一种带散热功能的功率模块制造技术

本实用新型专利技术涉及一种带散热功能的功率模块，包括散热外壳和功率模块单元，各第一半导体芯片、各第二半导体及信号端和电极焊接固定在下层DBC基板上并由下层DBC基板上阻焊层隔离，上层DBC基板通过上焊料孔内的焊料与下层DBC基板的下焊料孔内的焊料热焊固定并形成电路的连接，上层DBC基板与下层DBC基板四周边通过绝缘材料塑封形成固定外壳，各信号端和各电极端伸出固定外壳；功率模块单元插接在散热外壳上的腔体并与散热外壳固定。本实用新型专利技术结构合理，有效减少寄生电感，提高模块的可靠性，将散热外壳置于强制风冷或水冷的通道内对功率模块单元全方位的冷却散热，大大提高散热效率。

Power module with heat radiation function

The utility model relates to a power module with heat radiation function, including shell cooling and power module, the first semiconductor chip, the second semiconductor and signal terminal and fixed on the lower electrode welding on DBC substrate and DBC substrate solder from the lower layer of isolation, the upper DBC substrate through solder solder solder under thermal welding hole and the lower layer on the DBC substrate solder hole in the fixed form and the connection of the circuit, the upper and lower DBC substrate DBC substrate four through an insulating material surrounding the plastic forming fixed shell, each signal terminal and each electrode end extending out of the fixed shell; the power module unit is inserted in the cavity of the shell and fixed with heat radiating shell. The utility model has the advantages of reasonable structure, effectively reduce the parasitic inductance, improve the reliability of the module, the radiating shell in forced air cooling or water cooling channel of cooling power module unit full range, greatly improve the efficiency of heat dissipation.

