IGBT功率单元及IGBT模块的制作方法

    专利2025-06-23  20


    本技术涉及半导体封装,尤其涉及igbt功率单元及igbt模块的封装。


    背景技术:

    1、igbt(insulated gate bipolar transistor),绝缘栅双极型晶体管,是由(bipolar junction transistor,bjt)双极型三极管和绝缘栅型场效应管(metal oxidesemiconductor,mos)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件,兼有(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor,mosfet)金氧半场效晶体管的高输入阻抗和电力晶体管(giant transistor,gtr)的低导通压降两方面的优点。gtr饱和压降低,载流密度大,但驱动电流较大;mosfet驱动功率很小,开关速度快,但导通压降大,载流密度小。igbt综合了以上两种器件的优点,驱动功率小而饱和压降低。非常适合应用于直流电压为600v及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。

    2、然而,igbt模块包括igbt芯片和frd二极管芯片,且igbt封装结构一般是将igbt芯片和二极管芯片焊接在具有线路的散热基板上,然后通过键合线或者clip这类的桥接件将芯片的电极和线路上的相应导电结构电连接在一起。由于键合线桥接往往会产生虚焊、散热不好之类的问题,而且为了确保igbt芯片的c极和e极之间通过的大电流不会烧毁键合线或者clip,会将焊接若干个键合线或者clip条状结构。参考中国专利cn213071128u,通过若干个键合引线焊接igbt芯片的e极和导电片,该技术虽然可以增加电流流过的上限,但是依然有着焊接点过多,焊接繁杂且部分焊接点虚焊的问题。

    3、故,急需一种可解决上述问题的igbt功率单元及igbt模块。


    技术实现思路

    1、本实用新型的目的是提供一种igbt功率单元及igbt模块,可解决虚焊问题,降低焊接点数量,且在igbt的导通通路中可通过大电流。

    2、为了实现上述目的,本实用新型公开了一种igbt功率单元,形成于散热板上,包括铺设于所述散热板上的导电片、焊接于所述导电片上的igbt芯片和第一clip连接件,所述导电片包括第一导电片、第二导电片,所述igbt芯片焊接于所述第一导电片上,所述第一clip连接件分别焊接于所述igbt芯片的e极和第二导电片上,所述第一clip连接件包括第一基部和由所述第一基部的一侧边向前延伸形成的两第一延伸臂,两所述第一延伸臂沿左右方向间距相对,并在两所述第一延伸臂之间形成显露所述igbt芯片的g极的避空槽,所述第一clip连接件上分别形成有位于所述第一基部的前端焊接部、分别位于两所述第一延伸臂中间的两中间焊接部和分别位于两所述第一延伸臂末端的两末端焊接部,所述前端焊接部和所述末端焊接部其中之一焊接于所述第二导电片上,所述前端焊接部和所述末端焊接部其中另一以及两所述中间焊接部焊接于所述igbt芯片的e极上。

    3、较佳地,所述前端焊接部和中间焊接部之间连接有高于所述前端焊接部和中间焊接部的第一连接桥,所述中间焊接部和末端焊接部之间连接有高于所述前端焊接部和中间焊接部的第二连接桥。

    4、具体地,所述第一连接桥和第二连接桥的顶部呈平直状。

    5、具体地,当两所述前端焊接部和两所述中间焊接部焊接于所述igbt芯片的e极上,两所述末端焊接部焊接于所述第二导电片上时,所述第一连接桥有两个并分别形成于两所述第一延伸臂上;当两所述末端焊接部和两所述中间焊接部焊接于所述igbt芯片的e极上,所述前端焊接部焊接于所述第二导电片上时,所述第一连接桥有一个并形成于两所述第一基部上。

    6、具体地,所述前端焊接部的宽度与所述igbt芯片左右方向的宽度相匹配,所述前端焊接部焊接于所述igbt芯片的e极上时,所述前端焊接部焊接于所述e极的左右方向的一端,并从所述igbt芯片的左侧延伸至所述igbt芯片的右侧。

    7、较佳地,所述igbt功率单元还包括第三导电片、焊接于所述igbt芯片的g极和第三导电片之间的第二clip连接件,所述第二clip连接件包括焊接于所述第三导电片上的第二基部和从所述第二基部向前延伸形成的第二延伸臂以及从所述第二延伸臂向前延伸形成的g极焊接处,且所述第二延伸臂包括与所述第二基部连接的定位片和由所述定位片向前延伸形成的延伸条,所述第二基部和g极焊接处的高度低于所述延伸条的高度;当所述前端焊接部焊接于所述igbt芯片的e极上时,所述第一导电片、第二导电片和第三导电片在左右方向上依次排列,该方案使得将igbt芯片的e极和g极电信号引出的第二导电片和第三导电片可以位于第一导电片的同一侧,便于布局。

