功率模块用连接结构及功率模块的制作方法

1.本实用新型涉及功率半导体模块封装技术领域，具体地，涉及一种功率模块用连接结构及其制备方法、功率模块。


背景技术：

2.在电源，电力电子变换器应用中，功率半导体(igbt，mosfet，sic,gan等)器件因为被广泛采用，在功率较大的场合下一般使用模块的封装形式。用于连接外部印刷电路板的端子如果使用press-fit技术，可以确保了简单快速的模块与pcb安装，消除了焊接工艺，减少装配时间和成本，电路板和模块可以很容易地拆开，所以这种无焊接压接维护简单，如有故障出现，部分零件仍然可以重用,而不需全部弃掉。如图1～4所示，在功率模块中可以使用金属底座来连接pressfit端子连接到绝缘散热基板，为了便于焊接和插入，一般在环的两侧会制作圆盘，虽然使用金属底座进行连接，制造简单，由于模块内部空间较小，即使带有圆盘的金属底座，焊接面还是较小，连接力比较有限，这样当pressfit收到电路板的比较大的振动的时候，很容易破坏焊接面，产生底座脱落的不良发生。
3.公开号为cn111211429a的专利文献公开了一种功率模块的连接端子，属于功率模块的连接端子技术领域，包括第一支撑部，所述第一支撑部包括从上至下依次设置的插头部、过渡部、以及支撑脚；以及第二支撑部，所述第二支撑部位于所述第一支撑部的一侧，且所述第二支撑部的一端连接至所述过渡部，所述第二支撑部的另一端被构造为连接部并位于所述支撑脚的下方，且所述连接部与所述支撑脚之间存在间隙。但是该专利文献仍然存在连接强度低的缺陷。


