[发明专利]非绝缘型功率模块及其封装工艺

说明书

技术领域

本发明涉及半导体，尤其涉及非绝缘型功率模块及其封装技术。

背景技术

功率模块，按照其芯片与基板之间是电气绝缘的结构还是非绝缘的结构，分为绝缘型功率模块，和非绝缘型功率模块。

功率模块通常其基板用作公共电极，而且其具有正向压降低、浪涌电流大等特点，主要用于各类焊接机和开关电源。

但是，正是由于功率模块通常工作在高电压、大电流条件下，因此，功率模块的散热就是通常必须考虑的一个问题。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种非绝缘型功率模块及其的封装工艺，通过这种封装工艺制成的非绝缘型功率模块能够降低模块的热阻，从而提高功率模块的可靠性。

本发明的另一个目的是简化非绝缘型功率模块的结构，从而降低制造成本。

按照本发明的一个方面，提供了一种非绝缘型功率的封装工艺。下面以晶闸管芯片为例说明本发明的非绝缘型功率的封装工艺。它包含：步骤(1)，即元器件定位步骤：将功率模块芯片220安装到铜基板210的指定位置处；步骤(2)，即第一焊接步骤：将功率模块芯片220与铜基板210焊接在一起；步骤(3)，即密封步骤：将焊接有功率模块芯片220的铜基板210与外壳280安装在一起，并采用密封胶270进行密封以形成密封结构；以及步骤(4)，即固化步骤：采用环氧树脂290，封装由所述密封步骤形成的密封结构并固化之，从而形成本发明的非绝缘型功率模块200。

按照本发明提供的非绝缘型功率模块200的封装工艺，其中，步骤(2)是在真空状态下进行的。

在之前非绝缘型功率模块200的封装工艺中，在完成步骤(2)之后且在开始步骤(3)之前还可以包括第二焊接步骤：在功率模块芯片220上，将门极电极230焊接到功率模块芯片230上，并且使门极电极230从环氧树脂290中裸露出来。

在本发明的非绝缘型功率模块200的封装工艺中，在完成步骤(4)之后，还可以包含外观处理步骤：将外壳280上从环氧树脂290中裸露出的门极电极230打弯成型。

在本发明的非绝缘型功率模块200的封装工艺中，功率模块可以是晶闸管模块、二极管模块、IGBT模块或MOSFET模块。

按照本发明的第二个方面，提供了一种非绝缘型功率模块200，它包含：铜基板210；位于铜基板210指定位置处的功率模块芯片220；从功率模块芯片220引出的门极电极230；以及外壳280，用于罩盖铜基板210、门极电极230和功率模块芯片220；其中，功率模块芯片220直接焊接在铜基板210上，电极230焊接在功率模块芯片220上。

按照本发明提供的非绝缘型功率模块200，其中，功率模块芯片220、门极电极230、铜基板210以及外壳280采用硅凝胶270密封，在硅凝胶270上采用环氧树脂290固化封装，以形成密封结构。

门极电极230最好从环氧树脂290中引出。

在按照本发明的非绝缘型功率模块200中，门极电极230最好被打弯成型。

在按照本发明的非绝缘型功率模块200中，非绝缘型功率模块200中的芯片220之间最好采用铝丝键合在起来。

在按照本发明的非绝缘型功率模块200中，铜基板的厚度最好为3毫米。

附图说明

图1中示出现有技术中的绝缘型功率模块在封装时所采用的工艺步骤；

图2示出的是现有技术中绝缘型功率模块的内部结构示意图；

图3中示出的是本发明的非绝缘型功率模块在封装时所采用的工艺步骤；以及

图4示出的是采用本发明的封装工艺所形成的非绝缘型功率模块的内部结构示意图。

具体实施方式

下面参照附图，说明本发明实施例的非绝缘型功率模块及其封装工艺。

本领域中的普通技术人员能够理解，本发明中所采用的术语“功率模块”是一种泛指，它可以是晶闸管、二极管模块、IGBT模块或MOSFET模块等。但为了描述方便起见，说明书的描述中，仅以“功率模块”来代表晶闸管、二极管模块、IGBT模块或MOSFET模块等。

功率模块由于通常工作在大电流下，其本身的热阻会受很多因素的影响。例如，模块的散热条件、器件工作时的功率、焊接层的厚度以及焊接层的热膨胀系数等都会影响器件的热阻。

功率模块的热阻由下式给出：

R＝ΔT/P    式(1)

其中，R是热阻；

ΔT是器件两端形成的温差；

P是器件由于所加电流和电压所引起的功率。