一种IGBT模块制造技术

本发明专利技术提供了一种IGBT模块，属于功率器件技术领域。它解决了现有功率器件的封装结构复杂的问题。本IGBT模块，所述DBC基板的上表面具有铜箔层，每个铜箔层上均开设有两个分割槽，三个铜箔一之间、三个下桥铜箔之间以及三个上桥铜箔之间均通过沿横向布置的键合线串联；所述下桥铜箔和上桥铜箔均固定有所述IGBT芯片、FRD芯片，位于同一个铜箔上的IGBT芯片的发射极与FRD芯片的阳极通过沿横向布置的键合线连接；所述下桥铜箔上的IGBT芯片的发射极和FRD芯片的阳极均通过沿纵向布置的键合线与铜箔一电连接，所述上桥铜箔上的IGBT芯片的发射极和FRD芯片的阳极均通过沿纵向布置的键合线与下桥铜箔电连接。本结构显著简化IGBT模块的封装结构。

【技术实现步骤摘要】
一种IGBT模块
本专利技术属于功率器件
，特别是一种IGBT模块。
技术介绍
IGBT模块是由IGBT与FWD通过特定的电路桥封装而成的模块化半导体产品，封装后的IGBT模块直接应用于变频器、UPS不间断电源等设备上，每个IGBT模块均由一个或多个DBC单元组合形成。目前，中国专利网公开了一种功率器件的多DBC封装结构及封装方法【申请公布号：CN107591377A】，包括散热基板、外壳、底层DBC基板、贴装在所述底层DBC基板上的功率器件、焊接在所述底层DBC基板上的上层DBC基板，上层DBC板401、402、403的下层铜箔401-6、401-7有与底层DBC301、302、303的上层铜箔301-1、301-2有相同形状，通过焊接将底层DBC与上层DBC连接起来，其中上层DBC板上有孔401-1，将芯片置于其中并焊接到底层DBC上，上层DBC板上有上层铜箔401-2、401-3、401-4、401-5和下层铜箔401-6、401-7，上层DBC板的中间层里面还有相应的通孔401-8、401-9，其中通孔401-8将上层DBC板的上层铜箔401-3与下层铜箔401-7连接起来，一起构成半桥电路中AC，通孔401-9将上层DBC板的上层铜箔401-4与下层铜箔401-6连接起来，一起构成半桥电路中的DC+。芯片分别放在三个小模块内，以其中一个为例说明，芯片71-1、71-2、72-1分别放置在上层DBC的类似401-1的孔，并通过焊料焊接到底层DBC的上层铜箔301-1；芯片71-7、71-8、72-4分别放置在上层DBC的类似401-1的孔，并通过焊料焊接到底层DBC的上层铜箔301-2。三个小模块内部键合线的位置相同，以其中一个为例说明，键合线分成功率键合线501、502、503、504、505、506和驱动键合线601、602、603、604，其中键合线501、502、505是上管上的键合线，将芯片的源极与上层DBC的上层铜箔401-4连接起来：键合线503、504、506是下管上的键合线，将芯片的源极与上层DBC的上层铜箔401-5连接起来：键合线601、602是上管上的键合线，将芯片的栅极、源极与上层DBC的上层铜箔401-2连接起来。由这些芯片、键合线和DBC的铜箱和端子构成半桥电路。上述功率器件的封装结构需要采用底层DBC基板和上层DBC基板这两块基板，为了封装需要，在底层DBC基板的上表面敷一层铜箔和上层DBC基板的上下表面均敷一层铜箔，还需要在上层DBC基板开孔，孔一方面用于芯片在底层DBC基板上的焊接，另一方面方便连接线连接将上层DBC板的上层铜箔与下层铜箔连接起来，该功率器件的封装结构复杂，使得功率器件的封装效率较低，并且底层DBC基板与上层DBC基板叠置焊接的结构使得功率器件的厚度较厚，功率器件的整体体积较大，不利于功率器件的轻量化设计。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种IGBT模块，本专利技术所要解决的技术问题是：如何简化功率器件的封装结构。