一种大功率压接式IGBT封装模块制造技术

本发明专利技术涉及微电子封装技术领域，具体涉及一种大功率压接式IGBT封装模块。上端盖子、子模块、门极针、下端底座，上端盖子盖于下端底座上，所述子模块设置于上端盖子和下端底座之间，所述门极针设置于下端底座中绝缘底板的凹槽内。所述子模块包括顶部钼片、芯片、底部钼片、导电银片和PBI高性能塑料框架，在所述PBI高性能塑料框架的槽面内顶部钼片、芯片、底部钼片和导电银片自上到下依次压接，所述顶部钼片的上表面与上端盖子的下表面电极接触，所述子模块里导电银片的下表面与下端底座中凸台的上表面压接。本发明专利技术具有制作和装配更加简便、连接的可靠性更好、散热性能更好等优点。

High power crimping type IGBT packaging module

The invention relates to the technical field of microelectronic packaging, in particular to a high power crimping type IGBT packaging module. The upper lid, sub module, gate pin, bottom base, top cover in the lower end of the base, the sub module is arranged between the upper cover and the lower end of the base, the gate pin is arranged in the groove of the lower end of the base plate in the insulating base. The sub module includes a top and bottom chip molybdenum sheets, molybdenum sheet, conductive silver film and PBI high performance plastic frame, the top of the molybdenum sheet and on the PBI high performance plastic frame, the chip in the bottom groove surface of molybdenum sheet and the conductive silver film from top to bottom, crimp, lower surface electrode on the contact surface the upper cover and the top of the molybdenum sheet, sub module in the surface and lower base convex Taiwan conductive silver on the surface of the crimping piece. The invention has the advantages of simpler manufacture and assembly, better reliability of connection, better heat dissipation performance, etc..

