[發明專利]一種大電流功率半導體模塊

有效

• 申請號: 201510036757.0
• 申請日: 2015-01-26
• 公開（公告）號: CN105428342B
• 公開（公告）日: 2019-02-12
• 發明（設計）人: 孫偉;楊成標;劉婧;邢雁;李新安;王維;孫婭男;周霖
• 申請（專利權）人: 湖北臺基半導體股份有限公司
• 主分類號: H01L25/07
• 分類號: H01L25/07;H01L23/367;H01L23/48
• 代理公司: 襄陽嘉琛知識產權事務所 42217
• 代理人: 嚴崇姚

本發明的名稱為一種大電流功率半導體模塊。屬于功率半導體器件技術領域。它主要是解決現有安裝外形的功率半導體模塊通態電流不夠的問題。它的主要特征是：包括散熱底板、外殼、絕緣導熱片、第一、第二折彎電極、電極、第一、第二半導體芯片、塑膠緊固件、門極組件以及內填充的硅凝膠或硅凝橡膠層；第一、第二半導體芯片鉬片面均為朝下的正裝方式；第一折彎電極、第二折彎電極、電極均為片狀結構電極，其與第一半導體芯片、第二半導體芯片陰極接觸部分增加了凸起臺面，且為一次沖壓成型的電極。本發明具有使功率半導體模塊通流能力高的特點，能夠滿足交直流電機、整流電源、變頻器、電焊機等設備中對功率半導體模塊外形尺寸小且通流能力高的需求。

技術領域

本發明屬于功率半導體器件技術領域。具體涉及一種在生產和制作過程中結構和性能大幅度改善的大電流功率半導體模塊。

背景技術

目前，大電流模塊產品結構大都由散熱底板11、兩片絕緣導熱片3、塑料外殼12、第二半導體芯片8、第一半導體芯片4、兩個壓塊13、兩個圓電極14、公共引出電極15、門極組件10、緊固件、以及內填充的硅凝（橡）膠層等組成，如圖2所示，這種結構中芯片裝配方式采用第二半導體芯片8正裝（鉬片面朝下）而第一半導體芯片4反裝（鉬片面朝上），而第一半導體芯片4到散熱底板的距離比第二半導體芯片8正裝到散熱底板的距離要遠，第一半導體芯片4要經過壓塊13再到散熱底板11，因此反裝的第一半導體芯片4散熱能力較正裝芯片8差一些，從而導致此結構產品整體通流能力下降。另外，此結構輸出端子采用圓電極14結構，其與客戶導電排的接觸面為圓形，接觸面較小，接觸阻抗較大，影響此結構產品通流能力。隨著交直流電機、整流電源、變頻器、電焊機等領域的飛速發展，客戶對功率半導體模塊通態電流的要求越來越高。若客戶需求高通流能力的功率半導體模塊，則推薦其選用高電流檔位的模塊，其裝配更大直徑的芯片，外形尺寸大，成本太高。若功率半導體模塊采用本發明的折彎電極結構（如圖1中電極7所示），就能很好地解決上述問題。

發明內容

本發明的目的就是針對上述不足之處而提供一種結構和性能改善的大電流功率半導體模塊，能夠滿足交直流電機、整流電源、變頻器、電焊機等設備中對功率半導體模塊外形尺寸小且通流能力高的需求。

一種大電流功率半導體模塊，包括散熱底板、外殼下蓋、外殼上蓋、絕緣導熱片、第一折彎電極、第二折彎電極、電極、第一半導體芯片、第二半導體芯片、塑膠緊固件、門極組件以及內填充的硅凝膠或硅凝橡膠層，其特征是：所述的第一半導體芯片和第二半導體芯片鉬片面均朝下，兩個半導體芯片均采用正裝方式，芯片散熱能力原來結構模塊增強，模塊產品通流能力增強；所述的第一折彎電極、第二折彎電極、電極均為片狀結構電極，其與客戶導電排接觸面大，模塊產品接觸優良通流能力增強；所述的第一折彎電極、第二折彎電極、電極在其與第一半導體芯片、第二半導體芯片陰極接觸部分增加了凸起臺面，替代原模塊設計中園電極和壓塊，減少了原模塊設計中電極和壓塊之間的接觸壓降，從而降低模塊的壓降；所述的第一折彎電極、第二折彎電極、電極為一次沖壓成型的電極，采用一次沖壓免折工藝，不僅避免了二次折彎造成的電極面不平整的問題，而且減少了模塊產品生產效率。

本發明的技術解決方案中所述的散熱底板為T2材質的散熱底板，且表面光潔度為△8，采用研磨拋光工藝加工，表面粗糙度較原模塊設計中的散熱底板（由設備精車而成）小，散熱底板與散熱器間接觸得更緊密，散熱能力增強。

本發明的技術解決方案中所述的外殼為由外殼下蓋2、外殼上蓋16組成，為PBT或者PPS材質的外殼，外殼下蓋與外殼上蓋之間設有推拉式封閉結構，采用此新穎的推拉式結構，易于安裝和維修。

本發明的技術解決方案中所述的第一半導體芯片、第二半導體芯片為直徑Ф20-40mm的電力電子功率裝置用可控硅或整流管芯片，其直徑與圓電極結構中的芯片直徑相同或更大。

本發明的技術解決方案中所述的第一半導體芯片、第二半導體芯片為兩個芯片串聯的可控硅芯片或整流管芯片。