技术实现要素：

4.针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种功率模块用连接结构及功率模块。
5.根据本实用新型提供的一种功率模块用连接结构，包括绝缘散热基板和外壳，所述外壳罩设在所述绝缘散热基板上；
6.所述绝缘散热基板上设置有连接端子、半导体芯片及绑定线，所述连接端子和所述半导体芯片通过所述绑定线相连接；所述连接端子远离所述绝缘散热基板的一端贯穿所述外壳，所述连接端子部分位于所述外壳外；
7.所述绝缘散热基板设置有固定层，所述连接端子嵌设在所述固定层内，所述半导体芯片和所述绑定线嵌设在所述固定层内。
8.优选的，所述固定层为环氧树脂层。
9.优选的，所述绝缘散热基板上设置有金属底座，所述连接端子通过所述金属底座连接在所述绝缘散热基板上。
10.优选的，所述金属底座和所述绝缘散热基板之间设置有焊锡层，所述金属底座通过所述焊锡层连接在所述绝缘散热基板上。
11.优选的，所述连接端子包括第一端子和第二端子，所述第一端子和所述第二端子分别设置在所述半导体芯片的两侧。
12.优选的，所述半导体芯片包括第一芯片、第二芯片、第三芯片及第四芯片；
13.所述第一芯片、所述第二芯片、所述第三芯片及所述第四芯片均位于所述第一端子和所述第二端子之间；
14.所述第一芯片、所述第二芯片、所述第三芯片及所述第四芯片沿所述第一端子向所述第二端子的方向依次设置。
15.本实用新型还提供一种功率模块，包括上述的功率模块用连接结构。
16.与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：
17.1、本实用新型实现端子与绝缘散热底板的可靠连接，防止因为应用环境的振动带来的底座脱落现象；
18.2、本实用新型通过在金属底座周围灌入环氧树脂，固化后的环氧树脂强化底座和绝缘散热底板之间的连接；
19.3、本实用新型强化底座与绝缘散热底板的连接，防止因为应用环境的振动带来的底座脱落现象。
附图说明
20.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
21.图1为现有技术的连接结构的整体结构示意图；
22.图2为现有技术的连接结构为显示连接端子和金属底座连接关系的爆炸意图；
23.图3为现有技术的连接结构的安装示意图；
24.图4为现有技术的连接结构为突出显示金属底座和底板连接关系的示意图；
25.图5为固定层完全覆盖金属底座的结构示意图；
26.图6为固定层部分覆盖金属底座的结构示意图。
27.图中示出：
28.绝缘散热基板1
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第二芯片402
29.外壳2
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第三芯片403
30.连接端子3
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第四芯片404
31.第一端子301
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绑定线5
32.第二端子302
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固定层6
33.半导体芯片4
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金属底座7
34.第一芯片401
具体实施方式
35.下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。
36.如图5和图6所示，本实用新型提供的一种功率模块用连接结构，包括绝缘散热基板1和外壳2，外壳2罩设在绝缘散热基板1上，绝缘散热基板1上设置有连接端子3、半导体芯片4及绑定线5，连接端子3和半导体芯片4通过绑定线5相连接，连接端子3远离绝缘散热基板1的一端贯穿外壳2，连接端子3部分位于外壳2外，绝缘散热基板1设置有固定层6，连接端子3嵌设在固定层6内，半导体芯片4和绑定线5嵌设在固定层6内。固定层6为环氧树脂层。绝缘散热基板1上设置有金属底座7，连接端子3通过金属底座7连接在绝缘散热基板1上，金属底座7和绝缘散热基板1之间设置有焊锡层8，金属底座7通过焊锡层8连接在绝缘散热基板1上。
37.连接端子3包括第一端子301和第二端子302，第一端子301和第二端子302分别设置在半导体芯片4的两侧。半导体芯片4包括第一芯片401、第二芯片402、第三芯片403及第四芯片404，第一芯片401、第二芯片402、第三芯片403及第四芯片404均位于第一端子301和第二端子302之间，第一芯片401、第二芯片402、第三芯片403及第四芯片404沿第一端子301向第二端子302的方向依次设置。
38.在优选例中，金属底座可以采用铜或者铝制作的环状，金属底座来连接pressfit端子(一遍为铜材料制作)连接到绝缘散热基板(如dbc，amb等)，步骤为：将金属底座焊接到绝缘散热基板上方后通过压入的方法将pressfit通过压力插入到金属底座内部。金属底座的内径一般要大于pressfit端子的直径以保证插入后的连接性能。
39.上述的功率模块用连接结构可以采用如下制备方法进行制备：
40.步骤1：通过焊锡或者烧结等方式将金属底座7安装到绝缘散热基板1上；
41.步骤2：将连接端子3压入到金属底座7内部，通过绑定线5将半导体芯片4和连接端子3连接；
42.步骤3：安装外壳2；
43.步骤4：灌入环氧树脂的固定层6并进行固化，步骤4中，环氧树脂可以低于金属底座7高度或者完全淹没金属底座7。
44.上述的功率模块用连接结构可以采用如下制备方法进行制备：
45.步骤1：通过焊锡或者烧结等方式将金属底座7按照到绝缘散热基板1上；
46.步骤2：通过绑定线5将连接端子3和半导体芯片4连接，安装外壳2；
47.步骤3：灌入环氧树脂的固定层6并进行固化；
48.步骤4：将连接端子3压入到金属底座7内部形成连接。
49.本方法在压入pressifit端子时减少因为压入时的冲击力带来的端子脱落风险。
50.本实用新型还提供一种功率模块，包括上述的功率模块用连接结构。
51.实施例：
52.如图6所示，固定层6采用硅胶层，功率模块主要由金属底板，焊接层，绝缘散热基板1如amb(箔钎焊的覆铜陶瓷基板)，dbc(双面覆铜陶瓷基板)，绝缘散热树脂薄膜或者其他绝缘散热材料，绑定线5，电气连接用连接端子3，硅胶等组成。功率半导体晶片通过焊接固定到绝缘散热材料上后，通过铝绑定线进行电气连接。功率半导体晶片的发出的热通过绝缘散热材料，再通过风冷或者水冷散热出去，连接端子3用于连接外部的印刷电路板。
53.焊接层为锡膏或者锡片焊接，用于底板和以及绝缘散热基板1和芯片之间的连接；绝缘散热基板1实现设计所需电路结构；绑定线5实现各部件的电路连接。模块外部结构主
要为外壳2和连接端子3，外壳2通过点胶工艺和底板相连，连接端子3一般注塑到外壳2内部，通过绑定线5与内部电路相连或者直接焊接到绝缘散热基板1。模块内部需要灌注硅胶层，其作用是防腐防潮保护内部电路，同时又对内部各部件进行高压隔离,端子用于连接外部的电气电路。
54.本实用新型强化底座与绝缘散热底板的连接，防止因为应用环境的振动带来的底座脱落现象。
55.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
56.以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。在不冲突的情况下，本技术的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。