一种包含特殊功率端子的功率模块.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201010538779.4

申请日:

2010.11.11

公开号:

CN102064160A

公开日:

2011.05.18

当前法律状态:

驳回

有效性:

无权

法律详情:

发明专利申请公布后的驳回IPC(主分类):H01L 25/00申请公布日:20110518|||实质审查的生效IPC(主分类):H01L 25/00申请日:20101111|||公开

IPC分类号:

H01L25/00; H01L23/48

主分类号:

H01L25/00

申请人:

嘉兴斯达微电子有限公司

发明人:

金晓行; 姚礼军; 吕镇; 刘志宏

地址:

314000 浙江省嘉兴市南湖区中环南路斯达路18号

优先权:

专利代理机构:

杭州求是专利事务所有限公司 33200

代理人:

沈志良

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内容摘要

本发明公开了一种包含特殊功率端子的功率模块,包括芯片、绝缘基板、散热板、功率端子和外壳,功率端子通过软钎焊接或者超声波压接方式焊接在绝缘基板上。本发明的功率模块,由于包含特殊结构的功率端子,可以很好平衡功率端子的刚度和电阻,增加焊接点的可靠性。

权利要求书

1: 一种包含特殊功率端子的功率模块, 包括芯片、 绝缘基板、 散热板、 功率端子和外壳, 芯片回流焊接在绝缘基板上, 绝缘基板又直接通过钎焊焊接在散热板上, 功率端子回流焊 接在绝缘基板上, 芯片与绝缘基板之间通过铝线键合实现电气连接, 外壳安装在散热板上, 其特征在于功率端子折弯成折弯结构, 该折弯结构包括 U 型, S 型和 L 型, 至少选用其中的 一种。
2: 根据权利要求 1 所述的一种包含特殊功率端子的功率模块, 其特征在于芯片包括整 流器、 绝缘栅双极晶体管芯片、 金属氧化物半导体场效应晶体管、 双击晶体管、 结型场效应 晶体管、 肖特基二极管和半导体闸流管, 至少选用其中的一种。
3: 根据权利要求 1 所述的一种包含特殊功率端子的功率模块, 其特征在于功率端子和 绝缘基板之间通过超声波压接连接或是通过软铅焊接连接。
4: 根据权利要求 1 所述的一种包含特殊功率端子的功率模块, 其特征在于绝缘基板包 括氮化铝绝缘基板、 氧化铝绝缘基板和氮化硅绝缘基板, 至少选用其中的一种。
5: 根据权利要求 1 所述的一种包含特殊功率端子的功率模块, 其特征在外壳上有一引 出孔, 功率端子通过该引出孔和外面的母线通过螺栓连接。
6: 根据权利要求 1 所述的一种包含特殊功率端子的功率模块, 其特征在于功率模块上 至少有二个功率端子。
7: 根据权利要求 1 所述的一种包含特殊功率端子的功率模块, 其特征在于功率端子的 厚度为 1mm-2mm。

