一种车用级高可靠功率模块制造技术

一种车用级高可靠功率模块，包括绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分、绝缘基板、功率端子、信号端子、铝线、塑料外壳、硅凝胶、热敏电阻、功率基板，绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分、信号端子分别通过锡焊焊接在绝缘基板的导电铜层上；功率端子通过超声波焊接在绝缘基板的导电铜层上；所述绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分之间、绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分与绝缘基板相应的导电层之间均通过铝线键合实现电气连接；塑料外壳和绝缘基板通过密封胶粘接，同时配合螺丝连接；置于塑料外壳内的绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分、绝缘基板、功率端子、信号端子、铝线、热敏电阻均通过覆盖有以提高各原件之间耐压的绝缘硅凝胶。

【技术实现步骤摘要】
一种车用级高可靠功率模块
本专利技术涉及功率模块的设计、封装和车用，具体地说是一种新型车用级高可靠功率模块，属于电力电子学领域。
技术介绍
目前绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块在变频器、逆变焊机、感应加热、轨道交通以及风能、太阳能发电、新能源汽车等领域的应用越来越广泛，特别是功率模块，因此也对功率模块的结构和电路可靠性、集成度要求更高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种能有效提高结构和电路可靠性和集成度的车用级高可靠功率模块。本专利技术的目的是通过如下技术方案来完成的，一种车用级高可靠功率模块，包括绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分、绝缘基板、功率端子、信号端子、铝线、塑料外壳、硅凝胶、热敏电阻、功率基板，绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分、信号端子分别通过锡焊焊接在绝缘基板的导电铜层上；功率端子通过超声波焊接在绝缘基板的导电铜层上；所述绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分之间、绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分与绝缘基板相应的导电层之间均通过铝线键合实现电气连接；塑料外壳和绝缘基板(DBC)通过密封胶粘接，同时配合螺丝连接；置于塑料外壳内的绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分、绝缘基板、功率端子、信号端子、铝线、热敏电阻均通过覆盖有以提高各原件之间耐压的绝缘硅凝胶。作为优选：所述的功率端子和信号端子采用纯铜或者铜合金材料，表层裸铜或者电镀金、镍、锡可焊接金属材料之一；所述的塑料外壳采用PBT、PPS、尼龙这些耐高温、绝缘性能良好的塑料制成；所述的功率端子通过注塑镶件工艺被注塑外壳注塑包裹；铝线采用纯铝或铝合金材料制成，并通过超声波方式被键合连接于绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分和绝缘基板。作为优选：所述的绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分和绝缘基板通过采用SnPb、SnAg,、SnAgCu、PbSnAg中含Sn焊接材料之一焊接连接，且焊接最高温度控制在100°到400°之间；所述的功率端子与绝缘基板通过采用SnPb、SnAg、SnAgCu、PbSnAg中含Sn焊接材料之一超声波或者焊接连接，且焊接最高温度控制在100°到400°之间；所述的信号端子与绝缘基板通过采用SnPb、SnAg,、SnAgCu、PbSnAg中含Sn焊接材料之一焊接连接，且焊接最高温度控制在100°到400°之间；所述的热敏电阻和绝缘基板通过通过采用SnPb、SnAg,、SnAgCu、PbSnAg中含Sn焊接材料之一焊接连接，且焊接最高温度控制在100°到400°之间；作为优选：所述的功率端子分布于模块的两边，信号端子分布于绝缘基板上方区域；所述的绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分、绝缘基板、热敏电阻、功率端子、超声波键合区域、信号端子底座焊接区域、铝线上面覆盖有用绝缘性涂料构成的、用于提高各器件相互之间绝缘耐压的硅凝胶。本专利技术的优点是：采用注塑外壳局部注塑包裹功率端子，提高功率端子抗击热应力和外部安装引力，提高功率端子整体牢固性。通过功率端子以及信号端子和绝缘基板(DBC)直接超声波焊接，消除传统工艺端子焊接的疲劳缺陷，提高功率端子以及信号端子和绝缘基板(DBC)连接的可靠性，制造高可靠绝缘栅双极型晶体管模块。同时通过信号端子直接焊接与绝缘基板(DBC)相应的导电层之上，在保证电流等级的前提下进一步缩减可模块体积，提高模块集成度。附图说明图1为车用级高可靠功率模块的电路结构示意图。图2为车用级高可靠功率模块的示意图。图3为车用级高可靠功率模块的局部放大示意图。图4为车用级高可靠功率模块的功率基板示意图。图5为车用级高可靠功率模块的内部布局示意图。具体实施方式下面结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明。图1-5所示，本专利技术所述的一种车用级高可靠功率模块，包括绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分3、绝缘基板2、功率端子5、信号端子7、铝线6、塑料外壳8、硅凝胶4、热敏电阻9、功率基板1，绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分3、信号端子7分别通过锡焊焊接在绝缘基板2的导电铜层上；功率端子5通过超声波焊接在绝缘基板2的导电铜层上；所述绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分3之间、绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分3与绝缘基板2相应的导电层之间均通过铝线6键合实现电气连接；塑料外壳8和绝缘基板(DBC)2通过密封胶粘接，同时配合螺丝连接；置于塑料外壳8内的绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分3、绝缘基板2、功率端子5、信号端子7、铝线6、热敏电阻9均通过覆盖有以提高各原件之间耐压的绝缘硅凝胶4。图中所示：所述的功率端子5和信号端子7采用纯铜或者铜合金材料，表层裸铜或者电镀金、镍、锡可焊接金属材料之一；所述的塑料外壳8采用PBT、PPS、尼龙这些耐高温、绝缘性能良好的塑料制成；所述的功率端子5通过注塑镶件工艺被注塑外壳8注塑包裹；铝线6采用纯铝或铝合金材料制成，并通过超声波方式被键合连接于绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分3和绝缘基板2。本专利技术所述的绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分3和绝缘基板2通过采用SnPb、SnAg,、SnAgCu、PbSnAg中含Sn焊接材料之一焊接连接，且焊接最高温度控制在100°到400°之间；所述的功率端子5与绝缘基板2通过采用SnPb、SnAg、SnAgCu、PbSnAg中含Sn焊接材料之一超声波或者焊接连接，且焊接最高温度控制在100°到400°之间；所述的信号端子7与绝缘基板2通过采用SnPb、SnAg,、SnAgCu、PbSnAg中含Sn焊接材料之一焊接连接，且焊接最高温度控制在100°到400°之间；所述的热敏电阻9和绝缘基板2通过通过采用SnPb、SnAg,、SnAgCu、PbSnAg中含Sn焊接材料之一焊接连接，且焊接最高温度控制在100°到400°之间；本专利技术所述的功率端子5分布于模块的两边，信号端子7分布于绝缘基板2上方区域；所述的绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分3、绝缘基板2、热敏电阻9、功率端子5、超声波键合区域、信号端子7底座焊接区域、铝线6上面覆盖有用绝缘性涂料构成的、用于提高各器件相互之间绝缘耐压的硅凝胶4。本专利技术通过注塑外壳8局部注塑包裹功率端子5，提高功率端子5抗击热应力和外部安装引力，提高功率端子5整体牢固性。通过功率端子5以及信号端子7和绝缘基板(DBC)直接超声波焊接的方法，消除传统工艺端子焊接的疲劳缺陷，提高功率端子5以及信号端子7和绝缘基板(DBC)连接的可靠性，制造高可靠绝缘栅双极型晶体管模块。同时通过信号端子7直接焊接与绝缘基板(DBC)2相应的导电层之上，在保证电流等级的前提下进一步缩减模块体积，提高模块集成度。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种车用级高可靠功率模块，包括绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分(3)、绝缘基板(2)、功率端子(5)、信号端子(7)、铝线(6)、塑料外壳(8)、硅凝胶(4)、热敏电阻(9)、功率基板(1)，其特征在于：绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分(3)、信号端子(7)分别通过锡焊焊接在绝缘基板(2)的导电铜层上；功率端子(5)通过超声波焊接在绝缘基板(2)的导电铜层上；所述绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分(3)之间、绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分(3)与绝缘基板(2)相应的导电层之间均通过铝线(6)键合实现电气连接；塑料外壳(8)和绝缘基板(2)通过密封胶粘接，同时配合螺丝连接；置于塑料外壳(8)内的绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分(3)、绝缘基板(2)、功率端子(5)、信号端子(7)、铝线(6)、热敏电阻(9)均通过覆盖有以提高各原件之间耐压的绝缘硅凝胶(4)。

