CN112736049A - 一种无引线键合的双面散热igbt模块 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无引线键合的双面散热IGBT模块，包括IGBT模块本体，所述IGBT模块本体主要包括相对设置的上绝缘基板、下绝缘基板及设置在两绝缘基板间的端子和芯片部分，所述上绝缘基板和下绝缘基板均包括陶瓷绝缘层及设置在陶瓷绝缘层上下外表面的第一金属层和第二金属层，所述第二金属层包括金属导电层及附着在金属导电层上的绝缘阻焊层，所述绝缘阻焊层用于控制上绝缘基板和下绝缘基板的焊接区域范围；所述端子和芯片部分均通过焊料锡焊焊接在两绝缘基板第二金属层之间的金属导电层上，各芯片部分之间、各芯片部分与两绝缘基板相应的导电层之间、以及两绝缘基板的导电层与各端子之间均通过焊料锡焊焊接以进行电气连接。
Description
技术领域
本发明涉及电子器件技术领域，具体涉及一种无引线键合的双面散热IGBT模块。
背景技术
功率模块是一种将电力电子和集成电路技术结合的功率驱动器件。由于具有高集成度、高可靠性等优势，智能功率模块赢得越来越大的市场，尤其适合于驱动电机的变频器及各种逆变电源，是变频调速、冶金机械、电力牵引、伺服驱动和变频家电常用的电力电子器件。随着IGBT模块广泛应用于交通、新能源等领域，市场对IGBT模块的要求越来越高。目前，常用的焊接式IGBT模块普遍采用的是背面单面冷却方式，散热能力低，热阻大，同时芯片部分之间采用键合引线联接，单个IGBT模块中存在成百上千个键合点，单个键合点脱落，直接影响模块的可靠性。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种可减小模块尺寸、降低模块热阻、进一步提高模块可靠性的无引线键合的双面散热IGBT模块。
本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，一种无引线键合的双面散热IGBT模块，包括IGBT模块本体，所述IGBT模块本体主要包括相对设置的上绝缘基板、下绝缘基板及设置在两绝缘基板间的端子和芯片部分，所述上绝缘基板和下绝缘基板均包括陶瓷绝缘层及设置在陶瓷绝缘层上下外表面的第一金属层和第二金属层，所述第二金属层包括金属导电层及附着在金属导电层上的绝缘阻焊层，所述绝缘阻焊层用于控制上绝缘基板和下绝缘基板的焊接区域范围；所述端子和芯片部分均通过焊料锡焊焊接在两绝缘基板第二金属层之间的金属导电层上，各芯片部分之间、各芯片部分与两绝缘基板相应的导电层之间、以及两绝缘基板的导电层与各端子之间均通过焊料锡焊焊接以进行电气连接。
进一步地，所述芯片部分为双面可焊接芯片部分，所述上绝缘基板与下绝缘基板之间的空隙区域均填充有用于提高各原器件之间耐压绝缘性能的绝缘凝胶。
进一步地，所述端子分布于IGBT模块本体宽度方向的两侧边上，所述端子包括功率端子和信号端子，且所述功率端子和信号端子均为柔性结构，端子靠近两绝缘基板的一侧设置有绝缘保护膜，绝缘保护膜的材质为聚酰亚胺薄膜。
进一步地，所述上绝缘基板和下绝缘基板的第一金属层和第二金属层均为裸露或电镀有一层可焊接金属材料。
进一步地，所述芯片部分与上绝缘基板和下绝缘基板间均通过焊接方式连接，所述焊接采用SnPb,SnAg, SnAgCu,PbSnAg含Sn焊接材料之一，焊接最高温度在100°到400°之间。
进一步地，所述端子为铜或银，端子表层为裸露或电镀有一层可焊接金属材料，端子通过锡焊焊接在上绝缘基板和下绝缘基板的导电层之间，所述的焊接采用SnPb,SnAg,SnAgCu,PbSnAg含Sn焊接材料之一，焊接最高温度在100°到400°之间。
本发明的有益技术效果在于：本发明所述的IGBT模块结构，模块顶部和底部均可同时进行冷却，且模块内部无任何键合引线，使用绝缘基板金属层直接连接，从而可以减小模块结构尺寸，降低模块热阻，提高了模块可靠性。
附图说明
图1为本发明的爆炸结构示意图；
图2为本发明的侧视分解结构示意图；
图3为本发明的侧视结构示意图；
图4为图3的A向结构示意图；
图5为本发明的电路结构示意图。
具体实施方式
为使本领域的普通技术人员更加清楚地理解本发明的目的、技术方案和优点，以下结合附图和实施例对本发明做进一步的阐述。
在本发明的描述中，需要理解的是，“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“横向”、“竖向”等术语所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发明，而不是指示或暗示所指的装置或原件必须具有特定的方位，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1-5所示，本发明所述的一种无引线键合的双面散热IGBT模块，包括IGBT模块本体，所述IGBT模块本体主要包括相对设置的上绝缘基板1、下绝缘基板2及设置在两绝缘基板间的端子3和芯片部分4，所述上绝缘基板1和下绝缘基板2均包括陶瓷绝缘层5及设置在陶瓷绝缘层5上下外表面的第一金属层6和第二金属层7，所述第二金属层7包括金属导电层及附着在金属导电层上的绝缘阻焊层8，所述绝缘阻焊层8用于控制上绝缘基板1和下绝缘基板2的焊接区域范围；所述端子3和芯片部分4均通过焊料9锡焊焊接在两绝缘基板第二金属层7之间的金属导电层上，各芯片部分4之间、各芯片部分4与两绝缘基板相应的导电层之间、以及两绝缘基板的导电层与各端子3之间均通过焊料锡焊焊接以进行电气连接。