【技术实现步骤摘要】
一种带散热功能的功率模块
本技术涉及一种带散热功能的功率模块，属于功率模块

技术介绍
功率半导体模块是一种标准外形尺寸和非标准外形尺寸模块产品。功率半导体模块应用于汽车领域，大电流，大功率，必须做到散热快、热阻小、安装便捷、体积小。随着技术的发展，现在对功率模块的功率密度和可靠性能的要求在逐年提高，而现有的功率模块的结构存在一个较大瓶颈是：功率器件的功率越来越高，半导体芯片的功耗也在逐渐增加，往往半导体芯片所产生的热量也越来越大，如半导体芯片的热量不及时散出，会严重影响功率模块的工作性能。而目前功率模块大都采用单面与散热器连接，而单面无法实现快速散热。再则由于半导体芯片采用铝丝键合，不仅会影响到使用的可靠性，而且无法进一步减少寄生电感，会影响开关损耗，限制了开关频率的提高，因此应用到大功率电机需求就非常困难。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种结构合理，有效减少寄生电感，提高模块的可靠性，并能大大提高散热效率的一种带散热功能的功率模块。本技术为达到上述目的的技术方案是：一种带散热功能的功率模块，其特征在于：包括散热外壳和功率模块单元，所述的功率模块单元包括上层DBC基板、下层DBC基板、多个第一半导体芯片、多个第二半导体芯片以及信号端和电极，各第一半导体芯片、各第二半导体芯片以及信号端和电极焊接固定在下层DBC基板上并由下层DBC基板上的下阻焊层隔离，所述上层DBC基板的上阻焊层对应于各第一半导体芯片、各第二半导体芯片及下层DBC基板设有上焊料孔，上层DBC基板通过上焊料孔内的焊料与各第一半导体芯片、各第二半导体芯片及下层DBC基板的下焊料孔内的焊料热焊固定并形成电路的连接，且上层DBC基板与下层DBC基板的四周边通过绝缘材料塑封形成固定外壳，上层DBC基板的底板和下层DBC基板的底板位于固定外壳的两端面，信号端和电极伸出固定外壳；所述的散热外壳包括用于放置功率模块单元的腔体和外周外凸的多个散热柱，功率模块单元插接在散热外壳的腔体并与散热外壳固定，上层DBC基板的底板和下层DBC基板的底板与散热外壳贴合，电极和信号端位于固定外壳外部。本技术功率模块单元采用上层DBC基板和下层DBC基板结构，将各第一半导体芯片、各第二半导体芯片以及电极端及信号端焊接在下DBC基板上，并由下层DBC基板上的下阻焊层隔离，而上层DBC基板的阻焊层对应于各第一半导体芯片、各第二半导体芯片以及下层DBC基板设有上焊料孔，上层DBC基板通过上焊料孔内的焊料与各第一半导体芯片、各第二半导体芯片以及下层DBC基板的下焊料孔内的焊料热焊固定并形成电路的连接，因此通过焊料焊接而取代铝丝键合，有效减少寄生电感，提高模块的可靠性，同时节省成本，简化了加工工序。本技术上层DBC基板与下层DBC基板采用绝缘材料将四周边塑封形成固定外壳，通过对上层DBC基板与下层DBC基板进行塑封而进行组装密封，做到电气隔离和保护作用。本技术散热外壳包括用于放置功率模块单元的腔体及外周外凸的多个散热柱，可将功率模块单元插接在散热外壳上的腔体并与散热外壳固定，由于上层DBC基板的底板及下层DBC基板上的底板位于固定外壳的两面与散热外壳贴合，将散热外壳置于强制风冷或水冷的通道内进行冷却，实现散热外壳对功率模块单元全方位的冷却散热，与传统的散热方法相比，能成倍提升散热速度而提高散热效率，保证了功率模块高效可靠的长时间使用，提高功率模块的使用寿命。本技术将功率模块单元是固封在散热外壳上，并能通过散热外壳上散热柱来增加散热面积，而功率模块单元直接插入在散热外壳的方式安装，不需要开定位孔，安装方便。附图说明下面结合附图对本技术的实施例作进一步的详细描述。图1是本技术一种带散热功能的功率模块的结构示意图。图2是本技术功率模块单元的结构示意图。图3是2的后视结构示意图。图4是本技术下层DBC基板的结构示意图。图5是本技术上层DBC基板的结构示意图。图6是本技术散热外壳的结构示意图。其中：1—信号端，1-1—门极信号端，1-2—发射极信号端，2—电极，2-1—发射极，2-2—公共电极，2-3—集电极，3—散热外壳，3-1—散热柱，3-2—腔体，3-3—限位环台，4—固定外壳，5—上层DBC基板，5-1—门极信号引出部分，5-2—公共电极引出部分，6—下层DBC基板，6-1—门极信号区域，6-2—发射极信号区域，6-3—发射极区域，6-4—公共电极区域，6-5—集电极区域，6-6—门极信号引出部分，6-7—公共电极端引出部分，7—第二半导体芯片，8—第一半导体芯片，9—下阻焊层，9-1—下焊料孔，10—上阻焊层，10-1—上焊料孔。具体实施方式见图1～6所示，本技术一种带散热功能的功率模块，包括散热外壳3和功率模块单元。见图1～5所示，本技术功率模块单元包括上层DBC基板5、下层DBC基板6、多个第一半导体芯片8、多个第二半导体芯片7以及信号端1和电极2，本技术第一半导体芯片8采用MOS管、IGBT或晶闸管，而第二半导体芯片7采用二极管芯片或FRED芯片，各第一半导体芯片8、各第二半导体芯片7以及信号端1和电极2焊接固定在下层DBC基板6上并由下层DBC基板6上的下阻焊层9隔离，下层DBC基板6上印刷有版图，将第一半导体芯片8及第二半导体芯片7以及信号端1和电极2焊接在下层DBC基板6上对应的芯片区域、信号区域和电极区域内并由下阻焊层9隔离。见图2～5所示，本技术上层DBC基板5上具有上阻焊层10，上层DBC基板5的上阻焊层10对应于各第一半导体芯片8、各第二半导体芯片7以及下层DBC基板6设有上焊料孔10-1，上层DBC基板5通过上焊料孔10-1内的焊料与各第一半导体芯片8、各第二半导体芯片7及下层DBC基板6的下焊料孔9-1内的焊料热焊固定并形成电路的连接。见图1～5所示，本技术信号端1包括门极信号端1-1和发射极信号端1-2，下层DBC基板6的下阻焊层9在门极信号引出部分6-6设有多个下焊料孔9-1，上层DBC基板5的上阻焊层10上在门极信号引出部分5-1设有对应的上焊料孔10-1，上层DBC基板5通过上焊料孔10-1内的焊料与下层DBC基板6上的下焊料孔9-1内的焊料热焊固定，使门极信号引出部分导通，并与焊接在下层DBC基板6上的门极信号区域6-1上的门极信号端1-1相连，通过门极信号端1-1与外部电路连接。见图4、5所示，本技术上层DBC基板5的上阻焊层10的上焊料孔10-1内的焊料与各第一半导体芯片8的发射极信号及各第二半导体芯片7的发射极信号焊接导通，通过焊接在下层DBC基板6发射极信号区域6-2上的发射极信号端1-2与外部电路连接。见图4、5所示，本技术电极2包括中部的公共电极2-2以及其两侧的发射极2-1和集电极2-3，下层DBC基板6的下阻焊层9在公共电极端引出部分6-7上设有下焊料孔9-1，上层DBC基板5的上阻焊层10上在公共电极引出部分5-2设有对应的上焊料孔10-1，上层DBC基板5通过上焊料孔10-1内的焊料与下层DBC基板6的下焊料孔9-1内的焊料热焊固定，使公共电极端引出部分导通，公共电极2-2焊接在下层DBC基板6的公共电极区域6-4并与公共本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带散热功能的功率模块，其特征在于：包括散热外壳(3)和功率模块单元，所述的功率模块单元包括上层DBC基板(5)、下层DBC基板(6)、多个第一半导体芯片(8)、多个第二半导体芯片(7)以及信号端(1)和电极(2)，各第一半导体芯片(8)、各第二半导体芯片(7)以及信号端(1)和电极(2)焊接固定在下层DBC基板(6)上并由下层DBC基板(6)上的下阻焊层(9)隔离，所述上层DBC基板(5)的上阻焊层(10)对应于各第一半导体芯片(8)、各第二半导体芯片(7)及下层DBC基板(6)设有上焊料孔(10‑1)，上层DBC基板(5)通过上焊料孔(10‑1)内的焊料与各第一半导体芯片(8)、各第二半导体芯片(7)及下层DBC基板(6)的下焊料孔(9‑1)内的焊料热焊固定并形成电路的连接，且上层DBC基板(5)与下层DBC基板(6)的四周边通过绝缘材料塑封形成固定外壳(4)，上层DBC基板(5)的底板和下层DBC基板(6)的底板位于固定外壳(4)的两端面，信号端(1)和电极(2)伸出固定外壳(4)；所述的散热外壳(3)包括用于放置功率模块单元的腔体(3‑2)和外周外凸的多个散热柱(3‑1)，功率模块单元插接在散热外壳(3)的腔体(3‑2)并与散热外壳(3)固定，上层DBC基板(5)的底板和下层DBC基板(6)的底板与散热外壳(3)贴合，电极(2)和信号端(1)位于固定外壳(4)外部。...

