一种功率半导体模块的制作方法
【专利摘要】一种功率半导体模块，它包括散热基板、双面覆铜陶瓷基板、二极管芯片、IGBT芯片、硅凝胶、外壳、功率端子、信号引线和信号端子，IGBT芯片和二极管芯片通过钎焊连接到双面覆铜陶瓷基板上，该双面覆铜陶瓷基板通过钎焊连接到散热基板上，芯片之间通过铝线的超声波键合实现电气连接，硅凝胶将芯片、铝线和双面覆铜陶瓷基板覆盖住，所述的功率端子和信号端子分别进行功率半导体模块功率和信号的输入与输出，且所述信号引线与信号端子之间使用电阻焊连接；本实用新型简化了功率半导体模块封装过程中信号引线和信号端子的连接步骤，提高生产效率并降低了生产成本，提高产品的可靠性，生产过程更环保。
【专利说明】
一种功率半导体模块
技术领域
[0001]本实用新型涉及的是一种功率半导体模块，尤其是使用电阻焊连接信号引线与端子的功率半导体模块，属于半导体封装及功率半导体模块制备技术领域。
【背景技术】
[0002]目前，功率半导体模块封装过程中连接信号引线和信号端子时，通常使用锡焊的方法。在操作员使用电烙铁锡焊过程中，需要先对信号引线和信号端子预热，之后左手将焊锡丝伸入焊点附近，右手将电烙铁焊头接触焊锡丝，使焊锡丝融化包裹住信号引线一端，同时焊锡覆盖于信号端子上，融化的焊锡冷却后将信号引线和信号端子连接在一起。此操作过程比较繁琐，若动作不熟练容易导致产品损坏的情况;在焊锡丝接触电烙铁焊头融化过程中，容易产生助焊剂和锡珠的飞溅，若助焊剂和锡珠落到芯片表面或其它关键位置，直接影响产品的可靠性;此外，在焊锡过程中会有烟雾产生，长期接触这类烟雾会影响员工的身体健康。
[0003]针对功率模块信号引线和信号端子锡焊连接出现的问题，目前主要的改善措施:培训操作工，提高焊接过程的熟练度;针对锡珠飞溅问题，改善焊锡手法，尽量避免，同时在焊锡连接后增加检验步骤，尽量去除飞溅的锡珠和助焊剂;焊锡台增设排风装置，将有害烟雾吸入排风系统，避免操作工吸入。但以上措施只能从一定程度上改善，步骤仍然繁琐；增加了检验步骤增加了生产成本，并不能完全去除飞溅的锡珠和助焊剂;增设排风装置仍不能保证操作员工不会吸入锡焊产生的烟雾。
【发明内容】
[0004]为了克服上述现有技术存在的不足，本实用新型提供一种既简化了模块封装过程中信号引线和信号端子的连接步骤，提高生产效率并降低了生产成本，还提高产品的可靠性，使生产过程更环保的使用电阻焊连接信号引线与端子的功率半导体模块。
[0005]本实用新型所采用的技术方案是:一种功率半导体模块，它包括散热基板、双面覆铜陶瓷基板、二极管芯片、IGBT芯片、硅凝胶、外壳、功率端子、信号引线和信号端子，IGBT芯片和二极管芯片通过钎焊连接到双面覆铜陶瓷基板上，该双面覆铜陶瓷基板通过钎焊连接到散热基板上，芯片之间通过铝线的超声波键合实现电气连接，硅凝胶将芯片、铝线和双面覆铜陶瓷基板覆盖住，所述的功率端子和信号端子分别进行功率半导体模块功率和信号的输入与输出，且所述信号引线与信号端子之间使用电阻焊连接。
[0006]作为优选:所述的信号引线一端通过钎焊连接在双面覆铜陶瓷基板的上铜层上，信号引线的另一端连接在信号端子上；
[0007]所述的信号引线周围套有圆形硅胶管;所述的信号端子通过支架或外壳固定；
[0008]所述的信号引线和信号端子在受到电阻焊头一定的压力下通过一定电流能量的输出，使得信号引线和信号端子进行连接。
[0009]作为优选:所述的信号引线用铜、铝、铜合金或铝合金材料制成，或信号引线表面镀银、镍或锡材料；
[0010]所述的信号端子用铜或铜合金材料制成，或信号端子表面镀银、镍或锡材料；
[0011]电阻焊头施加的压力数值在0.1牛顿至30牛顿范围之内。
[0012]作为优选:所述信号引线的截面为圆形或三角形或多边形，且信号引线的截面积在0.01平方毫米至10平方毫米范围内；
[0013]所述信号端子的厚度在0.1毫米至3毫米范围内；
[0014]所述电阻焊头输出的能量数值在10焦耳至300焦耳范围之内。
[0015]本实用新型的有益技术效果是:直接将信号引线和信号端子通过电阻焊连接，无需进行预热等步骤，简化了操作流程；由于焊接过程无需焊锡丝，所以降低了生产原材料成本；由于不使用焊锡丝，所以不存在助焊剂和锡珠飞溅问题，无需后道增加检验步骤，缩短工艺流程，提高生产效率和产品可靠性；由于不使用焊锡丝，焊接过程中不会产生烟雾，生产过程较为环保。
【附图说明】
[0016]图1是本实用新型的结构不意图；
[0017]图2是本实用新型的电阻焊连接结构示意图。
【具体实施方式】
