一种高性能IPM模块的封装结构的制作方法

    专利2024-12-02  7


    本技术涉及混合集成电路封装,特别涉及一种高性能ipm模块的封装结构。


    背景技术:

    1、混合集成电路属气密性封装器件,内部密封高纯氮气,用于保证产品内裸芯片、键合丝等脆弱部件,使其与外部不利的环境完全隔离,其产品具有工作温度范围宽、环境适应性好、可靠性高等特点,广泛应用于有高可靠性要求的领域。

    2、其中,因其产品过流大、发热量高,管壳底座通常采用高导热的wcu材质,wcu材质虽然导热性能好,与管壳其他部分的热膨胀系数也匹配,但其材质密度高,导致生产出的产品重量较重,不利于产品的轻型化设计。

    3、此外,由于该类产品的大电流过流需求,功率板和管壳引出线之间需流过大电流,该类产品传统上主要采用粗铝丝键合连接或采用引线焊接连接的方式,实现产品内部基板上的功能区与管壳管脚的电气互连。这两种方式均不利于产品的小型化设计。其中,对于采用粗铝丝键合的方式,单根铝丝的过流能力有限,为满足大电流设计需求,需要键合较多铝丝,这需要占用较大的面积空间,不利于产品的小型化设计;对于采用粗引线焊接的方式,引线较硬,不易成型,应力大,在较小的空间内难以实现高密度连接,同样不利于产品的小型化设计。

    4、另外,金属气密性封装的电机驱动ipm模块,有较高的隔离耐压需求,传统提升隔离耐压的方式是设计大直径的绝缘子,用于满足金属管壳与金属管脚之间的高耐压需求。由于绝缘子直径较大,需要设计较大的管脚间距,这不仅增加了产品长、宽、高方向的尺寸,也无法设计出高密度管脚出针,不利于产品的小型化设计。


    技术实现思路

    1、有鉴于此,本实用新型提供了一种高性能ipm模块的封装结构,不仅可以满足ipm模块大电流、高导热、高耐压的设计需求,且可实现产品的轻型化和小型化设计。

    2、为实现上述目的,本实用新型提供如下技术方案:

    3、一种高性能ipm模块的封装结构,包括:管壳底座、管壳边框、盖板、功率板、信号板、绝缘子和管脚,

    4、所述管壳底座的材质为硅铝;

    5、所述管壳底座与所述管壳边框通过金锡焊料焊接;

    6、所述功率板焊接于所述管壳底座上;

    7、所述信号板固定于所述管壳底座上;

    8、所述管壳底座的上表面具有用于同所述功率板和所述信号板配合的内部装配区,所述管壳底座的上表面开设有用于同所述管壳边框配合的焊接槽,所述管壳底座的上表面设有焊接隔离带,且位于所述内部装配区与所述焊接槽之间。

    9、优选地,所述焊接槽低于所述内部装配区,所述焊接槽的宽度大于所述管壳边框的宽度。

    10、优选地,所述焊接槽比所述内部装配区低0.2mm~0.5mm,所述焊接槽的宽度比所述管壳边框的宽度大0.2mm~0.3mm;

    11、所述焊接隔离带的宽度为0.15mm~0.3mm。

    12、优选地,还包括预成型铜带;

    13、若干个所述管脚通过所述预成型铜带与所述功率板若干个对应的焊盘连接。

    14、优选地,所述预成型铜带包括:铜带焊接部、铜带弯折部和若干个铜带焊接孔;

    15、若干个所述铜带焊接孔用于一一穿过若干个所述管脚并同若干个所述管脚一一焊接;

    16、所述铜带焊接部连接于所述铜带弯折部第二部分的端部,且用于焊接在所述功率板若干个对应的焊盘上。

    17、优选地,所述管脚的内端面设有管脚焊接柱,且所述铜铜带焊接孔的直径大于所述管脚焊接柱的直径,且小于所述管脚的直径;

    18、所述铜带焊接孔用于穿过所述管脚的管脚焊接柱,且所述铜带焊接孔同所述管脚焊接柱接触并焊接。

    19、优选地,所述绝缘子的外端沿所述管脚凸出于所述管壳边框的外侧壁,内端与所述管壳边框的内侧壁齐平;

    20、所述高性能ipm模块的封装结构还包括:绝缘膜和高耐压硅凝胶;

    21、所述绝缘膜用于粘装在所述管壳边框的内侧壁,且设有用于穿过所述管脚的绝缘膜通孔;