说明书


一种包含特殊功率端子的功率模块

    技术领域 本发明属于电力电子学领域, 涉及功率模块的封装, 具体地说是一种包含特殊功 率端子的功率模块。
     背景技术
     功率模块的功率端子, 通常是用传统封装方法的封装的, 而这种功率模块, 在长时 间工作后, 功率端子容易脱落和出现失效的问题, 主要原因是当功率端子承受大的外部应 力或者热应力时, 在温度和热应力作用下, 功率端子出现脱落后失效, 脱落的原因是缺少一 种释放应力的结构, 来抵消功率端子应变带来的应力对端子底部的影响。发明内容
     本发明的目的是设计出一种包含特殊功率端子的功率模块。
     本发明要解决的是现有功率模块的功率端子长时间工作容易脱落导致失效的问 题。
     本发明的技术方案是 : 包括芯片、 绝缘基板、 散热板、 功率端子和外壳, 芯片回流焊 接在绝缘基板上, 绝缘基板又直接通过钎焊焊接在散热板上, 功率端子回流焊接在绝缘基 板上, 芯片与绝缘基板之间通过铝线键合实现电气连接, 外壳安装在散热板上, 其特征在于 功率端子折弯成折弯结构, 该折弯折弯包括 U 型, S 型和 L 型, 至少选用其中的一种。
     本发明的优点是 : 由于本发明功率端子呈 S 型或 U 型结构或 L 型结构, 这种结构不 但增加了功率端子的刚度, 同时很好平衡了功率端子的电阻, 增加了焊接点的可靠性, 使得 功率端子不易脱落, 从而功率模块的整体寿命大大增加了。 附图说明
     图 1 为 U 型功率端子结构。
     图 2 为 S 型功率端子结构。
     图 3 为 L 型功率端子结构。
     图 4 为 S 型功率端子功率模块的侧面结构。
     图 5 为 S 型功率端子功率模块的立体图。
     图 6 为 L 型功率端子功率模块的立体图。
     图 7 为 U 型功率端子功率模块的立体图。 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。
     如图所示, 本发明的功率模块为绝缘栅双极型晶体管 (IGBT) 模块, 它包括绝缘栅 双极型晶体管芯片 9、 绝缘基板 10、 散热板 8、 功率端子 4、 功率端子 5、 功率端子 6, 键合铝线 7, 塑料外壳 11。绝缘栅双极型晶体管芯片 9 回流焊接在绝缘基板 (DBC)10 的导电铜层上,绝缘基板 (DBC)10 又直接通过钎焊焊接在散热板 8 上。功率端子 4、 功率端子 5、 功率端子 6 通过回流焊接在绝缘基板 (DBC)10 上。绝缘栅双极型晶体管芯片 9 与绝缘基板 (DBC)10 相应的导电层之间通过铝线 7 键合来实现电气连接。塑料外壳 11 安装在散热板 8 上。
     上述功率端子 4 的结构为 U 型结构 1 或 S 型结构 2, 功率端子 5 的结构为 U 型结构 1 或 S 型结构 2、 功率端子 6 的的结构为 U 型结构 1 或 S 型结构 2, 见图 1 和图 2 所示。
     本发明的功率模块的芯片还包括整流器、 绝缘栅双极晶体管芯片 9、 金属氧化物半 导体场效应晶体管、 双击晶体管、 结型场效应晶体管、 肖特基二极管和半导体闸流管。
     本 发 明 模 块 内 部 功 率 端 子 的 数 目 至 少 两 个, 最 多 六 个。 功 率 端 子 的 厚 度 为 1mm-2mm。
     功率端子 4、 功率端子 5、 功率端子 6 的结构还可以是其它形状 3, 如图 3 的 L 型。
     芯片包括整流器、 绝缘栅双极晶体管芯片、 金属氧化物半导体场效应晶体管、 双击 晶体管、 结型场效应晶体管、 肖特基二极管和半导体闸流管, 至少选用其中的一种。
     上述功率端子 4、 功率端子 5、 功率端子 6 和绝缘基板 (DBC)10 之间通过超声波压 接连接或是通过软铅焊接连接。
     绝缘基板 (DBC)10 包括氮化铝绝缘基板、 氧化铝绝缘基板和氮化硅绝缘基板, 至 少选用其中的一种。塑料外壳 11 外壳上有一引出孔, 上述功率端子 4、 功率端子 5、 功率端 子 6 通过相应的引出孔和外面的母线通过螺栓连接。

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资源描述

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1、10申请公布号CN102064160A43申请公布日20110518CN102064160ACN102064160A21申请号201010538779422申请日20101111H01L25/00200601H01L23/4820060171申请人嘉兴斯达微电子有限公司地址314000浙江省嘉兴市南湖区中环南路斯达路18号72发明人金晓行姚礼军吕镇刘志宏74专利代理机构杭州求是专利事务所有限公司33200代理人沈志良54发明名称一种包含特殊功率端子的功率模块57摘要本发明公开了一种包含特殊功率端子的功率模块,包括芯片、绝缘基板、散热板、功率端子和外壳,功率端子通过软钎焊接或者超声波压接方式焊接。

2、在绝缘基板上。本发明的功率模块,由于包含特殊结构的功率端子,可以很好平衡功率端子的刚度和电阻,增加焊接点的可靠性。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书2页附图5页CN102064170A1/1页21一种包含特殊功率端子的功率模块,包括芯片、绝缘基板、散热板、功率端子和外壳,芯片回流焊接在绝缘基板上,绝缘基板又直接通过钎焊焊接在散热板上,功率端子回流焊接在绝缘基板上,芯片与绝缘基板之间通过铝线键合实现电气连接,外壳安装在散热板上,其特征在于功率端子折弯成折弯结构,该折弯结构包括U型,S型和L型,至少选用其中的一种。2根据权利要求1所述的一种包含特殊功。

3、率端子的功率模块,其特征在于芯片包括整流器、绝缘栅双极晶体管芯片、金属氧化物半导体场效应晶体管、双击晶体管、结型场效应晶体管、肖特基二极管和半导体闸流管,至少选用其中的一种。3根据权利要求1所述的一种包含特殊功率端子的功率模块,其特征在于功率端子和绝缘基板之间通过超声波压接连接或是通过软铅焊接连接。4根据权利要求1所述的一种包含特殊功率端子的功率模块,其特征在于绝缘基板包括氮化铝绝缘基板、氧化铝绝缘基板和氮化硅绝缘基板,至少选用其中的一种。5根据权利要求1所述的一种包含特殊功率端子的功率模块,其特征在外壳上有一引出孔,功率端子通过该引出孔和外面的母线通过螺栓连接。6根据权利要求1所述的一种包含。