【技术实现步骤摘要】
一种大功率压接式IGBT封装模块
本专利技术涉及微电子封装
，具体涉及一种大功率压接式IGBT封装模块
技术介绍
绝缘栅双极晶体管(IGBT )集MOSFET的栅极电压控制特性和BJT的低导通电阻特性于一身，具有输入阻抗大、驱动功率小、开关损耗低以及工作频率、高电压、大电流等特点，是近乎理想的半导体大功率开关器件，有着广阔的发展和应用前景，广泛应用于电机变频器、风力发电变流器、光伏发电逆变器、高频电焊机逆变器，轻型交直流输电、轨道交通、航空、舰船、海洋工程等领域。现今国际上IGBT作为一种主流器件，已经发展到商业化第五代，IGBT封装方式也已经多样化，目前高性能塑料外壳的模块结构是最普遍的方式，在这种结构中IGBT芯片用焊接的方法和导热不导电的BDC板焊接在一起，引出端采用键合的方式，这样芯片固定在同一块陶瓷基板上保证了良好的绝缘性和导热性。但是这种方式只能在导电电极一面安装散热器，散热效果不够理想，而且键合工艺在大电流工作条件下容易造成器件损坏，而且这种结构连线过多，过于复杂。目前有人提出一种全压接式IGBT模块，有别于模块结构的IGBT即在模块内部设置多个芯片定位装置，再将钥片和芯片依次放进定位装置，然后压接而成。其中，IGBT芯片的栅极通过弹簧端子引出到PCB上进行互连。全压接式IGBT由于优良的散热功能所以在中小功率器件中得到广泛应用，但是在未来对能源发展多元化要求的背景下，一个压接式IGBT里整合单个子模块的总数量有限就局限了器件的功率范围，而且结构的有限和新材料的选用没有突破性变化，因此制约了器件的发展。
技术实现思路
针对现有压接式IGBT内部子模块塑料框架结构技术存在的技术问题，本专利技术提供一种大功率压接式IGBT封装模块，使其整体结构更加简单紧凑、制作和装配更加简便、连接的可靠性更好、散热性能更好的压接式IGBT封装模块。本专利技术的目的是采用下述技术方案实现的:本专利技术提供一种大功率压接式IGBT封装模块，其改进之处在于，所述IGBT封装模块包括上端盖子、子模块、门极针和下端底座；所述上端盖子盖于下端底座上，所述子模块设置于上端盖子和下端底座之间，所述门极针设置于下端底座中绝缘底板的凹槽内。优选的，所述上端盖子包括焊接为一体的盖子铜块和盖子大阳；所述盖子铜块和盖子大阳基本材料为铜材质，铜材质表面镀铑。优选的，所述子模块包括顶部钥片、芯片、底部钥片、导电银片和塑料框架；在所述塑料框架的槽面内自上到下依次压接顶部钥片、芯片、底部钥片和导电银片，所述顶部钥片的上表面与上端盖子的下表面电极压接，所述导电银片的下表面与下端底座中月牙凸台的上表面压接。较优选的，所述芯片包括IGBT芯片和二极管芯片；所述IGBT芯片和二极管芯片通用一套模具注塑成统一的塑料框架，且芯片在组装时360°旋转调整进行装配；所述塑料框架的材质采用PBI工程塑料；所述塑料框架为旋转矩阵形状。较优选的，所述顶部钥片的上表面与盖子大阳的下端面贴合。优选的,所述门极针包括门极针绝缘套筒和导电针,所述导电针从下端套于门极针绝缘套筒，即门极针与子模块独立装配。优选的，所述下端底座包括绝缘底板、PCB板、底座铜块、底座密封圈、底座陶瓷管壳、底座大阳、门极导出管和底座电极导出管；所述绝缘底板从下端同心套于底座铜块中，所述PCB板从下端同心套于底座铜块中，所述PCB板设置于绝缘底板和底座密封圈之间；在套好绝缘底板和PCB板后，所述底座密封圈与底座铜块同心焊接；所述底座密封圈和底座陶瓷管壳同心焊接；所述底座陶瓷管壳和底座大阳同心焊接。较优选的，所述门极导出管为IGBT芯片的触发端，所述底座电极导出管为二极管芯片的导出端，两种导出管均为铜材质，铜材质表面镀银。较优选的，所述绝缘底板的材质为PBI工程塑料；所述底座陶瓷管壳为氧化铝陶瓷；所述底座密封圈、底座大阳和底座铜块采用铜材质，铜材质表面镀铑。较优选的，所述底座铜块包括月牙凸台；盖子大阳盖于底座大阳上，盖子大阳与底座大阳对应法兰边缘焊接到一起。与现有技术比，本专利技术达到的有益效果是:(I)抗氧化性能极佳，上端盖子和下端底座由于在表面金属层电镀3?5um的铑，所以不仅拥有超高的导电性能，同时还具有极高的抗氧化性；(2)底座铜块二极管和IGBT所有凸台形状一致，所以IGBT和二极管子模块中的塑料框架可以通用一套模具来注塑成如图4的统一一种塑料框架，可以降低注塑成本，子模块PBI高性能塑料框架结构简单紧凑，塑料框架的材质选用PBI工程塑料(聚苯并咪唑)具有极高的工作温度，能在连续310°C下连续工作，极高的机械强度、硬度和抗蠕变性、低热膨胀率，它的电气绝缘性佳，在此应用中起到绝好的定位绝缘功能；(3)散热性能更好，由于把PCB板位置更换到底座铜块的下边面，门极针引出的电流从底座铜块的下边面引出，所以，一定程度上分散热量到底部，所以，导致墙体内的一大部分热量分流，提高了整个器件的散热性能；整体结构紧凑，制作和装配更加简便、连接的可靠性更好、散热性能更好。(4)可独立拆装门极针，门极针和子模块的在拆分，可以独立进行装配，装拆更加简单；门极针的绝缘套筒采用PI (聚酰亚胺)制作，用来使导电针和外部底座铜块绝缘，绝缘性能和材料的蠕变小，在高温下能保持良好的结构形状不易变形；导电针采用纯银材料制作，银材质较软，可以更好的和芯片门极贴合，导电性能极佳。【附图说明】图1是本专利技术提供的大功率压接式IGBT封装模块的结构示意图(即图3的A-A剖面图)；图2是本专利技术提供的图1的局部放大图；图3是本专利技术提供的隐藏了上端盖子和子模块的简图；其中含阴影的凸台安装IGBT子模块，无阴影的凸台安装二极管子模块；图4是本专利技术提供的IGBT子模块中的PBI高性能塑料框架图5的B-B剖面图；图5是本专利技术提供的IGBT子模块中的PBI高性能塑料框架俯视图；图6是本专利技术提供的子模块装配好的俯视图简图；图7是本专利技术提供的PBI绝缘底板图8的C-C剖面图；图8是本专利技术提供的PBI绝缘底板的俯视图；其中:上端盖子1、盖子大阳1-1、盖子铜块1-2、子模块2、顶部钥片2-1、芯片2-2、底部钥片2-3、导电银片2_4、PBI高性能塑料框架2-5、门极针3、门极针绝缘套筒3-1、导电针3-2、下端底座4、PBI绝缘底板4_1、PCB板4-2、底座铜块4-3、底座密封圈4-4、底座陶瓷管壳4-5、底座大阳4_6、门极导出管4_7、底座电极导出管4-8。【具体实施方式】下面结合附图对本专利技术的【具体实施方式】作进一步的详细说明。本专利技术提供的大功率压接式IGBT封装模块的结构示意图和图1的局部放大图分别如图1和2所示，所述框架盘由上端盖子1、子模块2 (其中包括IGBT子模块和二极管子模块)、门极针3、下端底座4组成；所述上端盖子I盖于下端底座4上，所述子模块2设置于上端盖子I和下端底座4之间，所述门极针3设置于下端底座4中绝缘底板4-1的凹槽内；具体的:上端盖子I主要由盖子大阳1-1和盖子铜块1-2组成；子模块2由顶部钥片2-1、芯片2-2、底部钥片2_3、导电银片2_4和PBI高性能塑料框架2-5组成；本专利技术提供的子模块装配好的俯视图简图如图6所示。门极针3由门极针绝缘套筒3-1和导电针3-2组成；下端底座4由PBI绝缘底板4-K本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大功率压接式IGBT封装模块，其特征在于，所述IGBT封装模块包括上端盖子、子模块、门极针和下端底座；所述上端盖子盖于下端底座上，所述子模块设置于上端盖子和下端底座之间，所述门极针设置于下端底座中绝缘底板的凹槽内。