本专利技术的目的可通过下列技术方案来实现：一种IGBT模块，包括外壳和三块位于外壳内从左到右间隔布置的DBC单元，每个DBC单元均包括DBC基板、两个IGBT芯片和两个FRD芯片，所述IGBT芯片的上表面具有栅极和发射极、下表面为集电极，所述FRD芯片的上表面为阳极、下表面为阴极，所述DBC基板的上表面具有铜箔层，每个铜箔层上均开设有两个分割槽，两个分割槽将铜箔层分割成相互独立的铜箔一、下桥铜箔和上桥铜箔，所述铜箔一、下桥铜箔和上桥铜箔从前到后依次间隔设置，三个铜箔一之间、三个下桥铜箔之间以及三个上桥铜箔之间均通过沿横向布置的键合线串联；所述下桥铜箔和上桥铜箔均固定有所述IGBT芯片、FRD芯片，并且与相应IGBT芯片的下表面、相应FRD芯片的下表面焊接，位于同一个铜箔上的IGBT芯片的发射极与FRD芯片的阳极通过沿横向布置的键合线连接；所述下桥铜箔上的IGBT芯片的发射极和FRD芯片的阳极均通过沿纵向布置的键合线与铜箔一电连接，所述上桥铜箔上的IGBT芯片的发射极和FRD芯片的阳极均通过沿纵向布置的键合线与下桥铜箔电连接。区别于现有技术，本IGBT模块为六合一IGBT模块，本IGBT模块通过改变封装结构后，即通过两个分割槽将铜箔层分割成相互独立的铜箔一、下桥铜箔和上桥铜箔，再把两个IGBT芯片和两个FRD芯片平均分配后，分别布置在下桥铜箔和上桥铜箔上，接着芯片与芯片之间、铜箔与铜箔之间、铜箔与芯片之间根据封装的需要通过沿纵向布置的键合线和沿横向布置的键合线实现电气连接。本技术方案旨在提出一种六合一IGBT模块的新的封装结构，本封装结构DBC+DBC为一层结构，与现有技术DBC+DBC的多层结构相比明显简化了结构设计，使得IGBT模块的厚度更薄、体积更小，节省了IGBT模块在外壳内的布置空间，并且无需在DBC基板上开孔设计，显著的降低了IGBT模块的制造难度，提高制造效率，另外，用于电气连接的键合线是采用沿横向布置和沿纵向布置两种方式，IGBT模块上的键合线与键合线之间没有出现交叉布置的情况，一方面在加工制造中方便键合线的布置，降低制造难度，另一方面方便后期对IGBT模块上电气线路的快速检修；因此，通过以上设计，本专利技术的封装结构更加的简单，制造效率更高、制造更加的便利以及后期的电气线路维修更加的方便。在上述的一种IGBT模块中，所述铜箔层呈矩形状，位于下桥铜箔与上桥铜箔之间的分割槽包括从左到右依次设置的横槽一、纵槽一、横槽二、纵槽二、横槽三、纵槽三和横槽四，所述纵槽一的前端连通横槽一、后端连通横槽二，所述纵槽二的前端连通横槽二、后端连通横槽三，所述纵槽三的前端连通横槽三、后端连通横槽四；位于下桥铜箔的IGBT芯片位于下桥铜箔的上表面的右侧并与横槽三对应，位于下桥铜箔的FRD芯片位于下桥铜箔的上表面的左侧并与横槽二对应，位于上桥铜箔的IGBT芯片位于上桥铜箔的上表面的左侧并与横槽二对应，位于上桥铜箔的FRD芯片位于上桥铜箔的上表面的右侧并与横槽三对应。IGBT芯片和FRD芯片均为矩形，并且IGBT芯片的尺寸大于FRD芯片的尺寸，上桥铜箔的左侧为IGBT芯片安装区、右侧为FRD芯片安装区，下桥铜箔的左侧为FRD芯片安装区、右侧为IGBT芯片安装区，上桥铜箔与横槽二相对应的位置向下桥铜箔的一侧延伸凸出，下桥铜箔与横槽三相对应的位置向上桥铜箔的一侧延伸凸出，相当于增加了IGBT芯片安装区的面积、减小了FRD芯片安装区的面积，由于IGBT芯片的尺寸大于FRD芯片的尺寸，本结构在方便IGBT芯片安装的同时又不影响FRD芯片的安装，并且上桥铜箔上的IGBT芯片、FRD芯片通过沿纵向布置的键合线与下桥铜箔连接时，键合线有足够的焊接面积，保证电气连接稳定。在上述的一种IGBT模块中，三个下桥铜箔相邻的端部与端部之间通过沿横向布置的键合线连接，所述外壳的右端具有两个公用母线端子，位于右侧的下桥铜箔的右端分别通过沿横向布置的键合线与两个公用母线端子连接；所述外壳的左端具有上桥正极母线电压端子，位于左侧的上桥铜箔的左端通过沿横向布置的键合线与上桥正极母线电压端子连接，三个上桥铜箔相邻的端部与端部之间通过沿横向布置的键合线本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种IGBT模块，包括外壳(1)和三块位于外壳(1)内从左到右间隔布置的DBC单元(2)，每个DBC单元(2)均包括DBC基板(21)、两个IGBT芯片(22)和两个FRD芯片(23)，所述IGBT芯片(22