述铜基板分布有两块结构不同的直接敷铜基板4、5，且两块直接敷铜基板4、5在铜基板长度方向呈一字型排列且以其中心线对称分布；两块直接敷铜基板4、5之间留有
0.8-1.2mm宽的沟道；本发明所述散热基板采用的是铜材质的基板，大幅增强模块的散热性能，芯片的节温比采用直接敷铜基板(DBC)作为散热底板的模块降低30%以上。
[0016]图3所示，所述铜基板选择长90mmX宽43mm的尺寸，在保证电路布局的前提下最大化的节约基板的面积，从而节约了材料的成本；铜基板的边缘与所述直接敷铜基板的陶瓷边缘在宽度方向上保留单侧4mm的距离，在长度方向上保留单侧13.2mm的距离。
[0017]本发明直接敷铜基板4、5上连接有四个功率端子6、7，其中在一直接敷铜基板4的集电极区域通过钎焊结合有第一功率端子61的焊脚部分，另一直接敷铜基板5的发射极区域通过钎焊结合有第二功率端子62的焊脚部分；而在两块直接敷铜基板的集电极通过钎焊分别结合有第三功率端子71和第四功率端子72的焊脚，并将两块直接敷铜基板4、5的电路进行连接；所述的四个功率端子61、62、71、72分布在两块直接敷铜基板4、5电路区域的边缘位置。
[0018]实施例:如图所示，本发明包括基板1、绝缘栅双极性晶体管(IGBT)芯片2、二极管芯片3、直接敷铜基板(DBC) 4、直接敷铜基板(DBC) 5、功率端子6、功率端子7、信号端子8、外壳9和卡环10。绝缘栅双极性晶体管(IGBT)芯片2、二极管芯片3和直接敷铜基板(DBC)4、直接敷铜基板(DBC) 5之间通过钎焊结合。基板I和直接敷铜基板(DBC) 4、直接敷铜基板(DBC) 5通过钎焊结合。
[0019]基板I上钎焊有两块在基板长度方向一字型均匀排布的直接敷铜基板(DBC)4、直接敷铜基板(DBC) 5，两块直接敷铜基板(DBC)4和直接敷铜基板(DBC) 5之间留有1.0mm宽的沟道。
[0020]所述的两块直接敷铜基板(DBC) 4、直接敷铜基板(DBC) 5中，直接敷铜基板(DBC)4的集电极区域与其中一个功率端子6的焊脚部分通过钎焊结合，直接敷铜基板(DBC)5的发射极区域与另一个功率端子6的焊脚部分通过钎焊结合。两个功率端子7的焊脚分别与直接敷铜基板(DBC)4的发射极、直接敷铜基板(DBC)5的集电极通过钎焊结合，并将两块直接敷铜基板(DBC)的电路进行连接。4个功率端子分布在两块直接敷铜基板(DBC)电路区域的边缘位置，最大程度的优化了模块的布局。如图1所示。
[0021]基板I采用的是紫铜材质的散热基板。紫铜材质的热容大、散热好，大幅增强模块的散热性能。与采用直接敷铜基板(DBC)作为散热底板的模块相比，采用紫铜散热基板的模块芯片节温降低了 30%以上，在使用中保证了模块更高的过电流能力。基板I选择长90mmX宽43mm的尺寸，在保证电路布局的前提下最大化的节约基板的面积，从而节约了材料的成本。基板I的边缘与直接敷铜基板(DBC)的陶瓷边缘在宽度方向保留单侧4mm的距离，在长度方向保留单侧13.2mm的距离，配合外壳后，整体空间非常紧凑合理，如图3所示。
[0022]如图1所示的模块内部结构图，实现了图4所示的电路。在图4电路原理图中，可分为桥臂1、桥臂2、桥臂3、桥臂4，其中11、7、5、9分别为桥臂1、桥臂2、桥臂3、桥臂4的门极控制端子，12、8、6、10分别为桥臂1、桥臂2、桥臂3、桥臂4的发射极控制端子，1、2为母线进线端子，3、4为交流输出端子。
【权利要求】
1.一种小功率绝缘栅双极性晶体管全桥模块，它主要包括基板、直接敷铜基板、绝缘栅双极性晶体管芯片、二极管芯片、功率端子、信号端子、外壳和卡环，所述基板和直接敷铜基板通过钎焊结合，绝缘栅双极性晶体管芯片、二极管芯片和直接敷铜基板之间通过钎焊结合，功率端子和直接敷铜基板也通过钎焊结合，其特征在于所述的基板采用铜基板并作为散热底板，所述的铜基板与外壳通过卡环以及密封胶结合固定。
2.根据权利要求1所述的小功率绝缘栅双极性晶体管全桥模块，其特征在于铜基板分布有两块结构不同的直接敷铜基板，且两块直接敷铜基板在铜基板长度方向呈一字型排列且以其中心线对称分布；两块直接敷铜基板之间留有0.8-1.2mm宽的沟道。
3.根据权利要求2所述的小功率绝缘栅双极性晶体管全桥模块，其特征在于所铜基板选择长90mmX宽43mm的尺寸；铜基板的边缘与所述直接敷铜基板的陶瓷边缘在宽度方向上保留单侧4mm的距离，在长度方向上保留单侧13.2mm的距离。
4.根据权利要求1或2货3所述的小功率绝缘栅双极性晶体管全桥模块，其特征在于所述直接敷铜基板4、5上连接有四个功率端子，其中在一直接敷铜基板4的集电极区域通过钎焊结合有第一功率端子6的焊脚部分，另一直接敷铜基板5的发射极区域通过钎焊结合有第二功率端子6的焊脚部分；而在两块直接敷铜基板的集电极通过钎焊分别结合有第三功率端子和第四功率端子的焊脚，并将两块直接敷铜基板的电路进行连接；所述的四个功率端子分布在两块直接敷铜基板电路区域的边缘位置。
【文档编号】H01L25/16GK103779293SQ201410033919
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2014年1月24日 优先权日:2014年1月24日
【发明者】吕镇 申请人:嘉兴斯达微电子有限公司