[發明專利]功率模塊的封裝結構

在審

• 申請號: 201310669252.9
• 申請日: 2013-12-10
• 公開（公告）號: CN104701277A
• 公開（公告）日: 2015-06-10
• 發明（設計）人: 鄭軍;王曉寶;趙善麒
• 申請（專利權）人: 江蘇宏微科技股份有限公司
• 主分類號: H01L23/40
• 分類號: H01L23/40
• 代理公司: 常州市維益專利事務所 32211
• 代理人: 賈海芬

技術領域

本發明涉及一種功率模塊的封裝結構，屬于功率模塊技術領域。

背景技術

功率模塊主要包括覆金屬陶瓷基板和固定在覆陶瓷金屬基板其金屬層半導體芯片上，覆金屬陶瓷基板焊接在銅底板上，將覆陶瓷金屬基板封裝在外殼內，而電極端子引出外殼與外部設備連接，實現功率模塊的輸入和輸出。在半導體功率模塊在工作過程中，半導體芯片所產生的熱量通過銅底板迅速吸收，并通過其下部的散熱器上進行散熱。

但傳統功率模塊封裝技術是用一塊銅基板作為整個功率模塊組件的底板而進行封裝的，覆陶瓷金屬基板焊接在銅基板上，焊接層上會產生一定的應力或空洞，導致功率模塊存在很大的熱效應失效風險。同時也因銅基板與覆陶瓷金屬基板的熱膨脹系數不同，其自身的熱應力及機械應力都很大，長期使用存在很大的失效風險。再則，導熱硅脂填充銅底板與散熱器之間的空隙，芯片的熱量必須通過銅基板傳至散熱器上，散熱效果不能再提高。現有功率模塊的外殼是通過其四周的四個螺栓安裝在散熱器上，然后通過電極上的安裝孔來實現與驅動板母排的連接，這種安裝步驟相對比較繁瑣。

發明內容

本發明的目的是提供一種裝配簡單，降低制作成本，散熱可靠的功率模塊的封裝結構。

本發明為達到上述目的的技術方案是：一種功率模塊的封裝結構，包括外殼、散熱器以及驅動電路板和連接有半導體芯片的覆陶瓷金屬基板，其特征在于：所述的覆陶瓷金屬基板通過導熱膠固定在散熱器頂面，設置在散熱器上部的外殼罩在覆陶瓷金屬基板上，驅動電路板設置在外殼頂面，壓蓋設置在驅動電路板的頂部，至少一個螺栓穿過壓蓋、驅動電路板以及外殼和覆陶瓷金屬基板并旋接在散熱器的螺紋孔內，至少一個彈性體設置在外殼內，彈性體的一端頂在外殼上、另一端頂在覆陶瓷金屬基板上。

本發明直接將覆陶瓷金屬基板通過導熱膠固定在散熱器的頂面，取消了銅基板，采用無銅基板封裝結構，降低制作成本。本發明的螺栓穿過驅動電路板以及外殼而旋接在散熱器上，將驅動電路板、外殼以及覆陶瓷金屬基板和散熱器實現連接，同時通過外殼內設有的彈性體，在螺栓連接在散熱器上時，彈性體通過其彈力壓向覆陶瓷金屬基板，將覆陶瓷金屬基板壓向散熱器一側，確保功率模塊與散熱片之間能達到長期緊密接觸，將半導體芯片上的熱量通過覆陶瓷金屬基板傳至散熱器，能達到持續穩定的傳熱效果，提高散熱效率。本發明將螺栓連接在散熱器上，在外殼與散熱器連接的同時，通過外殼向彈性體施加壓力，故能將螺栓連接應力通過彈性體而被轉移至覆陶瓷金屬基板上，使外殼與覆陶瓷金屬基板彈性連接，比傳統的采用固定連接方式更具有柔軟性，能大大減小功率模塊的熱應力和機械應力。本發明通過螺栓壓板將驅動電路板、外殼以及覆陶瓷金屬基板一次安裝在散熱器上，外殼頂部支承驅動電路板，既保證了支承強度，又方便將功率模塊與驅動電路板結合在一起，大大提高了功率模塊的集成度,減少裝配工藝，同時也能通過減少焊接層來達到提高散熱效果以及減小熱失效的風險，尤其這種連接方式縮短了功率模塊的電信號傳輸路徑，從而使功率模塊自身及驅動器回路的寄生參數也大大縮小。本發明通過螺栓將功率模塊與散熱器、驅動電路板連接在一起，組裝簡單，即保障電器性能完整又能節省成本，簡化功率半導體模塊的生產裝配和終端客戶的使用。

附圖說明

下面結合附圖對本發明的實施例作進一步的詳細描述。

圖1是本發明功率模塊的封裝結構的立體結構示意圖。

圖2是本發明功率模塊的封裝結構的正視結構示意圖。

圖3是圖2的A-A剖視結構示意圖。

圖4是圖2的B-B的剖視結構示意圖。

其中：1—壓蓋，2—螺栓，3—驅動電路板，4—外殼，4-1—彈簧座，4-2—縱筋板，5—散熱器，6—覆陶瓷金屬基板，7—彈性體，8—信號端子。

具體實施方式

見圖1～4所示，本發明的功率模塊的封裝結構，包括外殼4、散熱器5以及驅動電路板3和連接有半導體芯片的覆陶瓷金屬基板6。本發明的覆陶瓷金屬基板6通過導熱膠固定在散熱器5頂面，設置在散熱器5上部的外殼4罩在覆陶瓷金屬基板6上，覆陶瓷金屬基板6上與至少兩個電極和多個信號端子8連接，各電極設置在外殼4上，通過電極與外部電路實現電路的輸入/輸出，而驅動電路板3設置在外殼頂面，通過各信號端子8與驅動電路板3連接，實現各信號的傳輸。