[發明專利]一種免引線鍵合IGBT模塊

無效

• 申請號: 201110222484.0
• 申請日: 2011-08-04
• 公開（公告）號: CN102254886A
• 公開（公告）日: 2011-11-23
• 發明（設計）人: 劉國友;覃榮震;黃建偉
• 申請（專利權）人: 株洲南車時代電氣股份有限公司
• 主分類號: H01L23/48
• 分類號: H01L23/48;H01L23/52;H01L25/07
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司 43113
• 代理人: 盧宏

技術領域

本發明涉及一種功率半導體模塊，特別是一種基于絕緣柵雙極晶體管(IGBT)模塊。

背景技術

絕緣柵雙極晶體管(IGBT)具有通態壓降低、電流容量大、輸入阻抗高、響應速度快和控制簡單的特點，被廣泛用于工業、信息、新能源、醫學、交通、軍事和航空領域。

對于焊接式IGBT模塊而言，芯片正面互連普遍采用引線6’(粗鋁線)鍵合的方式，如圖1所示。利用引線6’將功率半導體芯片正面電極引出至襯板正面圖形化金屬化面31’上，從而實現功率半導體芯片的互連，再通過集電極端子7’，發射極端子8’和柵極端子9’引出至模塊外部。

因此，焊接式IGBT模塊內部有很多引線鍵合點，即使隨著模塊封裝技術的持續進步和引線鍵合參數的不斷優化，鍵合點的可靠性不斷得到提高，但模塊內部有1000多個引線鍵合點，鍵合點仍然是可靠性的一個薄弱環節。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，針對現有技術不足，提供一種免引線鍵合IGBT模塊，采用免引線電極引出板對IGBT模塊內部各功率半導體芯片的電極直接進行互連并引出至模塊外部，免除引線鍵合；同時，將多個外部電極端子集成到一個免引線電極引出板中。降低寄生電感，提高可靠性；實現雙面散熱，降低熱阻；簡化封裝工藝，降低模塊成本。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：免引線鍵合IGBT模塊包括基板、焊接在基板上的襯板、焊接在襯板上的功率半導體芯片和集電極端子，還包括免引線電極引出板；所述襯板的上下表面均為單一金屬化面；所述免引線電極引出板為復合母排或多層印制電路板，設置在功率半導體芯片上面；所述功率半導體芯片包括IGBT芯片和FRD芯片，IGBT芯片背面的集電極及FRD芯片背面的陰極通過襯板正面的單一金屬化面實現互連；所述集電極端子焊接在襯板正面的單一金屬化面上，將IGBT芯片背面的集電極及FRD芯片背面的陰極互連并引出至模塊外部。

作為優選方案之一，本發明的免引線鍵合IGBT模塊，所述免引線電極引出板集成了柵極端子和發射極端子，將IGBT芯片正面的柵極互連并引出至模塊外部，同時將IGBT芯片正面的發射極和FRD芯片正面的陽極互連并引出至模塊外部；此外，還包括集電極端子。集電極端子通過錫銀焊層焊接到襯板正面的單一金屬化面上，將IGBT芯片背面的集電極與FRD芯片背面的陰極互連并引出至模塊外部。

作為優選方案之二，所述免引線電極引出板集成了柵極端子、發射極端子和集電極端子，將IGBT芯片正面的柵極互連并引出模塊外部，將IGBT芯片正面的發射極和FRD芯片正面的陽極互連并引出模塊外部，還將IGBT芯片背面的集電極和FRD芯片背面的陰極互連并引出至模塊外部。

所述免引線電極引出板尺寸線路連接上需要調整為與IGBT適應，同時，免引線電極引出板與功率半導體芯片正面電極或襯板正面的單一金屬化面的連接介質為銀。

本發明提供的免引線鍵合IGBT模塊，內部采用免引線電極引出板對功率半導體芯片的電極直接進行互連并引出至模塊外部，不再需要將功率半導體芯片正面的電極通過引線先引出到襯板上再進行互連，模塊結構更簡單，所需的封裝材料和零部件更少；同時，使得模塊封裝免除了引線鍵合工藝，封裝工藝更簡單，快捷，并可大大提高模塊可靠性；此外，該發明的散熱模式與現有焊接式IGBT模塊的單面散熱不同，為雙面散熱，從而減小模塊的熱阻，增加了模塊的功率密度；最后，還可減小模塊內部的寄生參數(電阻和電感)。

附圖說明

圖1為現有焊接式IGBT模塊結構示意圖；

圖2為本發明實施例1的結構示意圖；

圖3為本發明實施例2的結構示意圖。

其中：

1’：基板；2’：錫銀焊層；3’：襯板，31’：襯板正面圖形金屬化面；32’：襯板背面單一金屬化面；4’：FRD芯片；41’：FRD芯片陽極；42’：FRD芯片陰極；5’：IGBT芯片；51’：IGBT芯片柵極；52’：IGBT芯片發射極；53’：IGBT芯片集電極；6’：引線；7’：集電極端子；8’：發射極端子；9’：柵極端子；2：銀；31：襯板正面單一金屬化面；6：免引線電極引出板；61：第二發射極；62：第二柵極；63：第二集電極。

具體實施方式

實施例1