带筛孔状低应力铜引线电极的可控硅模块及其组装方法与流程

本发明涉及一种带筛孔状低应力铜引线电极的可控硅模块及其组装方法。

背景技术：

目前功率型可控硅模块应用十分广泛，应用场合也十分复杂，随之技术的发展，各项性能要求也越来越高，近年来，许多应用领域要求可控硅模块其具备更高的di/dt值、更强的散热能力。目前市场上销售的可控硅模块，大部分使用在芯片上下两层焊接两片钼片方式，之后用内引线电极片引出，此种制造方式虽很好地减少了应力的影响，但是钼材质的散热能力差，限制了产品的负载功率；还有一部分市场上的模块，芯片阳极与钼片焊接，芯片阴极用铝线作为引线，但是因为芯片版面面积限制，无法键合太多的铝线，此类封装的过流能力有很大的限制，所以在功率型可控硅模块上需要一种新的封装结构可以同时满足散热和过流这两项要求。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种带筛孔状低应力铜引线电极的可控硅模块及其组装方法。

本发明采用的技术方案是：

带筛孔状低应力铜引线电极的可控硅模块，包括金属底板、陶瓷覆铜板基底，所述陶瓷覆铜板基底焊接于金属底板上，所述陶瓷覆铜板基底上焊接有第一芯片、第二芯片、铝线、铜内引线电极片，所述第一芯片、第二芯片的阴极面上分别设置有第一铜內引线电极片、第二铜內引线电极片，所述第一铜內引线电极片、第二铜內引线电极片的引出端焊接于陶瓷覆铜板基底上。

所述第一、第二铜內引线电极片与第一、第二芯片的接触面上有一个或多个镂空的长条形和圆形的筛孔。

所述第一、第二铜内引线电极片引出部分有一个或一个以上的应力缓冲弯。

所述带筛孔状低应力铜引线电极的可控硅模块的组装方法，包括以下步骤：

a、将设计好的不锈钢第一固定板的定位孔与金属底板的左右两边定位孔对齐，将有台阶的定位销装入在金属底板和不锈钢第一固定板左右两边定位孔上；

b、在不锈钢第一固定板的限位槽中装入铅锡焊片，之后将具有电气线路图的陶瓷覆铜板基底装入不锈钢限位槽中；

c、配合定位销装上设计好的石墨第二固定板，分别在石墨第二固定板上左右两个芯片定位孔上装上铅锡焊片；

d、在左边芯片定位孔的铅锡焊片上装上第一芯片，之后在第一芯片上放置铅锡焊片，并在陶瓷覆铜板基底的表面的铜内引线电极片引出区域放置铅锡焊片，此铅锡焊片厚度要求为第一芯片上下两层焊片的厚度之和；

e、在右边芯片定位孔的铅锡焊片上装上第二芯片，之后在第二芯片上放置铅锡焊片，并在陶瓷覆铜板基底的表面的铜内引线电极片引出区域放置铅锡焊片，此铅锡焊片厚度要求为第二芯片上下两层焊片的厚度之和；

f、将铜内引线电极片放置于氮氢退火炉进行退火，退火温度为550℃，氮氢混合气流量2l/min，加热时间3h；

g、将退火完毕的铜内引线电极片运用内引线整形模具进行整形；

h、将整形完毕后的铜内引线电极片带筛孔的一面放置在芯片上，将铜内引线电极片引出端放置在陶瓷覆铜板基底的预留的引出区域的铅锡焊片上；

i、将装配好的产品放入真空共晶设备中焊接，烧结温度350℃，氮氢混合气流量5l/min，加热时间3-5min；

j、根据线路要求，对焊接好的产品进行铝线键合，完成控制电路连接；

k、将控制极引线和主电流引线运用模具固定，用烧结温度260℃进行焊接。

本发明的优点：铜内引线电极片与芯片阴极的直接焊接，提高芯片的快速散热能力，提高产品负载能力；铜内引线电极片与芯片的接触面上有一个或多个镂空的长条孔和圆孔，减少了铜内引线电极片与芯片之间的横向应力，在高散热基础上提高产品可靠性，同时也减少了工作流程，提高效率；铜内引线电极片引出端上有有一个或一个以上的应力吸收弯，减少产品应力，提高产品可靠性。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细叙述。

