一种端子嵌入式功率半导体模块

技术领域

本发明涉及功率半导体器技术领域，具体是一种端子嵌入式功率半导体 模块。

背景技术

目前，功率模块在功率电子电路中的应用较为广泛，并且通常在采用半 导体封装。功率半导体封装技术包含材料选择、结构设计、工艺设计、封装 工艺等问题，把很多功率芯片通过校核计算且较为美观的匀称布局封装成模 块。封装工艺需要考虑器件的电流平衡、芯片散热和工艺工序的简化等。现 有的大功率半导体器件，端子承载能力是有待提高的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种端子嵌入式功率半导体模块，以解决上述背 景技术中提出的问题。

本发明的技术方案是：一种端子嵌入式功率半导体模块，包括散热铜板、 设置于所述散热铜板上的陶瓷覆铜板、贴装于所述陶瓷覆铜板上的功率半导 体芯片、与所述陶瓷覆铜板连接的七个信号端子和七个功率端子、以及壳体、 盖板，所述壳体包括外壳体和七个内置M螺母、七个内置M螺母和两个塞块， 所述塞块塞入所述功率端子之间的空隙；所述塞块塞入所述功率端子之间的 空隙；所述陶瓷覆铜板上还焊接有其他电子元器件，包括二极管；所述外壳 体与所述散热铜板通过自攻螺钉固定连接，所述外壳体与所述盖板通过自攻 螺钉固定连接。

优选的，所述信号端子采用分部在壳体前后两侧进行注塑配合，通过注 塑工艺与所述壳体形成一体。

优选的，所述信号端子和所述功率端子由铜材质制成，且表面进行镀铝、 镀银或镀镍处理，所述功率端子采用与信号端子与内置螺母通过螺丝连接的 方式进行注塑配合。

优选的，所述信号端子由相互垂直的主体和支脚构成，所述主体总高 30.5mm，所述支脚长3.2mm、宽2.4mm。

优选的，所述功率端子由三种造型构成，壳体左侧一种功率端子由倒U 形主体和两侧支脚构成，总高35.5mm；所述倒U形主体宽18mm、两侧相距20mm， 所述支脚与所述陶瓷覆铜板连接处宽度为3mm，支脚间距12mm。壳体左侧另 一种功率端子在前一种功率端子下方由多次折弯的Z形主体和单侧支脚构成， 总高35.5mm，所述倒Z形主体宽18mm，所述支脚长6mm、宽4.3mm，此上下 两种端子之间有绝缘件隔绝，所述塞块L形状，塞块与两种端子之间通过塞 柱固定。壳体右侧功率端子505-507由互垂直的主体和两侧支脚构成，所述 主体总高35mm，所述支脚长5mm、宽2.5mm，支脚间距5mm。

优选的，两种所述端子固定方式为螺钉与螺母链接，所述螺母内置于壳 体，注塑壳体时放入。

优选的，所述信号端子和所述功率端子通过冲压、折弯机械工艺成形。

优选的，每个所述端子单独放置，然后通过注塑工艺与所述壳体形成一 体，然后通过超声焊工艺将端子支脚焊接于陶瓷覆铜板，包括以下步骤：

S1：将每个单独放置的端子、塞块、螺母与壳体注塑成一体；

S2：将功率半导体芯片、功率端子超声波焊接于陶瓷覆铜板上；

S3：将陶瓷覆铜板焊接到散热铜板上；

S4：螺钉锁紧散热铜板于壳体上；

S5：螺钉锁紧盖板于壳体上。

本发明通过改进在此提供一种端子嵌入式功率半导体模块，与现有技术 相比，具有如下改进及优点：

本发明，通过设置提高了功率半导体模块信号端子的实用性，功率端子和信号端子采用超声波焊接，焊接效率高，比回流键合焊接工艺质量好、环保又节能等显著优点。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步解释：

图1是本发明的IGBT模块封装剖视图；

图2是本发明的端子与陶瓷覆铜板的连接示意图；

图3是本发明信号端子结构示意图。

图4是本发明的功率端子结构示意图；

图5是本发明的IGBT模块封装结构图。

附图标记说明：

1、散热铜板；2、陶瓷覆铜板；3、功率半导体芯片；401-407、信号 端子；501-507、功率端子；6、外壳体；701-707、M8螺母；801-807、M4 螺母；901-902、塞块；10、二极管。

具体实施方式

下面对本发明进行详细说明，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、 完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全 部的实施例。基于本发明中的实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明通过改进在此提供一种端子嵌入式功率半导体模块，本发明的技 术方案是：

