[发明专利]功率模块的封装结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种功率模块的封装结构，属于功率模块技术领域。

背景技术

功率模块主要包括覆金属陶瓷基板和固定在覆陶瓷金属基板其金属层半导体芯片上，覆金属陶瓷基板焊接在铜底板上，将覆陶瓷金属基板封装在外壳内，而电极端子引出外壳与外部设备连接，实现功率模块的输入和输出。在半导体功率模块在工作过程中，半导体芯片所产生的热量通过铜底板迅速吸收，并通过其下部的散热器上进行散热。

但传统功率模块封装技术是用一块铜基板作为整个功率模块组件的底板而进行封装的，覆陶瓷金属基板焊接在铜基板上，焊接层上会产生一定的应力或空洞，导致功率模块存在很大的热效应失效风险。同时也因铜基板与覆陶瓷金属基板的热膨胀系数不同，其自身的热应力及机械应力都很大，长期使用存在很大的失效风险。再则，导热硅脂填充铜底板与散热器之间的空隙，芯片的热量必须通过铜基板传至散热器上，散热效果不能再提高。现有功率模块的外壳是通过其四周的四个螺栓安装在散热器上，然后通过电极上的安装孔来实现与驱动板母排的连接，这种安装步骤相对比较繁琐。

发明内容

本发明的目的是提供一种装配简单，降低制作成本，散热可靠的功率模块的封装结构。

本发明为达到上述目的的技术方案是：一种功率模块的封装结构，包括外壳、散热器以及驱动电路板和连接有半导体芯片的覆陶瓷金属基板，其特征在于：所述的覆陶瓷金属基板通过导热胶固定在散热器顶面，设置在散热器上部的外壳罩在覆陶瓷金属基板上，驱动电路板设置在外壳顶面，压盖设置在驱动电路板的顶部，至少一个螺栓穿过压盖、驱动电路板以及外壳和覆陶瓷金属基板并旋接在散热器的螺纹孔内，至少一个弹性体设置在外壳内，弹性体的一端顶在外壳上、另一端顶在覆陶瓷金属基板上。

本发明直接将覆陶瓷金属基板通过导热胶固定在散热器的顶面，取消了铜基板，采用无铜基板封装结构，降低制作成本。本发明的螺栓穿过驱动电路板以及外壳而旋接在散热器上，将驱动电路板、外壳以及覆陶瓷金属基板和散热器实现连接，同时通过外壳内设有的弹性体，在螺栓连接在散热器上时，弹性体通过其弹力压向覆陶瓷金属基板，将覆陶瓷金属基板压向散热器一侧，确保功率模块与散热片之间能达到长期紧密接触，将半导体芯片上的热量通过覆陶瓷金属基板传至散热器，能达到持续稳定的传热效果，提高散热效率。本发明将螺栓连接在散热器上，在外壳与散热器连接的同时，通过外壳向弹性体施加压力，故能将螺栓连接应力通过弹性体而被转移至覆陶瓷金属基板上，使外壳与覆陶瓷金属基板弹性连接，比传统的采用固定连接方式更具有柔软性，能大大减小功率模块的热应力和机械应力。本发明通过螺栓压板将驱动电路板、外壳以及覆陶瓷金属基板一次安装在散热器上，外壳顶部支承驱动电路板，既保证了支承强度，又方便将功率模块与驱动电路板结合在一起，大大提高了功率模块的集成度,减少装配工艺，同时也能通过减少焊接层来达到提高散热效果以及减小热失效的风险，尤其这种连接方式缩短了功率模块的电信号传输路径，从而使功率模块自身及驱动器回路的寄生参数也大大缩小。本发明通过螺栓将功率模块与散热器、驱动电路板连接在一起，组装简单，即保障电器性能完整又能节省成本，简化功率半导体模块的生产装配和终端客户的使用。

附图说明

下面结合附图对本发明的实施例作进一步的详细描述。

图1是本发明功率模块的封装结构的立体结构示意图。

图2是本发明功率模块的封装结构的正视结构示意图。

图3是图2的A-A剖视结构示意图。

图4是图2的B-B的剖视结构示意图。

其中：1—压盖，2—螺栓，3—驱动电路板，4—外壳，4-1—弹簧座，4-2—纵筋板，5—散热器，6—覆陶瓷金属基板，7—弹性体，8—信号端子。

具体实施方式

见图1～4所示，本发明的功率模块的封装结构，包括外壳4、散热器5以及驱动电路板3和连接有半导体芯片的覆陶瓷金属基板6。本发明的覆陶瓷金属基板6通过导热胶固定在散热器5顶面，设置在散热器5上部的外壳4罩在覆陶瓷金属基板6上，覆陶瓷金属基板6上与至少两个电极和多个信号端子8连接，各电极设置在外壳4上，通过电极与外部电路实现电路的输入/输出，而驱动电路板3设置在外壳顶面，通过各信号端子8与驱动电路板3连接，实现各信号的传输。