    22、所述高耐压硅凝胶至少用于涂覆在所述绝缘膜的边缘,及所述绝缘膜通孔的孔边缘与所述管脚之间。

    23、优选地,所述绝缘膜的数量为两个;

    24、两个所述绝缘膜用于分别粘装在所述管壳边框相对的两个内侧壁,且均设有用于一一穿过同侧的多个所述管脚的多个所述绝缘膜通孔;

    25、所述高耐压硅凝胶至少用于涂覆在两个所述绝缘膜的边缘,及每个所述绝缘膜通孔的孔边缘与对应所述管脚之间。

    26、优选地,每个所述绝缘膜开设有多个平行分布的绝缘膜切缝,且多个所述绝缘膜切缝的一侧与所述绝缘膜的多个通孔一一连通,另一侧与所述绝缘膜的上边缘或下边缘连通;

    27、所述高耐压硅凝胶还用于涂覆在每个所述绝缘膜的每个所述绝缘膜切缝的缝隙。

    28、从上述的技术方案可以看出,本实用新型提供的高性能ipm模块的封装结构,不仅可以满足ipm模块大电流、高导热、高耐压的设计需求,且可实现产品的轻型化和小型化设计。



    技术特征:

    1.一种高性能ipm模块的封装结构,包括:管壳底座(11)、管壳边框(12)、盖板(22)、功率板(13)、信号板(14)、绝缘子(29)和管脚(21),其特征在于,

    2.根据权利要求1所述的高性能ipm模块的封装结构,其特征在于,所述焊接槽(25)低于所述内部装配区,所述焊接槽(25)的宽度大于所述管壳边框(12)的宽度。

    3.根据权利要求2所述的高性能ipm模块的封装结构,其特征在于,所述焊接槽(25)比所述内部装配区低0.2mm~0.5mm,所述焊接槽(25)的宽度比所述管壳边框(12)的宽度大0.2mm~0.3mm;

    4.根据权利要求1所述的高性能ipm模块的封装结构,其特征在于,还包括预成型铜带(15);

    5.根据权利要求4所述的高性能ipm模块的封装结构,其特征在于,所述预成型铜带(15)包括:铜带焊接部(18)、铜带弯折部(19)和若干个铜带焊接孔(20);

    6.根据权利要求5所述的高性能ipm模块的封装结构,其特征在于,所述管脚(21)的内端面设有管脚焊接柱(28),且所述铜带焊接孔(20)的直径大于所述管脚焊接柱(28)的直径,且小于所述管脚(21)的直径;

    7.根据权利要求1所述的高性能ipm模块的封装结构,其特征在于,所述绝缘子(29)的外端沿所述管脚(21)凸出于所述管壳边框(12)的外侧壁,内端与所述管壳边框(12)的内侧壁齐平;

    8.根据权利要求7所述的高性能ipm模块的封装结构,其特征在于,所述绝缘膜(23)的数量为两个;

    9.根据权利要求8所述的高性能ipm模块的封装结构,其特征在于,每个所述绝缘膜(23)开设有多个平行分布的绝缘膜切缝(27),且多个所述绝缘膜切缝(27)的一侧与所述绝缘膜(23)的多个通孔一一连通,另一侧与所述绝缘膜(23)的上边缘或下边缘连通;


    技术总结
    本技术公开了一种高性能IPM模块的封装结构,其中,该封装结构包括:管壳底座、管壳边框、盖板、功率板、信号板、绝缘子和管脚,管壳底座的材质为硅铝;管壳底座与管壳边框通过金锡焊料焊接;功率板焊接于管壳底座上;信号板固定于管壳底座上;管壳底座上表面具有用于同功率板和信号板配合的内部装配区,管壳底座上表面设有用于同管壳边框配合的焊接槽,和设有位于内部装配区与焊接槽之间的焊接隔离带。本方案一方面采用硅铝管壳底座,实现产品轻型化设计,另一方面采用匹配的金锡焊料焊接管壳底座与管壳边框,及在管壳底座上设有焊接槽和焊接隔离带,阻挡熔融的焊料向内部装配区溢出,防止功率板与管壳底座焊接时焊料流淌到焊接槽上。

    技术研发人员:李秀灵,许艳军
    受保护的技术使用者:北京新雷能科技股份有限公司
    技术研发日:20230922
    技术公布日:2024/4/29
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