参照图1-4所示，所述芯片部分4为双面可焊接芯片部分，所述上绝缘基板1与下绝缘基板2之间的空隙区域均填充有用于提高各原器件之间耐压绝缘性能的绝缘凝胶10；所述的芯片部分3与绝缘基板、芯片部分与芯片部分之间的电路联接通过焊料9直接导通，无需引线联接。
参照图4所示，所述端子3分布于IGBT模块本体宽度方向的两侧边上，所述端子3包括功率端子11和信号端子12，且所述功率端子11和信号端子12均为柔性结构，端子靠近两绝缘基板的一侧设置有绝缘保护膜13，绝缘保护膜13的材质为聚酰亚胺薄膜。所述的端子3与绝缘基板之间的电路联接通过焊料直接导通，无需引线联接。
参照图1所示，所述上绝缘基板1和下绝缘基板2的第一金属层6和第二金属层7均为裸露或电镀有一层电镀金、镍或锡等可焊接金属材料。所述芯片部分4与上绝缘基板1和下绝缘基板2间均通过焊接方式连接，所述焊接采用SnPb,SnAg, SnAgCu,PbSnAg含Sn焊接材料之一，焊接最高温度在100°到400°之间。所述端子为铜或银，端子3表层为裸露或电镀有一层金、镍或锡等可焊接金属材料，端子3通过锡焊焊接在上绝缘基板和下绝缘基板的导电层之间，所述的焊接采用SnPb,SnAg, SnAgCu,PbSnAg含Sn焊接材料之一，焊接最高温度在100°到400°之间。
本发明所述的芯片部分之间、芯片部分与绝缘基板相应的导电层之间、绝缘基板与端子之间通过焊料直接连通来实现电气连接，构成如图 4 电路结构，实现电路功能。
本发明所述的IGBT模块结构，模块顶部和底部均可同时进行冷却，且模块内部无任何键合引线，使用绝缘基板金属层直接连接，从而可以减小模块结构尺寸，降低模块热阻，提高了模块可靠性。
本文中所描述的具体实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，但凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (6)
1.一种无引线键合的双面散热IGBT模块，包括IGBT模块本体，其特征在于：所述IGBT模块本体主要包括相对设置的上绝缘基板、下绝缘基板及设置在两绝缘基板间的端子和芯片部分，所述上绝缘基板和下绝缘基板均包括陶瓷绝缘层及设置在陶瓷绝缘层上下外表面的第一金属层和第二金属层，所述第二金属层包括金属导电层及附着在金属导电层上的绝缘阻焊层，所述绝缘阻焊层用于控制上绝缘基板和下绝缘基板的焊接区域范围；所述端子和芯片部分均通过焊料锡焊焊接在两绝缘基板第二金属层之间的金属导电层上，各芯片部分之间、各芯片部分与两绝缘基板相应的导电层之间、以及两绝缘基板的导电层与各端子之间均通过焊料锡焊焊接以进行电气连接。
2.根据权利要求1所述的无引线键合的双面散热IGBT模块，其特征在于：所述芯片部分为双面可焊接芯片部分，所述上绝缘基板与下绝缘基板之间的空隙区域均填充有用于提高各原器件之间耐压绝缘性能的绝缘凝胶。
3.根据权利要求2所述的无引线键合的双面散热IGBT模块，其特征在于：所述端子分布于IGBT模块本体宽度方向的两侧边上，所述端子包括功率端子和信号端子，且所述功率端子和信号端子均为柔性结构，端子靠近两绝缘基板的一侧设置有绝缘保护膜，绝缘保护膜的材质为聚酰亚胺薄膜。
4.根据权利要求2或3所述的无引线键合的双面散热IGBT模块，其特征在于：所述上绝缘基板和下绝缘基板的第一金属层和第二金属层均为裸露或电镀有一层可焊接金属材料。
5.根据权利要求4所述的无引线键合的双面散热IGBT模块，其特征在于：所述芯片部分与上绝缘基板和下绝缘基板间均通过焊接方式连接，所述焊接采用SnPb,SnAg, SnAgCu,PbSnAg含Sn焊接材料之一，焊接最高温度在100°到400°之间。
6.根据权利要求4所述的无引线键合的双面散热IGBT模块，其特征在于：所述端子为铜或银，端子表层为裸露或电镀有一层可焊接金属材料，端子通过锡焊焊接在上绝缘基板和下绝缘基板的导电层之间，所述的焊接采用SnPb,SnAg, SnAgCu,PbSnAg含Sn焊接材料之一，焊接最高温度在100°到400°之间。
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|---|---|---|---|---|
| CN113540017A (zh) * | 2021-06-30 | 2021-10-22 | 佛山市国星光电股份有限公司 | 一种igbt模块封装结构及其制作方法 |
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