一种大功率半导体装置的焊接及密封结构

技术领域

本发明涉及大功率半导体领域，具体涉及一种大功率半导体装置的焊接及密封结构。

背景技术

半导体是一种电导率在绝缘体至导体之间的物质，其电导率容易受控制，可作为信息处理的元件材料。从科技或是经济发展的角度来看，半导体非常重要。很多电子产品，如计算机、移动电话、数字录音机的核心单元都是利用半导体的电导率变化来处理信息。

目前，现有的大功率半导体装置通过焊接进行封装密封，但焊接处容易出现缝隙，使得外界水汽进入大功率半导体内部，对大功率半导体内部结构造成腐蚀或其它形式的损害。

因此，发明一种大功率半导体装置的焊接及密封结构来解决上述问题很有必要。

发明内容

本发明的目的是提供一种大功率半导体装置的焊接及密封结构，通过在导热底板上开设有回形安装槽，外壳的底部嵌套在回形安装槽内，且外壳的底部通过第五焊锡片与回形安装槽的内壁焊接，提高了外壳与导热底板之间焊接的密封性能，且外壳的外侧设有密封框，密封框与导热底板间设有密封垫，进一步提高了外壳与导热底板间的密封性能，起到双层密封作用，螺母座与通孔之间填充有第一密封圈，密封环的上侧与密封框的内壁间设有第二密封圈，提高了螺母座与通孔间的密封性能，使得本大功率半导体装置的密封性优越，能够防止外界水汽进入大功率半导体内部，提高了水汽进入大功率半导体内部的使用寿命，以解决技术中的上述不足之处。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种大功率半导体装置的焊接及密封结构，包括导热底板，所述导热底板的上侧中部开设有定位凹槽，所述导热底板的表面开设有回形安装槽，所述回形安装槽套接在定位凹槽的外侧，所述定位凹槽的内部嵌套有第一金属片，所述第一金属片与定位凹槽的底部壁之间设有第一焊锡片，所述第一金属片通过第一焊锡片与定位凹槽的底部壁焊接，所述第一金属片的上侧设有半导体芯片，所述半导体芯片与第一金属片之间设有第二焊锡片，所述半导体芯片的上侧设有第二金属片，所述第二金属片与半导体芯片之间设有第三焊锡片，所述第二金属片的上侧设有缓冲件，所述缓冲件与第二金属片之间设有第四焊锡片，所述缓冲件通过第四焊锡片与第二金属片焊接，所述导热底板上连接有外壳，所述外壳的底部嵌套在回形安装槽内，所述外壳的底部与回形安装槽的内壁间设有第五焊锡片，所述外壳通过第五焊锡片与回形安装槽的内壁焊接，所述外壳的外表面的底板固定有密封框，所述密封框与导热底板之间设有密封垫，所述外壳的顶部开设有通孔，所述通孔的内部嵌套有螺母座，所述螺母座的底部与缓冲件的上侧相抵触，所述螺母座与通孔的内壁之间填充有第一密封圈，所述螺母座的下部固定套接有密封环，所述密封环的上侧与密封框的内壁间设有第二密封圈，所述第二密封圈套接在螺母座上。

优选的，所述定位凹槽的前后左右四侧边缘均固定有限位板，所述限位板与导热底板之间一体化加工成型。

优选的，所述半导体芯片通过第二焊锡片与第一金属片焊接，所述第二金属片通过第三焊锡片与半导体芯片焊接。

优选的，所述缓冲件设置为U型铜片。

优选的，所述外壳采用电绝缘塑料材质加工制成。

优选的，所述外壳与密封框之间一体化加工成型。

优选的，所述螺母座的底部与缓冲件的上侧之间设有第六焊锡片，所述螺母座通过第六焊锡片与缓冲件焊接。

优选的，所述螺母座与密封环之间通过锡焊固定。

在上述技术方案中，本发明提供的技术效果和优点：

1、通过在导热底板上开设有回形安装槽，外壳的底部嵌套在回形安装槽内，且外壳的底部通过第五焊锡片与回形安装槽的内壁焊接，提高了外壳与导热底板之间焊接的密封性能，且外壳的外侧设有密封框，密封框与导热底板间设有密封垫，进一步提高了外壳与导热底板间的密封性能，起到双层密封作用，螺母座与通孔之间填充有第一密封圈，密封环的上侧与密封框的内壁间设有第二密封圈，提高了螺母座与通孔间的密封性能，使得本大功率半导体装置的密封性优越，能够防止外界水汽进入大功率半导体内部，提高了水汽进入大功率半导体内部的使用寿命；

2、通过在导热底板的中部开设有定位凹槽，定位凹槽的前后左右四侧边缘均固定有限位板，便于对第一金属片、半导体芯片和第二金属片进行定位，使得第一金属片、半导体芯片和第二金属片对应整齐，有利于第一金属片、半导体芯片和第二金属片相互之间的焊接，通过缓冲件设置为U型铜片，能够缓解大功率半导体装置在使用过程中产生的热应力和机械应力对半导体芯片的冲击，有效地保护了半导体芯片。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的导热底板示意图；

图3为本发明的外壳示意图；

图4为本发明的外壳剖视图。

附图标记说明：

1导热底板、2定位凹槽、3限位板、4回形安装槽、5第一金属片、6第一焊锡片、7半导体芯片、8第二焊锡片、9第二金属片、10第三焊锡片、11缓冲件、12第四焊锡片、13外壳、14第五焊锡片、15密封框、16密封垫、17通孔、18螺母座、19第六焊锡片、20第一密封圈、21密封环、22第二密封圈。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。

