一种压接式功率模块及其封装方法技术

本发明专利技术提供了一种压接式功率模块及其封装方法，所述功率模块包括：上压板和栅极引线框架及弹簧针，以及固定在所述栅极引线框架及弹簧针上的多个芯片子单元，每个所述芯片子单元与所述上压板之间设置一个弹性压块，所述弹性压块包括定位压块和套设在所述定位压块上的弹簧，所述上压板和每个所述芯片子单元对应的位置设有凹槽，每个所述定位压块的一端伸入一个凹槽内。通过设置弹性压块，从而在整个上压板的下压过程中，利用两处的弹性结构来避免整体结构的高度误差带来的压力不均等问题，从而实现对下端芯片的压力保持效果。功率模块中，每相邻两个所述弹性压片不在同一条直线上，互为其他角度排列，节约了封装器件的体积。节约了封装器件的体积。节约了封装器件的体积。

【技术实现步骤摘要】
一种压接式功率模块及其封装方法


[0001]本专利技术涉及电力电子器件封装，尤其涉及一种压接式功率模块及其封装方法。

技术介绍

[0002]压接式IGBT模块是依靠外部压力作用以促使半导体芯片与钼片之间紧密相连，这种结构可以避免焊接式IGBT模块因键合引线脱落、焊接层疲劳或金属重建而带来的器件失效问题。当前比较主流的压接式模块均采用面接触(刚性)的方式，这种方式非常依赖外部的压力以及各个接触面的公差。只要有一定的高度误差，在大量芯片并联的情况下很容易出现个别芯片接触不良导致电阻甚至热阻的增加，从而导致整个模块的进一步毁坏。

