[發(fā)明專利]一種壓接式IGBT模塊的制作方法及壓接式IGBT模塊

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210355762.4
• 申請日: 2012-09-24
• 公開（公告）號(hào): CN102881589A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉國友;覃榮震;黃建偉
• 申請（專利權(quán)）人: 株洲南車時(shí)代電氣股份有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/331
• 分類號(hào): H01L21/331;H01L21/58;H01L29/739;H01L23/495
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務(wù)所 43008
• 代理人: 趙洪;周長清

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明主要涉及到絕緣柵雙極晶體管（IGBT）領(lǐng)域，特指一種壓接式IGBT模塊的制作方法及壓接式IGBT模塊。

背景技術(shù)

絕緣柵雙極晶體管（IGBT）具有通態(tài)壓降低、電流容量大、輸入阻抗高、響應(yīng)速度快和控制簡單的特點(diǎn)，被廣泛用于工業(yè)、信息、新能源、醫(yī)學(xué)、交通、軍事和航空領(lǐng)域。壓接式IGBT可以雙面散熱，具有優(yōu)良的散熱效果和高可靠性，并且在器件損壞時(shí)表現(xiàn)出短路失效模式，因此其被廣泛應(yīng)用在智能電網(wǎng)等領(lǐng)域。

現(xiàn)有技術(shù)中，有從業(yè)者提出一種全壓接式IGBT模塊，即：在模塊內(nèi)部設(shè)置多個(gè)芯片定位裝置，再將鉬片和芯片依次放進(jìn)定位裝置，然后壓接而成。其中，IGBT芯片的柵極通過彈簧端子引出到PCB上進(jìn)行互連。采用這種結(jié)構(gòu)后，由于需要對(duì)各個(gè)芯片進(jìn)行單獨(dú)定位，壓接時(shí)很難保證一致的壓力誤差，容易造成芯片損壞。此外，在一個(gè)模塊內(nèi)需要多個(gè)芯片定位裝置，并且還需要在管蓋上設(shè)置凸點(diǎn)來固定這些定位裝置，另外IGBT芯片的柵極需通過彈簧端子引出到PCB上，PCB也需要在管蓋上進(jìn)行固定，這樣使得模塊的結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，加工制造難度很大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題就在于：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種整體結(jié)構(gòu)更加簡單緊湊、制作和裝配更加簡便、連接的可靠性更好、散熱性能更好的壓接式IGBT模塊的制作方法及壓接式IGBT模塊。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種壓接式IGBT模塊的制作方法，其步驟為：

①?在IGBT模塊的封裝時(shí)，先將底部鉬片放置在一燒結(jié)基座中，并將一個(gè)輔助夾具放置于底部鉬片上，接著將多個(gè)功率半導(dǎo)體芯片放置于底部鉬片上；其中底部鉬片為一整塊鉬片；所述功率半導(dǎo)體芯片包括FRD芯片和IGBT芯片，所述IGBT芯片與FRD芯片呈反并聯(lián)設(shè)置；

②?通過燒結(jié)將功率半導(dǎo)體芯片固定在底部鉬片上，再將輔助夾具及燒結(jié)基座取掉；即，通過底部鉬片將IGBT芯片集電極與FRD芯片背面的陰極相連，并作為IGBT模塊的集電極；

③?安裝PCB?；?

④?利用PCB?作為上部鉬片的定位工具將多個(gè)上部鉬片固定；

⑤?進(jìn)行管殼的壓接：通過壓接時(shí)外殼的管蓋與上部鉬片的接觸實(shí)現(xiàn)IGBT芯片發(fā)射極和FRD芯片的陽極互連，并作為IGBT模塊的發(fā)射極；通過壓接時(shí)外殼的底座與底部鉬片的接觸實(shí)現(xiàn)了IGBT芯片集電極和FRD芯片的陰極互連，并作為IGBT模塊的集電極；通過壓接時(shí)PCB?的各接觸電極與IGBT芯片柵極的接觸實(shí)現(xiàn)IGBT芯片柵極互連并引出至IGBT模塊的外部，作為IGBT模塊的柵極。?

作為本發(fā)明方法的進(jìn)一步改進(jìn)：

本發(fā)明還將多個(gè)金屬片放置于底部鉬片上，通過與功率半導(dǎo)體芯片一起燒結(jié)固定于底部鉬片上，以形成用來固定PCB的定位部。

所述金屬片的厚度大于所述功率半導(dǎo)體芯片的厚度，所述金屬片的厚度小于功率半導(dǎo)體芯片與PCB的厚度之和。

在所述PCB的下表面設(shè)置用來定位和連接的定位口。

所述IGBT芯片背面的IGBT芯片集電極與所述FRD芯片背面的陰極通過燒結(jié)固定在底部鉬片上，所述IGBT芯片和FRD芯片的設(shè)置為關(guān)于底部鉬片的中心對(duì)稱，并將IGBT芯片設(shè)置為兩兩柵極相鄰，或設(shè)置為每三個(gè)IGBT芯片柵極相鄰。

所述PCB的下表面與IGBT芯片柵極接觸的地方設(shè)有連接端子，所述連接端子將IGBT芯片柵極引出至PCB?的互連導(dǎo)體上進(jìn)行互連，然后引出至模塊的外部。

所述PCB設(shè)置有很多窗口，所述窗口的形狀和大小與IGBT芯片及FRD芯片的元胞區(qū)內(nèi)的表面金屬化部分的形狀與大小相同。

所述上部鉬片為多塊小片鉬片，所述鉬片的厚度與PCB的厚度相同，所述鉬片的面積和形狀與IGBT芯片發(fā)射極或FRD芯片的陽極的面積及形狀相同。

所述管蓋與底座之間通過陶瓷環(huán)隔離。

本發(fā)明進(jìn)一步提供一種壓接式IGBT模塊，它包括底部鉬片、功率半導(dǎo)體芯片、PCB和上部鉬片，所述底部鉬片為一整塊鉬片并為功率半導(dǎo)體芯片提供電流和散熱通路，所述功率半導(dǎo)體芯片通過燒結(jié)固定于底部鉬片上，所述PCB位于功率半導(dǎo)體芯片的上方并通過定位與底部鉬片連接，所述上部鉬片通過PCB定位固定。

所述功率半導(dǎo)體芯片包括IGBT芯片和FRD芯片，所述IGBT芯片背面的IGBT芯片集電極與FRD芯片背面的陰極通過燒結(jié)固定在底部鉬片上，所述IGBT芯片和FRD芯片的設(shè)置為關(guān)于底部鉬片的中心對(duì)稱，并將IGBT芯片設(shè)置為兩兩柵極相鄰，或者設(shè)置為每三個(gè)IGBT芯片柵極相鄰。