【技术特征摘要】
1.一种带散热功能的功率模块，其特征在于：包括散热外壳(3)和功率模块单元，所述的功率模块单元包括上层DBC基板(5)、下层DBC基板(6)、多个第一半导体芯片(8)、多个第二半导体芯片(7)以及信号端(1)和电极(2)，各第一半导体芯片(8)、各第二半导体芯片(7)以及信号端(1)和电极(2)焊接固定在下层DBC基板(6)上并由下层DBC基板(6)上的下阻焊层(9)隔离，所述上层DBC基板(5)的上阻焊层(10)对应于各第一半导体芯片(8)、各第二半导体芯片(7)及下层DBC基板(6)设有上焊料孔(10-1)，上层DBC基板(5)通过上焊料孔(10-1)内的焊料与各第一半导体芯片(8)、各第二半导体芯片(7)及下层DBC基板(6)的下焊料孔(9-1)内的焊料热焊固定并形成电路的连接，且上层DBC基板(5)与下层DBC基板(6)的四周边通过绝缘材料塑封形成固定外壳(4)，上层DBC基板(5)的底板和下层DBC基板(6)的底板位于固定外壳(4)的两端面，信号端(1)和电极(2)伸出固定外壳(4)；所述的散热外壳(3)包括用于放置功率模块单元的腔体(3-2)和外周外凸的多个散热柱(3-1)，功率模块单元插接在散热外壳(3)的腔体(3-2)并与散热外壳(3)固定，上层DBC基板(5)的底板和下层DBC基板(6)的底板与散热外壳(3)贴合，电极(2)和信号端(1)位于固定外壳(4)外部。2.根据权利要求1所述的一种带散热功能的功率模块，其特征在于：所述的信号端(1)包括门极信号端(1-1)和发射极信号端(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：张正义，麻长胜，王晓宝，赵善麒，
申请(专利权)人：江苏宏微科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32