技术实现思路

[0003]针对上述现有技术中所存在的技术问题，本专利技术提供了一种压接式功率模块，所述功率模块包括：上压板和栅极引线框架及弹簧针，以及固定在所述栅极引线框架及弹簧针上的多个芯片子单元，每个所述芯片子单元与所述上压板之间设置一个弹性压块，所述弹性压块包括定位压块和套设在所述定位压块上的弹簧，所述上压板和每个所述芯片子单元对应的位置设有凹槽，每个所述定位压块的一端伸入一个凹槽内。
[0004]优选地，所述定位压块下端有挡块，所述挡块防止弹簧下滑。
[0005]定位压块结构下端有凸出来的挡块，防止下弹簧下滑，挡块上方为圆柱体，定位压块结构上端连接上弹片，挡块下端为与芯片接触的接触体。
[0006]优选地，所述弹簧材料选自：金属弹簧、锯齿弹簧、绝缘弹簧、电缆中的一种。
[0007]优选地，每个所述弹性压块伸入所述凹槽的一端设有弹性压片，所述凹槽边沿设有缺口，所述缺口对准所述弹性压片。
[0008]优选地，所述弹性压片截面形状呈状或状。
[0009]优选地，每个所述弹性压片两个上端部分别设有一个第一螺孔，所述上压板相应位置设有两个第二螺孔，所述第一螺孔、第二螺孔通过螺栓紧密贴合，实现电连接。
[0010]优选地，所述由弹性压片组成弹性压片，所述弹性压片数量大于等于1，弹性压片的弹性进一步辅助弹簧工作。
[0011]优选地，所述弹性压片选自：铜弹性压片、银弹性压片、铝弹性压片及铜、银、铝的合金弹片。
[0012]一个优选的方案，采用4层0.2mm厚的铜弹性压片，这个厚度有良好的弹性，同时所需的电流强度也是根据铜弹性压片的厚度、层数及表面积调整的，比如：1.5平方毫米电流强度为18A、2.5平方毫米电流强度为26A、4平方毫米电流强度为26A、6平方毫米电流强度为47A、10平方毫米电流强度为66A、16平方毫米电流强度为92A、25平方毫米电流强度为120A等等，所以弹性压片的厚度及面积可以根据具体实施方案所需电流强度进行调整。电流越大厚度越大，反之越小。
[0013]优选地，所述弹性压片厚度为0.1～5mm。
[0014]优选地，每个所述弹性压片两个上端部分别设有一个第一螺孔，所述上压板相应位置设有两个第二螺孔，所述第一螺孔、第二螺孔通过螺栓紧密贴合，实现电连接。
[0015]优选地，所述第一螺孔包含弹性压片两端两个的螺孔，在所述弹性压片中部设置一个螺孔，此螺孔通过螺栓用于固定弹性压片和定位压块。
[0016]优选地，所述功率模块中，每相邻两个所述弹性压片之间互成角度不在同一直线。
[0017]第二弹簧体之间互成角度，会节约空间，从而减小封装器件的体积。
[0018]上下底板之间设有外壳，外壳将上述器件包围在内部。
[0019]一种制备上述任一压接式功率模块的封装方法，包括以下制备步骤：
[0020]S1.下底板上方放置栅极引线框架及弹簧针；
[0021]做好下底板后放入栅极引线框架及弹簧针，用于整个并联芯片的栅极引出。弹簧针是目前业内主流的一种针对低电流的导电方案，常用于压接式产品，弹簧针位置在芯片底部。弹簧针的一端连接PCB线路的铜层，另一端连接芯片的栅极。
[0022]S2.在所述下底板及所述栅极引线框架及弹簧针上方放置芯片子单元及上下钼片；
[0023]放置已经单独做好绝缘处理的芯片，也可称之为子单元。下底板上的方形底座和芯片上的绝缘外壳刚好互相定位，卡住。
[0024]S3.在每个所述芯片子单元上方放置弹性压块；
[0025]在每颗芯片子单元上端放置弹性压块。此结构最上端的第二弹簧体两侧的螺孔是用于与上压板对应位置的螺孔进行螺纹紧密贴合，用于电连接。
[0026]S4.在所述弹性压块上方放置上压板；
[0027]通过下底板上的螺柱、螺栓以及弹性压片与上压板之间的螺孔、螺栓进行螺纹锁紧配合。
[0028]所述上压板与所述下底板之间高度通过螺柱、螺栓调节，具体调节高度要根据整体结构设计，及弹簧压缩到什么程度，以及看弹簧的弹性系数多大而定。本方案优选地所述高度范围为：0～1cm。
[0029]优选地，所述弹性压块包括定位压块、弹簧、弹性压片，所述定位压块与所述芯片子单元接触，所述弹簧与上压板接触，通过所述弹性压片完成芯片接触。
[0030]当上压板往下压时，弹簧缩进，上压板整体往下移动，如果芯片高度不同，弹簧的型变量也会不同，所以可以实现芯片表面有良好的接触。与此同时弹性压片与上压板有着螺栓连接，同时弹性压片本身有一定的形变能力，因此可通过自身的形变来允许上压板的往下移动。芯片的高度不同可以通过调节上压板的下压高度来避免整体结构的高度误差带来的压力不均等问题，从而实现对下端芯片的压力保持效果。最重要的是与此同时又可以实现刚性面接触的导电方式，即通过上弹片的面接触形式。
[0031]本专利技术的有益效果至少包括:
[0032]1.通过设置弹性压块，从而在整个上压板的下压过程中，利用两处的弹性结构来避免整体结构的高度误差带来的压力不均等问题，从而实现对下端芯片的压力保持效果。
[0033]2.与此同时又可以实现刚性面接触的导电方式，即通过上弹片的面接触形式。
[0034]3.功率模块中，每相邻两个所述弹性压片不在同一条直线上，互为其他角度排列，节约了封装器件的体积。
附图说明
[0035]图1、图2、图3、图4为器件制备工艺流程示意图；
[0036]图5为器件分解示意图；
[0037]图中：1.上压板，2.螺柱，3.外壳，4.弹性压片，5.弹簧，6.定位压块，7.芯片子单元及上下钼片，8.栅极引线框架及弹簧针，9.下底板，10.弹性压块。
具体实施方式
[0038]下面结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护范围。
[0039]实施例1
[0040]如图1至图4所示为该模块的流程示意图，图5为器件分解示意图。
[0041]一种压接式功率模块包括：从上到下顺序放置下底板9、栅极引线框架及弹簧针8、芯片子单元本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种压接式功率模块，其特征在于，所述功率模块包括：上压板和栅极引线框架及弹簧针，以及固定在所述栅极引线框架及弹簧针上的多个芯片子单元，每个所述芯片子单元与所述上压板之间设置一个弹性压块，所述弹性压块包括定位压块和套设在所述定位压块上的弹簧，所述上压板和每个所述芯片子单元对应的位置设有凹槽，每个所述定位压块的一端伸入一个凹槽内。2.如权利要求1所述的一种压接式功率模块，其特征在于，每个所述弹性压块伸入所述凹槽的一端设有弹性压片，所述凹槽边沿设有缺口，所述缺口对准所述弹性压片。3.如权利要求2所述的一种压接式功率模块，其特征在于，所述弹性压片截面形状呈状或状。4.如权利要求2所述的一种压接式功率模块，其特征在于，所述弹性压片选自：铜弹性压片、银弹性压片、铝弹性压片、铜的合金弹片、银的合金弹片和铝的合金弹片中的一种。5.如权利要求2所述的一种压接式功率模块，其特征在于，所述弹性压片厚度为0.1～5mm。6.如权利要求3所述的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：敖日格力，叶怀宇，谭立明，张卫红，张国旗，
申请(专利权)人：深圳第三代半导体研究院，
类型：发明
国别省市：