芯片双面焊接的环氧塑封车用功率模块制造技术

芯片双面焊接的环氧塑封车用功率模块，它主要包括可双面焊接的绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分、绝缘基板、引线框架、用于芯片正面焊接的铜钣金片、铝线、铜线以及环氧塑封料；所述可双面焊接的绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分背面通过软铅焊焊接在绝缘基板导电铜层上；各绝缘栅双极型晶体管以及二极管芯片部分的正面功率极与铜钣金片通过软钎焊焊接工艺进行主电路电气连接；各绝缘栅双极型晶体管芯片部分的信号极与引线框架信号端子部分通过wire bonding工艺来进行信号、控制电路的电气连接；本实用新型专利技术具有模块主电路低电感、低电阻、电气连接高可靠性以及优良散热能力等优点。

【技术实现步骤摘要】
芯片双面焊接的环氧塑封车用功率模块
本技术涉及的是一种采用环氧塑封工艺的芯片双面焊接，单面散热的高可靠、高功率密度半桥电路功率模块，属于电力电子学领域的功率模块设计、封装和应用。
技术介绍
目前绝缘栅双极型晶体管（IGBT）功率模块在新能源汽车领域的应用越来越广泛，对功率模块提出了高功率密度，高可靠性等要求，这就要求功率模块在结构和电路的高可靠性，诸如芯片的瞬态抗热冲击能力、芯片正面电气连接的可靠性以及模块的整体自身电阻、电感均需得到进一步改善。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种有利于提高功率模块耐瞬态热冲击能力，有利于提高功率模块电气连接可靠性的芯片双面焊接的环氧塑封车用功率模块。本技术的目的是通过如下技术方案来完成的，一种芯片双面焊接的环氧塑封车用功率模块，它主要包括可双面焊接的绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分、绝缘基板、引线框架、用于芯片正面焊接的铜钣金片、铝线、铜线以及环氧塑封料；所述可双面焊接的绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分背面通过软钎焊焊接在绝缘基板导电铜层上；各绝缘栅双极型晶体管以及二极管芯片部分的正面功率极与铜钣金片通过软钎焊焊接工艺进行主电路电气连接；各绝缘栅双极型晶体管芯片部分的信号极与引线框架信号端子部分通过压焊工艺来进行信号、控制电路的电气连接；引线框架功率端子部分通过软钎焊焊接在绝缘基板以及铜钣金片上，并实现DC+、DC-以及相电路端电气连接；芯片部分、绝缘基板、引线框架以及铜钣金片部件通过环氧塑封工艺包裹在环氧塑封料中，并且绝缘基板另一面铜层部分裸露在环氧塑封料外，用于安装在散热器表面以实现散热要求。作为优选：所述绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分背面和绝缘基板导电层通过软钎焊焊接方式连接，所述的软钎焊采用Snpb、SnAg、SnAgCu和PbSnAg中含Sn焊接材料之一，焊接最高温度控制在100—400℃之间；所述的绝缘基板是DBC板或IMS板；结构是两侧为铜层，中间层为以氧化铝为主的绝缘层。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正面功率极和铜钣金片通过软钎焊焊接方式连接，所述的软钎焊采用Snpb、SnAg、SnAgCu和PbSnAg中含Sn焊接材料之一，焊接最高温度控制在100—400℃之间；所述绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分的信号极与引线框架的信号端子部分通过压焊工艺进行电气连接，所述的压焊工艺是铝线键合、铜线键合；所述绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分背面以及正面功率极表层覆盖有Al/Ti/NiV/Ag或者Al/NiV/Ag可焊接金属材料层；芯片正面信号极表层覆盖Al/Cu可实现压焊工艺的金属材料层。