【技术特征摘要】
1.一种大功率压接式IGBT封装模块，其特征在于，所述IGBT封装模块包括上端盖子、子模块、门极针和下端底座；所述上端盖子盖于下端底座上，所述子模块设置于上端盖子和下端底座之间，所述门极针设置于下端底座中绝缘底板的凹槽内。2.如权利要求1所述的封装模块，其特征在于，所述上端盖子包括焊接为一体的盖子铜块和盖子大阳；所述盖子铜块和盖子大阳基本材料为铜材质，铜材质表面镀铑。3.如权利要求1所述的封装模块，其特征在于，所述子模块包括顶部钥片、芯片、底部钥片、导电银片和塑料框架；在所述塑料框架的槽面内自上到下依次压接顶部钥片、芯片、底部钥片和导电银片，所述顶部钥片的上表面与上端盖子的下表面电极压接，所述导电银片的下表面与下端底座中月牙凸台的上表面压接。4.如权利要求3所述的封装模块，其特征在于，所述芯片包括IGBT芯片和二极管芯片；所述IGBT芯片和二极管芯片通用一套模具注塑成统一的塑料框架，且芯片在组装时360°旋转调整进行装配； 所述塑料框架的材质采用PBI工程塑料；所述塑料框架为旋转矩阵形状。5.如权利要求3所述的封装模块，其特征在于，所述顶部钥片的上表面与盖子大阳的下端面贴合。6.如权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏莹莹，张朋，刘文广，韩荣刚，包海龙，张宇，刘隽，车家杰，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网智能电网研究院，国网上海市电力公司，
类型：发明
国别省市：