    8、较佳地,所述igbt功率单元还包括铺设于散热板上的两电子焊盘和热敏电阻,所述热敏电阻的电极焊接于两所述电子焊盘上。

    9、较佳地,所述igbt功率单元还包括焊接于所述第一导电片上的二极管芯片,以及焊接于所述二极管芯片的电极和第二导电片之间的第三clip连接件。

    10、较佳地,所述igbt功率单元还包括第四导电片、第五导电片、另一igbt芯片、另一第一clip连接件、另一第二clip连接件、另一二极管芯片和另一第三clip连接件,所述第四导电片设于所述第一导电片远离第二导电片的一侧,所述第五导电片设于所述第四导电片远离所述第一导电片的一侧,所述第四导电片上焊接有该igbt芯片,该第一clip连接件的前端焊接部焊接于所述第一导电片上,该第一clip连接件的中间焊接部和末端焊接部焊接于所述第四导电片上的该igbt芯片的e极,该第二clip连接件焊接于第第五导电片和所述第四导电片上的该igbt芯片的g极之间,该第三clip连接件焊接于所述第四导电片上的该二极管芯片的电极和第一导电片之间。

    11、本实用新型还公开了一种igbt模块,包括散热板和安装于所述散热板上的多个igbt功率单元,多个所述igbt功率单元之间通过连接桥电连接在一起,所述igbt功率单元为如上所述的igbt功率单元。

    12、较佳地,所述igbt模块还包括壳体、安装于所述壳体上的通讯端子、与igbt芯片的g极电连接的信号导电片以及电连接在所述通讯端子和信号导电片之间的l型导电条,所述l型导电条包括焊接于所述信号导电片上的第一信号焊接部和由所述第一信号焊接部向上弯折形成的l型焊接条,所述l型焊接条的末端焊接于所述通讯端子的末端。

    13、较佳地,所述igbt模块还包括壳体、安装于所述壳体上的电源端子、与igbt芯片的e极和c极电连接的电源导电片和电连接在电源导电片和电源端子之间的宽clip连接片,所述宽clip连接片包括焊接于所述电源导电片上的宽度大于长度的宽焊接基部、由所述宽焊接基部向上弯折后向外弯折延时形成的l连接部和由所述l连接部向外延伸形成的一个或多个电源焊接部,所述电源焊接部与所述电源端子对应焊接。

    14、与现有技术相比,本实用新型通过宽度横跨igbt芯片g极两侧的第一clip连接件电连接igbt芯片的e极,以用于经过贯穿igbt芯片的c极和e极之间的电流通路,该第一clip连接件宽度足够,焊接部面积大,易于焊接,流经的电流上限大,可用于大电流电路,且该第一clip连接件与igbt芯片的e极电连接的部位具有一大两小三个焊接处或者四个小焊接处,连接稳定性高,且一个igbt芯片只需一个第一clip连接件,焊接简单,该第一clip连接件的宽度足够,在焊接时易于抓取。


    技术特征:

    1.一种igbt功率单元,形成于散热板上,包括铺设于所述散热板上的导电片、焊接于所述导电片上的igbt芯片和第一clip连接件,所述导电片包括第一导电片、第二导电片,所述igbt芯片焊接于所述第一导电片上,所述第一clip连接件分别焊接于所述igbt芯片的e极和第二导电片上,其特征在于:所述第一clip连接件包括第一基部和由所述第一基部的一侧边向前延伸形成的两第一延伸臂,两所述第一延伸臂沿左右方向间距相对,并在两所述第一延伸臂之间形成显露所述igbt芯片的g极的避空槽,所述第一clip连接件上分别形成有位于所述第一基部的前端焊接部、分别位于两所述第一延伸臂中间的两中间焊接部和分别位于两所述第一延伸臂末端的两末端焊接部,所述前端焊接部和所述末端焊接部其中之一焊接于所述第二导电片上,所述前端焊接部和所述末端焊接部其中另一以及两所述中间焊接部焊接于所述igbt芯片的e极上。

    2.如权利要求1所述的igbt功率单元,其特征在于:所述前端焊接部和中间焊接部之间连接有高于所述前端焊接部和中间焊接部的第一连接桥,所述中间焊接部和末端焊接部之间连接有高于所述前端焊接部和中间焊接部的第二连接桥,所述第一连接桥和第二连接桥的顶部呈平直状。