图1是本发明的主视图；

图2为本发明的俯视图；

图3为本发明金属底板的结构示意图；

图4为本发明陶瓷覆铜板基底的结构示意图；

图5为本发明第一芯片的主视图；

图6为本发明第一铜內引线电极片的主视图；

图7为本发明第二芯片的主视图；

图8为本发明第二铜內引线电极片的主视图；

图9为本发明不锈钢第一固定板的主视图；

图10为本发明石墨第二固定板的俯视图；

图11为本发明定位销的主视图；

图12为本发明装配的结构示意图。

其中：1、金属底板；2、陶瓷覆铜板基底；3、应力缓冲弯；4、筛孔；5、第一铜內引线电极片；6、第一芯片；7、铝线；8、第二铜內引线电极片；9、第二芯片；10、不锈钢第一固定板；11、石墨第二固定板；12、右边芯片定位孔；13、左边芯片定位孔；14、定位销。

具体实施方式

如图1-12所示，带筛孔状低应力铜引线电极的可控硅模块，包括金属底板1、陶瓷覆铜板基底2，陶瓷覆铜板基底2焊接于金属底板1上，陶瓷覆铜板基底2上焊接有第一芯片6、第二芯片9、铝线7、铜内引线电极片，第一芯片6、第二芯片9的阴极面上分别设置有第一铜內引线电极片5、第二铜內引线电极片8，第一铜內引线电极片5、第二铜內引线电极片8的引出端焊接于陶瓷覆铜板基底2上。

第一、第二铜內引线电极片与第一、第二芯片的接触面上有一个或多个镂空的长条形和圆形的筛孔4。

第一、第二铜内引线电极片引出部分有一个或一个以上的应力缓冲弯3。

带筛孔状低应力铜引线电极的可控硅模块的组装方法，包括以下步骤：

a、将设计好的不锈钢第一固定板10的定位孔与金属底板的左右两边定位孔对齐，将有台阶的定位销14装入在金属底板1和不锈钢第一固定板10左右两边定位孔上；

b、在不锈钢第一固定板10的限位槽中装入铅锡焊片，之后将具有电气线路图的陶瓷覆铜板基底2装入不锈钢限位槽中；

c、配合定位销装上设计好的石墨第二固定板11，分别在石墨第二固定板11上左右两个芯片定位孔上装上铅锡焊片；

d、在左边芯片定位孔13的铅锡焊片上装上第一芯片，之后在第一芯片6上放置铅锡焊片，并在陶瓷覆铜板基底2的表面的铜内引线电极片引出区域放置铅锡焊片，此铅锡焊片厚度要求为第一芯片6上下两层焊片的厚度之和；

e、在右边芯片定位孔12的铅锡焊片上装上第二芯片9，之后在第二芯片9上放置铅锡焊片，并在陶瓷覆铜板基底2的表面的铜内引线电极片引出区域放置铅锡焊片，此铅锡焊片厚度要求为第二芯片9上下两层焊片的厚度之和；

f、将铜内引线电极片放置于氮氢退火炉进行退火，退火温度为550℃，氮氢混合气流量2l/min，加热时间3h；

g、将退火完毕的铜内引线电极片运用内引线整形模具进行整形；

h、将整形完毕后的铜内引线电极片带筛孔的一面放置在芯片上，将铜内引线电极片引出端放置在陶瓷覆铜板基底的预留的引出区域的铅锡焊片上；

i、将装配好的产品放入真空共晶设备中焊接，烧结温度350℃，氮氢混合气流量5l/min，加热时间3-5min；

j、根据线路要求，对焊接好的产品进行铝线键合，完成控制电路连接；

k、将控制极引线和主电流引线运用模具固定，用烧结温度260℃进行焊接。

本发明铜内引线电极片与芯片阴极的直接焊接，提高芯片的快速散热能力，提高产品负载能力；铜内引线电极片与芯片的接触面上有一个或多个镂空的长条孔和圆孔，减少了铜内引线电极片与芯片之间的横向应力，在高散热基础上提高产品可靠性，同时也减少了工作流程，提高效率；铜内引线电极片引出端上有有一个或一个以上的应力吸收弯，减少产品应力，提高产品可靠性。