[發明專利]一種功率半導體模塊

在審

• 申請號: 202010535948.2
• 申請日: 2020-06-12
• 公開（公告）號: CN112289763A
• 公開（公告）日: 2021-01-29
• 發明（設計）人: 梁小廣
• 申請（專利權）人: 無錫利普思半導體有限公司
• 主分類號: H01L23/492
• 分類號: H01L23/492
• 代理公司: 北京國昊天誠知識產權代理有限公司 11315
• 代理人: 程爽

本發明提供一種功率半導體模塊，包括金屬底板、絕緣散熱材料層、芯片、綁定板、硅膠、外殼，所述綁定板包括銅板、銅帶，所述銅板通過焊接與銅帶連接，所述綁定板用于各部件的電路連接，所述金屬底板通過焊錫與絕緣散熱材料層連接，所述芯片通過焊錫與絕緣散熱材料層連接，所述芯片與銅帶連接，所述銅帶與絕緣散熱材料層連接。通過本發明，以解決現有技術存在的較厚的銅框架應用在功率半導體模塊封裝中冷熱變化時給芯片帶來的機械應力的問題。

技術領域

本發明涉及功率半導體模塊封裝技術領域，具體地說涉及一種功率半導體模塊。

背景技術

在電源、電力電子變換器應用中，功率半導體(IGBT，MOSFET，SiC，GaN等)器件因為被廣泛采用，在功率較大的場合下一般使用模塊的封裝形式。功率模塊主要由金屬底板、焊接層、DBC(雙面覆銅陶瓷基板)、AMB(箔釬焊的覆銅陶瓷基板)、絕緣散熱樹脂薄膜或者其他絕緣散熱材料、銅框架、外殼以及硅膠等組成，如圖2、圖3。銅的導電能力強可以減小導通電阻和寄生電感，同時銅框架和芯片的接觸面積大，并且熱膨脹系數為16.9x10^-6/K，遠低于鋁(熱膨脹系數為23x10^-6/K)，更加接近芯片(熱膨脹系數為2x10^-6/K到4x10^-6/K),這樣可以增強功率循環壽命。銅框架結合的方式也有一系列的缺點，第一，銅框架一般為使用專用模具，沖壓制造，成本較高。第二，為了減小導通電阻，必須使用比較厚的銅框架，但是比較厚的銅框架可能與芯片的接觸面在冷熱變化時給芯片帶來比較大的機械應力，嚴重時引起芯片破裂損壞。第三，多個芯片在連接到DBC或者其他絕緣散熱材料的時候，各個芯片所在位置可能產生偏差，而銅框架一經加工就無法調整各個接觸面的位置，可能在加工時產生位置偏移，帶來不良品，為了減小不良需要精確的芯片和框架的定位工藝。

發明內容

本發明提供一種功率半導體模塊，以解決現有技術存在的較厚的銅框架應用在功率半導體模塊封裝中冷熱變化時給芯片帶來的機械應力的問題。

為解決上述技術問題，本發明提供一種功率半導體模塊，包括金屬底板、絕緣散熱材料層、芯片、綁定板、硅膠、外殼，所述綁定板包括銅板、銅帶，所述銅板通過焊接與銅帶連接，所述綁定板用于各部件的電路連接，所述金屬底板通過焊錫與絕緣散熱材料層連接，所述芯片通過焊錫與絕緣散熱材料層連接，所述芯片與銅帶連接，所述銅帶與絕緣散熱材料層連接。

所述外殼與金屬底板通過點膠工藝連接。

所述硅膠填充于外殼內，防腐防潮，保護內部電路，對內部各部件進行高壓隔離。

所述銅板通過激光焊接、超音波焊接與銅帶連接。

所述芯片通過焊接或者燒結與銅帶連接，所述銅帶通過焊接或者燒結與絕緣散熱材料層連接。

本發明帶來的有益效果：一、與現有技術相比，本發明的功率半導體模塊里，與芯片接觸的銅帶在冷熱變化時，給芯片帶來的機械應力小，不會引起芯片破裂損壞，電路的大部分電流通過較厚的銅板，大大減少導通電阻，也降低了寄生電感；二、可以根據芯片的偏差位置，可以通過調節銅帶的位置來補償芯片的位置偏差，減低了對定位工藝的要求，意味著簡化加工工藝，同時提高了產品生產的良率。

附圖說明

圖1是根據本發明實施例的功率半導體模塊的整體結構示意圖

圖2是使用銅框架的功率半導體模塊的整體結構示意圖

圖3是使用銅框架的功率半導體模塊的示意圖

圖4是根據本發明實施例的功率半導體模塊的部分結構示意圖一

圖5是根據本發明實施例的綁定板的結構示意圖一

圖6是根據本發明實施例的綁定板的結構示意圖二