作为优选：所述引线框架的功率端子部分和绝缘基板电气连接、引线框架和铜钣金片电气连接、铜钣金片和绝缘基板的导电层电气连接均通过软钎焊焊接方式实现，所述的软钎焊采用Snpb、SnAg、SnAgCu和PbSnAg中含Sn焊接材料之一，焊接最高温度控制在100—400℃之间；作为优选：所述的铜钣金片采用可进行软钎焊焊接的无氧铜制成，具有冲压、开槽以及折弯特征以满足芯片焊接、压焊以及其他模块内部电气连接的要求。所述的引线框架也采用表面处理需满足软钎焊焊接以及压焊工艺要求的无氧铜制成；所述的引线框架在环氧塑封后需切筋成型，实现裸露在环氧塑封料外的功率端子部分和信号端子部分电路断开，且方便模块应用端功率以及信号电路连接。本技术的优点是：通过铜钣金片与绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分正面功率极软钎焊焊接方式实现芯片正面电气连接，相较于传统工艺压焊工艺的电气连接方式，增大了电气连接的接触面，有利于提高功率模块主电路电气连接的可靠性，减小模块主电路电感和电阻，且铜钣金片热容的存在有利于绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分抵抗模块工作中的瞬态热冲击，减小芯片结温波动，从而实现高可靠、高功率密度绝缘栅双极型晶体管模块制造。本技术具有模块主电路低电感、低电阻、电气连接高可靠性以及优良散热能力等优点。附图说明图1为本技术所述绝缘栅双极型晶体管模块电路结构示意图。图2为本技术所述绝缘栅双极型晶体管模块正面结构示意图。图3为本技术所述绝缘栅双极型晶体管模块背面结构示意图。图4为本技术所述绝缘栅双极型晶体管模块环氧塑封料透明化后内部结构示意图。具体实施方式：下面将结合附图及实施例对本技术作进一步说明。图1-4所示，本技术所述的一种芯片双面焊接的环氧塑封车用功率模块，它主要包括可双面焊接的绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分1、绝缘基板2、引线框架3、用于芯片正面焊接的铜钣金片4、铝线、铜线5以及环氧塑封料6；所述可双面焊接的绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分1背面通过软钎焊焊接在绝缘基板2导电铜层上；各绝缘栅双极型晶体管以及二极管芯片部分1的正面功率极与铜钣金片4通过软钎焊焊接工艺进行主电路电气连接；各绝缘栅双极型晶体管芯片部分1的信号极与引线框架3信号端子部分通过压焊工艺来进行信号、控制电路的电气连接；引线框架3功率端子部分通过软钎焊焊接在绝缘基板2以及铜钣金片4上，并实现DC+、DC-以及相电路端电气连接；芯片部分1、绝缘基板2、引线框架3以及铜钣金片4部件通过环氧塑封工艺包裹在环氧塑封料6中，并且绝缘基板2另一面铜层部分裸露在环氧塑封料6外，用于安装在散热器表面以实现散热要求。所述的焊接区域如图4所示，均用阴影区域示意。图中所示，本技术所述绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分1背面和绝缘基板2导电层通过软钎焊焊接方式连接，所述的软钎焊采用Snpb、SnAg、SnAgCu和PbSnAg中含Sn焊接材料之一，焊接最高温度控制在100—400℃之间；所述的绝缘基板2是DBC板或IMS板；结构是两侧为铜层，中间层为以氧化铝为主的绝缘层。本技术所述的绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分1正面功率极和铜钣金片通过软钎焊焊接方式连接，所述的软钎焊采用Snpb、SnAg、SnAgCu和PbSnAg中含Sn焊接材料之一，焊接最高温度控制在100—400℃之间；所述绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分1的信号极与引线框架3的信号端子部分通过压焊工艺进行电气连接，所述的压焊工艺是铝线键合、铜线键合；所述绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分1背面以及正面功率极表层覆盖有Al/Ti/NiV/Ag或者Al/NiV/Ag可焊接金属材料层；芯片正面信号极表层覆盖Al/Cu可实现压焊工艺的金属材料层。