4、特殊功率端子的功率模块,其特征在于功率模块上至少有二个功率端子。7根据权利要求1所述的一种包含特殊功率端子的功率模块,其特征在于功率端子的厚度为1MM2MM。权利要求书CN102064160ACN102064170A1/2页3一种包含特殊功率端子的功率模块技术领域0001本发明属于电力电子学领域,涉及功率模块的封装,具体地说是一种包含特殊功率端子的功率模块。背景技术0002功率模块的功率端子,通常是用传统封装方法的封装的,而这种功率模块,在长时间工作后,功率端子容易脱落和出现失效的问题,主要原因是当功率端子承受大的外部应力或者热应力时,在温度和热应力作用下,功率端子出现脱落后失效,脱落的原因是。

5、缺少一种释放应力的结构,来抵消功率端子应变带来的应力对端子底部的影响。发明内容0003本发明的目的是设计出一种包含特殊功率端子的功率模块。0004本发明要解决的是现有功率模块的功率端子长时间工作容易脱落导致失效的问题。0005本发明的技术方案是包括芯片、绝缘基板、散热板、功率端子和外壳,芯片回流焊接在绝缘基板上,绝缘基板又直接通过钎焊焊接在散热板上,功率端子回流焊接在绝缘基板上,芯片与绝缘基板之间通过铝线键合实现电气连接,外壳安装在散热板上,其特征在于功率端子折弯成折弯结构,该折弯折弯包括U型,S型和L型,至少选用其中的一种。0006本发明的优点是由于本发明功率端子呈S型或U型结构或L型结构,。

6、这种结构不但增加了功率端子的刚度,同时很好平衡了功率端子的电阻,增加了焊接点的可靠性,使得功率端子不易脱落,从而功率模块的整体寿命大大增加了。附图说明0007图1为U型功率端子结构。0008图2为S型功率端子结构。0009图3为L型功率端子结构。0010图4为S型功率端子功率模块的侧面结构。0011图5为S型功率端子功率模块的立体图。0012图6为L型功率端子功率模块的立体图。0013图7为U型功率端子功率模块的立体图。具体实施方式0014下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。0015如图所示,本发明的功率模块为绝缘栅双极型晶体管IGBT模块,它包括绝缘栅双极型晶体管芯片9、绝缘基板10、。

7、散热板8、功率端子4、功率端子5、功率端子6,键合铝线7,塑料外壳11。绝缘栅双极型晶体管芯片9回流焊接在绝缘基板DBC10的导电铜层上,说明书CN102064160ACN102064170A2/2页4绝缘基板DBC10又直接通过钎焊焊接在散热板8上。功率端子4、功率端子5、功率端子6通过回流焊接在绝缘基板DBC10上。绝缘栅双极型晶体管芯片9与绝缘基板DBC10相应的导电层之间通过铝线7键合来实现电气连接。塑料外壳11安装在散热板8上。0016上述功率端子4的结构为U型结构1或S型结构2,功率端子5的结构为U型结构1或S型结构2、功率端子6的的结构为U型结构1或S型结构2,见图1和图2所示。。

8、0017本发明的功率模块的芯片还包括整流器、绝缘栅双极晶体管芯片9、金属氧化物半导体场效应晶体管、双击晶体管、结型场效应晶体管、肖特基二极管和半导体闸流管。0018本发明模块内部功率端子的数目至少两个,最多六个。功率端子的厚度为1MM2MM。0019功率端子4、功率端子5、功率端子6的结构还可以是其它形状3,如图3的L型。0020芯片包括整流器、绝缘栅双极晶体管芯片、金属氧化物半导体场效应晶体管、双击晶体管、结型场效应晶体管、肖特基二极管和半导体闸流管,至少选用其中的一种。0021上述功率端子4、功率端子5、功率端子6和绝缘基板DBC10之间通过超声波压接连接或是通过软铅焊接连接。0022绝缘基板DBC10包括氮化铝绝缘基板、氧化铝绝缘基板和氮化硅绝缘基板,至少选用其中的一种。塑料外壳11外壳上有一引出孔,上述功率端子4、功率端子5、功率端子6通过相应的引出孔和外面的母线通过螺栓连接。说明书CN102064160ACN102064170A1/5页5图1图2说明书附图CN102064160ACN102064170A2/5页6图3说明书附图CN102064160ACN102064170A3/5页7图4图5说明书附图CN102064160ACN102064170A4/5页8图6说明书附图CN102064160ACN102064170A5/5页9图7说明书附图CN102064160A。

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