[0018]下面将结合附图对本实用新型作进一步的说明。图1、2所示，本实用新型所述的一种功率半导体模块，它包括散热基板1、双面覆铜陶瓷基板2、二极管芯片、IGBT芯片、硅凝胶3、外壳4、功率端子5、信号引线6和信号端子7，IGBT芯片和二极管芯片通过钎焊连接到双面覆铜陶瓷基板2上，该双面覆铜陶瓷基板2通过钎焊连接到散热基板I上，芯片8之间通过铝线9的超声波键合实现电气连接，硅凝胶3将芯片8、铝线9和双面覆铜陶瓷基板2覆盖住，所述的功率端子5和信号端子7分别进行功率半导体模块功率和信号的输入与输出，且所述信号引线6与信号端子7之间使用电阻焊连接。
[0019]图中所示，所述的信号引线6—端通过钎焊连接在双面覆铜陶瓷基板2的上铜层21上，信号引线6的另一端连接在信号端子5上；
[0020]所述的信号引线6周围套有圆形硅胶管;所述的信号端子通过支架或外壳固定；
[0021]图2所示，所述的信号引线6和信号端子5在受到电阻焊头11一定的压力下通过一定电流能量的输出，使得信号引线6和信号端子5进行连接。
[0022]本实用新型所述的信号引线6用铜、铝、铜合金或铝合金材料制成，或信号引线表面镀银、镍或锡材料；
[0023]所述的信号端子5用铜或铜合金材料制成，或信号端子表面镀银、镍或锡材料；
[0024]电阻焊头11施加的压力数值在0.1牛顿至30牛顿范围之内。
[0025]本实用新型所述信号引线6的截面为圆形或三角形或多边形，且信号引线的截面积在0.01平方毫米至10平方毫米范围内；
[0026]所述信号端子5的厚度在0.1毫米至3毫米范围内；
[0027]所述电阻焊头11输出的能量数值在10焦耳至300焦耳范围之内。
[0028]实施例:图1所示，本实用新型包括散热基板1、双面覆铜陶瓷基板2、二极管芯片、IGBT芯片、硅凝胶3、外壳4、功率端子5、信号引线6和信号端子7，IGBT芯片和二极管芯片通过钎焊连接到双面覆铜陶瓷基板2上，双面覆铜陶瓷基板2通过钎焊连接到散热基板I上，芯片8之间通过铝线9的超声波键合实现电气连接，硅凝胶3将芯片8、铝线9和双面覆铜陶瓷基板2覆盖住，功率端子5和信号端子7分别进行功率半导体模块功率和信号的输入与输出，其特征在于信号引线6与信号端子7之间使用电阻焊连接。信号引线6的一端通过钎焊连接在双面覆铜陶瓷基板2的上铜层21上，另一端连接在信号端子5上。信号引线6的成分为铜，表面镀银，截面为圆形，截面积为0.15平方毫米，其周围套有硅胶管10。信号端子7的成分为铜，表面镀锡，厚度为0.5毫米。
[0029]图2为本实用新型所述的电阻焊连接的示意图，信号引线6和信号端子7在受到电阻焊头11 一定的压力下通过一定电流能量的输出，使得信号引线6和信号端子7进行连接，电阻焊头11施加的压力为15牛顿，输出的能量为120焦耳。
【主权项】
1.一种功率半导体模块，它包括散热基板、双面覆铜陶瓷基板、二极管芯片、IGBT芯片、硅凝胶、外壳、功率端子、信号引线和信号端子，IGBT芯片和二极管芯片通过钎焊连接到双面覆铜陶瓷基板上，该双面覆铜陶瓷基板通过钎焊连接到散热基板上，芯片之间通过铝线的超声波键合实现电气连接，硅凝胶将芯片、铝线和双面覆铜陶瓷基板覆盖住，其特征在于所述的功率端子和信号端子分别进行功率半导体模块功率和信号的输入与输出，且所述信号引线与信号端子之间使用电阻焊连接。2.根据权利要求1所述的功率半导体模块，其特征在于所述的信号引线一端通过钎焊连接在双面覆铜陶瓷基板的上铜层上，信号引线的另一端连接在信号端子上； 所述的信号引线周围套有圆形硅胶管;所述的信号端子通过支架或外壳固定； 所述的信号引线和信号端子在受到电阻焊头一定的压力下通过一定电流能量的输出，使得信号引线和信号端子进行连接。3.根据权利要求1或2所述的功率半导体模块，其特征在于所述的信号引线用铜、铝、铜合金或铝合金材料制成，或信号引线表面镀银、镍或锡材料； 所述的信号端子用铜或铜合金材料制成，或信号端子表面镀银、镍或锡材料； 电阻焊头施加的压力数值在0.1牛顿至30牛顿范围之内。4.根据权利要求3所述的功率半导体模块，其特征在于所述信号引线的截面为圆形或三角形或多边形，且信号引线的截面积在0.01平方毫米至10平方毫米范围内； 所述信号端子的厚度在0.1毫米至3毫米范围内； 所述电阻焊头输出的能量数值在10焦耳至300焦耳范围之内。
【文档编号】H01L21/60GK205428913SQ201620178345
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年3月9日
【发明人】吴晓诚
【申请人】上海道之科技有限公司