本技术所述引线框架3的功率端子部分和绝缘基板2电气连接、引线框架3和铜钣金片4电气连接、铜钣金片4和绝缘基板2的导电层电气连接均通过软钎焊焊接方式实现，所述的软钎焊采用Snpb、SnAg、SnAgCu和PbSnAg中含Sn焊接材料之一，焊接最高温度控制在100—400℃之间；所述的铜钣金片4采用可进行软钎焊焊接的无氧铜制成，具有冲压、开槽以及折弯特征以满足芯片焊接、压焊以及其他模块内部电气连接的要求。所述的引线框架3也采用表面处理需满足软钎焊焊接以及压焊工艺要求的无氧铜制成；所述的引线框架3在环氧塑封后需切筋成型，实现裸露在环氧塑封料外的功率端子部分和信号端子部分电路断开本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.芯片双面焊接的环氧塑封车用功率模块，它主要包括可双面焊接的绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分(1)、绝缘基板(2)、引线框架(3)、用于芯片正面焊接的铜钣金片(4)、铝线、铜线(5)以及环氧塑封料(6)；其特征在于所述可双面焊接的绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分(1)背面通过软钎焊焊接在绝缘基板(2)导电铜层上；各绝缘栅双极型晶体管以及二极管芯片部分(1)的正面功率极与铜钣金片(4)通过软钎焊焊接工艺进行主电路电气连接；各绝缘栅双极型晶体管芯片部分(1)的信号极与引线框架(3)信号端子部分通过压焊工艺来进行信号、控制电路的电气连接；引线框架(3)功率端子部分通过软钎焊焊接在绝缘基板(2)以及铜钣金片(4)上，并实现DC+、DC‑以及相电路端电气连接；芯片部分（1）、绝缘基板(2)、引线框架 (3)以及铜钣金片(4)部件通过环氧塑封工艺包裹在环氧塑封料（6）中，并且绝缘基板（2）另一面铜层部分裸露在环氧塑封料（6）外，用于安装在散热器表面以实现散热要求。

【技术特征摘要】
1.芯片双面焊接的环氧塑封车用功率模块，它主要包括可双面焊接的绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分(1)、绝缘基板(2)、引线框架(3)、用于芯片正面焊接的铜钣金片(4)、铝线、铜线(5)以及环氧塑封料(6)；其特征在于所述可双面焊接的绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分(1)背面通过软钎焊焊接在绝缘基板(2)导电铜层上；各绝缘栅双极型晶体管以及二极管芯片部分(1)的正面功率极与铜钣金片(4)通过软钎焊焊接工艺进行主电路电气连接；各绝缘栅双极型晶体管芯片部分(1)的信号极与引线框架(3)信号端子部分通过压焊工艺来进行信号、控制电路的电气连接；引线框架(3)功率端子部分通过软钎焊焊接在绝缘基板(2)以及铜钣金片(4)上，并实现DC+、DC-以及相电路端电气连接；芯片部分（1）、绝缘基板(2)、引线框架(3)以及铜钣金片(4)部件通过环氧塑封工艺包裹在环氧塑封料（6）中，并且绝缘基板（2）另一面铜层部分裸露在环氧塑封料（6）外，用于安装在散热器表面以实现散热要求。2.根据权利要求1所述芯片双面焊接的环氧塑封车用功率模块，其特征在于所述绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分（1）背面和绝缘基板（2）导电层通过软钎焊焊接方式连接，所述的软钎焊采用Snpb、SnAg、SnAgCu和PbSnAg中含Sn焊接材料之一，焊接最高温度控制在100—400℃之间；所述的绝缘基板（2）是DBC板或IMS板；结构是两侧为铜层，中间层为以氧化铝为主的绝缘层。3.根据权利要求1或2所述的芯片双面焊接的环氧塑封车用功率模块，其特征在于所述的绝缘栅...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈烨，姚礼军，
申请(专利权)人：上海道之科技有限公司，
类型：新型
国别省市：上海,31