实施例1

如图1－图5所示，一种端子嵌入式功率半导体模块，包括散热铜板1， 设置于散热铜板上的陶瓷覆铜板2、贴装于陶瓷覆铜板上的功率半导体芯片3、 与陶瓷覆铜板2连接的七个信号端子401-407和七个功率端子501-507、以及 壳体、盖板，壳体包括外壳体6和七个内置M8螺母701-707、七个内置M4螺 母801-807和两个塞块901-902，塞块901塞入功率端子501-502之间的空隙； 塞块902塞入功率端子503-504之间的空隙；陶瓷覆铜板1上还焊接有其他 电子元器件，包括二极管10；外壳体6与散热铜板1通过自攻螺钉固定连接， 外壳体6与盖板通过自攻螺钉固定连接。

进一步地，信号端子401-407采用分部在壳体前后两侧进行注塑配合， 通过注塑工艺与壳体形成一体，其下端通过超声波焊接工艺与所述陶瓷覆铜 板2连接，其上端连接外部电气系统；所述功率端子501-507分布在壳体左 右两侧。

进一步地，信号端子401-407和功率端子501-502由铜材质制成，且表 面进行镀铝、镀银或镀镍处理，功率端子501-502采用与信号端子401-407 与内置螺母通过螺丝连接的方式进行注塑配合，螺母的内置的设计使得端子 与壳体完成封装，操作更加方便，而且便于拆卸维修，此设计可以在端子与 壳体注塑成形时，保证端子结构的稳定性，提高注塑质量。

进一步地，信号端子401-407由相互垂直的主体和支脚构成，主体总高 30.5mm，支脚长3.2mm、宽2.4mm。

进一步地，功率端子501-507由三种造型构成，壳体左侧一种功率端子 501-502由倒U形主体和两侧支脚构成，总高35.5mm；倒U形主体宽18mm、 两侧相距20mm，支脚与陶瓷覆铜板2连接处宽度为3mm，支脚间距12mm。壳 体左侧另一种功率端子503-504在前一种功率端子501、502下方由多次折弯 的Z形主体和单侧支脚构成，总高35.5mm，倒Z形主体宽18mm，支脚长6mm、 宽4.3mm，此上下两种端子之间有绝缘件隔绝，塞块L形状，塞块与两种端子 之间通过塞柱固定。最后一种功率端子由互垂直的主体和两侧支脚构成，所 述主体总高35mm，壳体右侧功率端子505-507由互垂直的主体和两侧支脚构 成，主体总高35mm，支脚长5mm、宽2.5mm，支脚间距5mm。

进一步地，两种端子固定方式为螺钉与螺母链接，螺母内置于壳体，注 塑壳体时放入。

进一步地，信号端子401-407和功率端子501-507通过冲压、折弯机械 工艺成形，避免了折弯工艺，提高了端子焊接的工艺效率，工艺完成后直接 进行外壳安装，简化了模块生产工艺。

实施例2

一种端子嵌入式功率半导体模块，包括散热铜板1，设置于散热铜板上的 陶瓷覆铜板2、贴装于陶瓷覆铜板上的功率半导体芯片3、与陶瓷覆铜板2连 接的七个信号端子401-407和七个功率端子501-507、以及壳体、盖板，壳体 包括外壳体6和七个内置M8螺母701-707、七个内置M4螺母801-807和两个 塞块901-902，塞块901塞入功率端子501-502之间的空隙；塞块902塞入功 率端子503-504之间的空隙；陶瓷覆铜板1上还焊接有其他电子元器件，例 如二极管10；外壳体6与散热铜板1通过自攻螺钉固定连接，外壳体6与盖 板通过自攻螺钉固定连接，功率端子501-507和信号端子401-407采用超声 波焊接，焊接效率高，比回流键合焊接工艺质量好、环保又节能等显著优点。

进一步地，每个端子单独放置，然后通过注塑工艺与壳体形成一体，然 后通过超声焊工艺将端子支脚焊接于陶瓷覆铜板，包括以下步骤：

S1：将每个单独放置的端子、塞块、螺母与壳体注塑成一体；

S2：将功率半导体芯片、功率端子501-507超声波焊接于陶瓷覆铜板2 上；

S3：将陶瓷覆铜板2焊接到散热铜板1上；

S4：螺钉锁紧散热铜板1于壳体上；

S5：螺钉锁紧盖板于壳体上。

封装完成图如图5所示。

上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施 例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义 的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实 现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本 文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。