)的上表面具有栅极和发射极、下表面为集电极，所述FRD芯片(23)的上表面为阳极、下表面为阴极，所述DBC基板(21)的上表面具有铜箔层(3)，其特征在于，每个铜箔层(3)上均开设有两个分割槽(4)，两个分割槽(4)将铜箔层(3)分割成相互独立的铜箔一(31)、下桥铜箔(32)和上桥铜箔(33)，所述铜箔一(31)、下桥铜箔(32)和上桥铜箔(33)从前到后依次间隔设置，三个铜箔一(31)之间、三个下桥铜箔(32)之间以及三个上桥铜箔(33)之间均通过沿横向布置的键合线串联；所述下桥铜箔(32)和上桥铜箔(33)均固定有所述IGBT芯片(22)、FRD芯片(23)，并且与相应IGBT芯片(22)的下表面、相应FRD芯片(23)的下表面焊接，位于同一个铜箔上的IGBT芯片(22)的发射极与FRD芯片(23)的阳极通过沿横向布置的键合线连接；所述下桥铜箔(32)上的IGBT芯片(22)的发射极和FRD芯片(23)的阳极均通过沿纵向布置的键合线与铜箔一(31)电连接，所述上桥铜箔(33)上的IGBT芯片(22)的发射极和FRD芯片(23)的阳极均通过沿纵向布置的键合线与下桥铜箔(32)电连接。...

【技术特征摘要】
1.一种IGBT模块，包括外壳(1)和三块位于外壳(1)内从左到右间隔布置的DBC单元(2)，每个DBC单元(2)均包括DBC基板(21)、两个IGBT芯片(22)和两个FRD芯片(23)，所述IGBT芯片(22)的上表面具有栅极和发射极、下表面为集电极，所述FRD芯片(23)的上表面为阳极、下表面为阴极，所述DBC基板(21)的上表面具有铜箔层(3)，其特征在于，每个铜箔层(3)上均开设有两个分割槽(4)，两个分割槽(4)将铜箔层(3)分割成相互独立的铜箔一(31)、下桥铜箔(32)和上桥铜箔(33)，所述铜箔一(31)、下桥铜箔(32)和上桥铜箔(33)从前到后依次间隔设置，三个铜箔一(31)之间、三个下桥铜箔(32)之间以及三个上桥铜箔(33)之间均通过沿横向布置的键合线串联；所述下桥铜箔(32)和上桥铜箔(33)均固定有所述IGBT芯片(22)、FRD芯片(23)，并且与相应IGBT芯片(22)的下表面、相应FRD芯片(23)的下表面焊接，位于同一个铜箔上的IGBT芯片(22)的发射极与FRD芯片(23)的阳极通过沿横向布置的键合线连接；所述下桥铜箔(32)上的IGBT芯片(22)的发射极和FRD芯片(23)的阳极均通过沿纵向布置的键合线与铜箔一(31)电连接，所述上桥铜箔(33)上的IGBT芯片(22)的发射极和FRD芯片(23)的阳极均通过沿纵向布置的键合线与下桥铜箔(32)电连接。2.根据权利要求1所述的一种IGBT模块，其特征在于，所述铜箔层(3)呈矩形状，位于下桥铜箔(32)与上桥铜箔(33)之间的分割槽(4)包括从左到右依次设置的横槽一(41)、纵槽一(42)、横槽二(43)、纵槽二(44)、横槽三(45)、纵槽三(46)和横槽四(47)，所述纵槽一(42)的前端连通横槽一(41)、后端连通横槽二(43)，所述纵槽二(44)的前端连通横槽二(43)、后端连通横槽三(45)，所述纵槽三(46)的前端连通横槽三(45)、后端连通横槽四(47)；下桥铜箔(32)上的IGBT芯片(22)位于下桥铜箔(32)的上表面的右侧并与横槽三(45)对应，下桥铜箔(32)上的FRD芯片(23)位于下桥铜箔(32)的上表面的左侧并与横槽二(43)对应，上桥铜箔(33)上的IGBT芯片(22)位于上桥铜箔(33)的上表面的左侧并与横槽二(43)对应，上桥铜箔(33)上的FRD芯片(23)位于上桥铜箔(33)的上表面的右侧并与横槽三(45)对应。3.根据权利要求2所述的一种IGBT模块，其特征在于，三个下桥铜箔(32)相邻的端部与端部之间通过沿横向布置的键合线连接，所述外壳(1)的...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭新华，傅金源，金宇航，黄珂，
申请(专利权)人：浙江芯丰科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33