[發明專利]一種功率模塊芯片電極連接結構

有效

• 申請號: 201410694909.1
• 申請日: 2014-11-27
• 公開（公告）號: CN105633065B
• 公開（公告）日: 2019-01-08
• 發明（設計）人: 蔣云富;常桂欽;劉國友;竇澤春;彭勇殿;陳燕平;黃南
• 申請（專利權）人: 株洲南車時代電氣股份有限公司
• 主分類號: H01L25/07
• 分類號: H01L25/07;H01L23/48
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 趙洪;周長清

本發明公開了一種功率模塊芯片電極連接結構，包括襯底，所述襯底上的芯片電極區設有用來實現芯片電極連接的端子排組件，所述襯底的芯片電極區通過芯片彈性連接組件完成芯片電極與端子排組件之間的彈性連接。本發明具有可降低芯片串并聯過程中的雜散電感、降低組裝成本、提高功率模塊可靠性等優點。

技術領域

本發明主要涉及到功率模塊的設計領域，特指一種功率模塊芯片電極連接結構。

背景技術

隨著功率模塊技術的發展，功率模塊朝著高功率密度、低損耗、高可靠性的方向飛速發展。芯片作為功率開關器件，是功率模塊的核心部件，通常需要通過并聯或者串聯以實現功率模塊電壓電流要求。同時，芯片電極作為開關器件功率端子輸出源，需要實現功率電流傳輸。

傳統的功率模塊芯片串、并聯通常采用綁定線焊接和柔性連接這兩種方式的方式來實現。

綁定線焊接方式是目前IGBT功率模塊芯片電極普遍采用的接觸方式，其可實現芯片之間串、并聯電流導通。但由于焊接疲勞存在，其綁定線在長期運行中可能會導致脫落，對功率模塊的可靠性存在不利影響。同時，對于高開關頻率模塊，綁定線存在較高電感值，從而IGBT芯片與二極管之間存在較高的雜散電感，易導致過高的開關損耗及電流振蕩。由于綁定線一般采用比較細的鋁線，其上面存在一定的壓降，因而會產生較高的功率損耗，對功率模塊可靠性產生不利影響。芯片電極功率電流傳輸通過芯片也是通過綁定線焊接至襯板，通過母排實現電流傳輸。

柔性連接方式主要是采用柔性箔取代綁定性，與采用綁定線系的系統不同的是，該芯片的上部和底部具有相同的金屬化層（如銀層），這意味著芯片頂部和底部的高可靠燒結層與電流路徑廣泛連接。但由于采用銀層金屬化層，增加了產品成本。

發明內容

本發明要解決的技術問題就在于：針對現有技術存在的技術問題，本發明提供一種可降低芯片串并聯過程中的雜散電感、降低組裝成本、提高功率模塊可靠性的功率模塊芯片電極連接結構。

為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：

一種功率模塊芯片電極連接結構，包括襯底，所述襯底上的芯片電極區設有用來實現芯片電極連接的端子排組件，所述襯底的芯片電極區通過芯片彈性連接組件完成芯片電極與端子排組件之間的彈性連接。

作為本發明的進一步改進：所述芯片彈性連接組件包括彈性接觸體緊固框和彈性接觸體，所述彈性接觸體緊固框與端子排組件進行連接，所述彈性接觸體與芯片電極區形成彈性連接配合。

作為本發明的進一步改進：所述彈性接觸體緊固框與端子排組件中的端子排之間通過過盈配合連接。

作為本發明的進一步改進：所述彈性接觸體采用彈性梳狀結構。

作為本發明的進一步改進：所述彈性接觸體的壓接區為芯片上表面。

作為本發明的進一步改進：所述襯底包括上管和下管，所述上管包括上管FRD和上管IGBT，所述下管包括下管FRD和下管IGBT。

作為本發明的進一步改進：所述襯底的壓接區包含DC+壓接區、DC-區及AC壓接區。

作為本發明的進一步改進：所述端子排組件包括端子排+、端子排交流和端子排-。

作為本發明的進一步改進：所述三個端子排為一個模塊化的整體。

便于組裝，易實現標準化生產，降低制造成本。

與現有技術相比，本發明的優點在于：

1、本發明的功率模塊芯片電極連接結構，采用免焊接工藝，可有效提高功率模塊可靠性，降低芯片串、并聯過程中的雜散電感，同時芯片與彈性接觸裝置采用模塊設計思路，可有效降低制造成本。