【技术特征摘要】
1.一种车用级高可靠功率模块，包括绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分(3)、绝缘基板(2)、功率端子(5)、信号端子(7)、铝线(6)、塑料外壳(8)、硅凝胶(4)、热敏电阻(9)、功率基板(1)，其特征在于：绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分(3)、信号端子(7)分别通过锡焊焊接在绝缘基板(2)的导电铜层上；功率端子(5)通过超声波焊接在绝缘基板(2)的导电铜层上；所述绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分(3)之间、绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分(3)与绝缘基板(2)相应的导电层之间均通过铝线(6)键合实现电气连接；塑料外壳(8)和绝缘基板(2)通过密封胶粘接，同时配合螺丝连接；置于塑料外壳(8)内的绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分(3)、绝缘基板(2)、功率端子(5)、信号端子(7)、铝线(6)、热敏电阻(9)均通过覆盖有以提高各原件之间耐压的绝缘硅凝胶(4)。2.根据权利要求1所述的车用级高可靠功率模块，其特征在于：所述的功率端子(5)和信号端子(7)采用纯铜或者铜合金材料，表层裸铜或者电镀金、镍、锡可焊接金属材料之一；所述的塑料外壳(8)采用PBT、PPS、尼龙这些耐高温、绝缘性能良好的塑料制成；所述的功率端子(5)通过注塑镶件工艺被注塑外壳(8)注塑包裹；铝线(6)采用纯铝或铝合金材料制成，并通过超声波方式被键合连接于绝缘栅双极型...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈斌，姚礼军，张根成，
申请(专利权)人：嘉兴斯达半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33