本发明提供了如图1-4所示的一种大功率半导体装置的焊接及密封结构，包括导热底板1，所述导热底板1的上侧中部开设有定位凹槽2，所述导热底板1的表面开设有回形安装槽4，所述回形安装槽4套接在定位凹槽2的外侧，所述定位凹槽2的内部嵌套有第一金属片5，所述第一金属片5与定位凹槽2的底部壁之间设有第一焊锡片6，所述第一金属片5通过第一焊锡片6与定位凹槽2的底部壁焊接，所述第一金属片5的上侧设有半导体芯片7，所述半导体芯片7与第一金属片5之间设有第二焊锡片8，所述半导体芯片7的上侧设有第二金属片9，所述第二金属片9与半导体芯片7之间设有第三焊锡片10，所述第二金属片9的上侧设有缓冲件11，所述缓冲件11与第二金属片9之间设有第四焊锡片12，所述缓冲件11通过第四焊锡片12与第二金属片9焊接，所述导热底板1上连接有外壳13，所述外壳13的底部嵌套在回形安装槽4内，所述外壳13的底部与回形安装槽4的内壁间设有第五焊锡片14，所述外壳13通过第五焊锡片14与回形安装槽4的内壁焊接，所述外壳13的外表面的底板固定有密封框15，所述密封框15与导热底板1之间设有密封垫16，所述外壳13的顶部开设有通孔17，所述通孔17的内部嵌套有螺母座18，所述螺母座18的底部与缓冲件11的上侧相抵触，所述螺母座18与通孔17的内壁之间填充有第一密封圈20，所述螺母座18的下部固定套接有密封环21，所述密封环21的上侧与密封框15的内壁间设有第二密封圈22，所述第二密封圈22套接在螺母座18上。

进一步的，在上述技术方案中，所述定位凹槽2的前后左右四侧边缘均固定有限位板3，所述限位板3与导热底板1之间一体化加工成型，便于对第一金属片5、半导体芯片8和第二金属片9进行定位，使得第一金属片5、半导体芯片8和第二金属片9对应整齐，有利于第一金属片5、半导体芯片8和第二金属片9相互之间的焊接。

进一步的，在上述技术方案中，所述半导体芯片7通过第二焊锡片8与第一金属片5焊接，所述第二金属片9通过第三焊锡片10与半导体芯片7焊接，使得半导体芯片7与第一金属片5间固定稳定牢靠，第二金属片9与半导体芯片7间固定稳定牢靠。

进一步的，在上述技术方案中，所述缓冲件11设置为U型铜片，能够缓解大功率半导体装置在使用过程中产生的热应力和机械应力对半导体芯片7的冲击，有效地保护了半导体芯片7。

进一步的，在上述技术方案中，所述外壳13采用电绝缘塑料材质加工制成，通过外壳13对其内部的元件进行保护，安全性好。

进一步的，在上述技术方案中，所述外壳13与密封框15之间一体化加工成型，提高了外壳13与密封框15之间的连接强度，连接牢靠稳定。

进一步的，在上述技术方案中，所述螺母座18的底部与缓冲件11的上侧之间设有第六焊锡片19，所述螺母座18通过第六焊锡片19与缓冲件11焊接，使得螺母座18与缓冲件11之间连接牢靠稳定，不易分离。

进一步的，在上述技术方案中，所述螺母座18与密封环21之间通过锡焊固定，使得螺母座18与密封环21之间固定牢靠，不易分离。

实施方式具体为：现将第一金属片5通过第一焊锡片6焊接在定位凹槽2内，再将半导体芯片7通过第二焊锡片8焊接在第一金属片5的上侧，第二金属片9通过第三焊锡片10焊接在半导体芯片7的上侧，缓冲件11通过第四焊锡片12焊接在第二金属片9的上侧，螺母座18通过第六焊锡片19焊接在缓冲件11的上侧，在螺母座18上套接第二密封圈22，再将外壳13的套接在第一金属片5、半导体芯片8、第二金属片9和螺母座18的外侧，外壳13的底部嵌套在导热底板1上的回形安装槽4内，同时外壳13的底部通过第五焊锡片14焊接在回形安装槽4内，在密封框15与导热底板1之间放置密封垫16，外壳13顶部的通孔17套接在螺母座18上，第二密封圈22的上侧面与外壳13的顶部内壁接触，同时在通孔17与螺母座18之间填充第一密封圈20，大大提高了本大功率半导体装的密封性能，使得本大功率半导体装置的密封性优越，能够防止外界水汽进入大功率半导体内部，提高了水汽进入大功率半导体内部的使用寿命，通过定位凹槽2和固定在定位凹槽2的前后左右四侧边缘的限位板3，便于对第一金属片5、半导体芯片8和第二金属片9进行定位，使得第一金属片5、半导体芯片8和第二金属片9对应整齐，有利于第一金属片5、半导体芯片8和第二金属片9相互之间的焊接，缓冲件11设置为U型铜片，能够挤压螺母座18，使得螺母座18上的密封环21挤压外壳13的顶部内壁，提高了密封性能，同时能够缓解大功率半导体装置在使用过程中产生的热应力和机械应力对半导体芯片7的冲击，有效地保护了半导体芯片7，该实施方式具体解决了现有技术中存在的焊接处容易出现缝隙，使得外界水汽进入大功率半导体内部，对大功率半导体内部结构造成腐蚀或其它形式的损害问题。

以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。