[發明專利]一種集成在散熱基板上的雙面焊接單面散熱功率模塊

在審

• 申請號: 201610135199.8
• 申請日: 2016-03-10
• 公開（公告）號: CN105655306A
• 公開（公告）日: 2016-06-08
• 發明（設計）人: 陳燁;姚禮軍
• 申請（專利權）人: 嘉興斯達半導體股份有限公司
• 主分類號: H01L23/367
• 分類號: H01L23/367;H01L23/373;H01L23/492
• 代理公司: 杭州九洲專利事務所有限公司 33101
• 代理人: 翁霽明

1.一種集成在散熱基板上的雙面焊接單面散熱功率模塊，它主要包括散熱基板（1）、絕緣基板（2）、絕緣柵雙極型晶體管以及二極管的芯片部分（3）、硅凝膠（4）、功率端子（5）、銅片（6）、信號端子（7）、塑料外殼（8）、鋁線（9）；絕緣柵雙極型晶體管以及二極管的芯片部分（3）一面通過軟鉛焊焊接在絕緣基板（2）導電銅層上；另一面各絕緣柵雙極型晶體管以及二極管的芯片部分（3）之間、各絕緣柵雙極型晶體管以及二極管的芯片部分（3）與絕緣基板（2）相應的導電層之間分別通過銅片（6）以及軟釬焊焊接工藝實現電氣連接；各絕緣柵雙極型晶體管芯片部分（3）的信號端與注塑在塑料外殼（8）中的信號端子（7）通過鋁線（9）鍵合來實現電氣連接；功率端子（5）通過超聲波焊接在絕緣基板（2）導電銅層上；絕緣基板（2）通過軟釬焊直接焊接或集成在散熱基板（1）上；塑料外殼（8）和絕緣基板（2）通過密封膠粘接，同時塑料外殼（8）配合螺絲連接于散熱基板（1）；絕緣柵雙極型晶體管以及二極管的芯片部分（3）、絕緣基板（2）、功率端子（5）、銅片（6）、信號端子（7）、鋁線（9）各自覆蓋有絕緣硅凝膠（4）以提高各元件之間的耐壓。

2.根據權利要求1所述的集成在散熱基板上的雙面焊接單面散熱功率模塊，其特征在于所述的絕緣柵雙極型晶體管以及二極管的芯片部分（3）和絕緣基板（2）通過焊接方式連接，此焊接采用Snpb、SnAg、SnAgCu和PbSnAg中含Sn焊接材料之一，焊接最高溫度控制在100—400℃之間；

所述的絕緣柵雙極型晶體管以及二極管的芯片部分（3）表層電鍍有銅或銀可焊接金屬材料層；

所述的銅片（6）采用純銅或銅合金材料，它通過焊接方式連接于絕緣柵雙極型晶體管以及二極管的芯片部分（3）和絕緣基板（2）之間；此焊接采用Snpb、SnAg,、SnAgCu和PbSnAg中含Sn焊接材料之一，焊接最高溫度控制在100°到400°之間；

所述的功率端子（5）和信號端子（7）采用純銅或者銅合金材料制成，表層裸銅或者電鍍金、鎳或錫可焊接金屬材料；所述功率端子（5）通過超聲波焊焊接于絕緣基板（2）導電銅層上。

3.根據權利要求1或2所述的集成在散熱基板上的雙面焊接單面散熱功率模塊，其特征在于所述的絕緣基板（2）分上、中、下三層結構層，上下結構層采用純銅材料，中層結構層采用陶瓷材料；絕緣基板（2）通過焊接方式連接于散熱基板（1）上，此焊接采用Snpb、SnAg、SnAgCu和PbSnAg中含Sn焊接材料之一，焊接最高溫度控制在100—400℃之間。

4.根據權利要求1所述的集成在散熱基板上的雙面焊接單面散熱功率模塊，其特征在于所述的鋁線（9）采用純鋁或鋁合金材料制成，它通過超聲波焊接方式被鍵合連接于絕緣柵雙極型晶體管以及二極管的芯片部分（3）信號端區域、絕緣基板（2）導電銅層和信號端子（7）之間；

所述的塑料外殼（8）采用PBT、PPS和尼龍耐高溫和絕緣性能良好的塑料制成。

5.根據權利要求3所述的集成在散熱基板上的雙面焊接單面散熱功率模塊，其特征在于所述的散熱基板（1）采用純鋁或鋁合金材料制成，其上表面中間區域設置有表面鍍鎳的焊接區域凸起，有利于絕緣基板（2）和散熱基板（1）焊接；所述散熱基板（1）的下表面帶散熱針，并以一定距離交錯排布，有利于在風冷或者水冷環境下增強流體湍流強度，帶走更多熱量。

6.根據權利要求1或2所述的集成在散熱基板上的雙面焊接單面散熱功率模塊，其特征在于所述的功率端子（5）和信號端子（7）局部被注塑外殼（8）注塑包裹；所述的功率端子分布于模塊的兩邊，信號端子分布于模塊四條注塑邊上。