    3.如权利要求2所述的igbt功率单元,其特征在于:当两所述前端焊接部和两所述中间焊接部焊接于所述igbt芯片的e极上,两所述末端焊接部焊接于所述第二导电片上时,所述第一连接桥有两个并分别形成于两所述第一延伸臂上;当两所述末端焊接部和两所述中间焊接部焊接于所述igbt芯片的e极上,所述前端焊接部焊接于所述第二导电片上时,所述第一连接桥有一个并形成于两所述第一基部上。

    4.如权利要求2所述的igbt功率单元,其特征在于:所述前端焊接部的宽度与所述igbt芯片左右方向的宽度相匹配。

    5.如权利要求1所述的igbt功率单元,其特征在于:还包括第三导电片、焊接于所述igbt芯片的g极和第三导电片之间的第二clip连接件、焊接于所述第一导电片上的二极管芯片,以及焊接于所述二极管芯片的电极和第二导电片之间的第三clip连接件,所述第二clip连接件包括焊接于所述第三导电片上的第二基部和从所述第二基部向前延伸形成的第二延伸臂以及从所述第二延伸臂向前延伸形成的g极焊接处,且所述第二延伸臂包括与所述第二基部连接的定位片和由所述定位片向前延伸形成的延伸条,所述第二基部和g极焊接处的高度低于所述延伸条的高度;当所述前端焊接部焊接于所述igbt芯片的e极上时,所述第一导电片、第二导电片和第三导电片在左右方向上依次排列。

    6.如权利要求5所述的igbt功率单元,其特征在于:还包括第四导电片、第五导电片、另一igbt芯片、另一第一clip连接件、另一第二clip连接件、另一二极管芯片和另一第三clip连接件,所述第四导电片设于所述第一导电片远离第二导电片的一侧,所述第五导电片设于所述第四导电片远离所述第一导电片的一侧,所述第四导电片上焊接有该igbt芯片,该第一clip连接件的前端焊接部焊接于所述第一导电片上,该第一clip连接件的中间焊接部和末端焊接部焊接于所述第四导电片上的该igbt芯片的e极,该第二clip连接件焊接于第第五导电片和所述第四导电片上的该igbt芯片的g极之间,该第三clip连接件焊接于所述第四导电片上的该二极管芯片的电极和第一导电片之间。

    7.如权利要求1所述的igbt功率单元,其特征在于:还包括铺设于散热板上的两电子焊盘和热敏电阻,所述热敏电阻的电极焊接于两所述电子焊盘上。

    8.一种igbt模块,包括散热板和安装于所述散热板上的多个igbt功率单元,其特征在于:多个所述igbt功率单元之间通过连接桥电连接在一起,所述igbt功率单元为如权利要求1-7中任一项所述的igbt功率单元。

    9.如权利要求8所述的igbt模块,其特征在于:还包括壳体、安装于所述壳体上的通讯端子、与igbt芯片的g极电连接的信号导电片以及电连接在所述通讯端子和信号导电片之间的l型导电条,所述l型导电条包括焊接于所述信号导电片上的第一信号焊接部和由所述第一信号焊接部向上弯折形成的l型焊接条,所述l型焊接条的末端焊接于所述通讯端子的末端。

    10.如权利要求8所述的igbt模块,其特征在于:还包括壳体、安装于所述壳体上的电源端子、与igbt芯片的e极和c极电连接的电源导电片和电连接在电源导电片和电源端子之间的宽clip连接片,所述宽clip连接片包括焊接于所述电源导电片上的宽度大于长度的宽焊接基部、由所述宽焊接基部向上弯折后向外弯折延时形成的l连接部和由所述l连接部向外延伸形成的一个或多个电源焊接部,所述电源焊接部与所述电源端子对应焊接。


    技术总结
    本技术公开了一种IGBT功率单元以及IGBT模块,IGBT功率单元包括铺设于散热板上的导电片、焊接于导电片上的IGBT芯片和第一CLIP连接件,导电片包括第一导电片、第二导电片,IGBT芯片焊接于第一导电片上,第一CLIP连接件分别焊接于IGBT芯片的E极和第二导电片上,第一CLIP连接件包括第一基部和由第一基部的一侧边向前延伸形成的两第一延伸臂,两第一延伸臂之间形成显露IGBT芯片G极的避空槽,第一CLIP连接件上形成位于第一基部的前端焊接部、位于两第一延伸臂中间和末端的中间焊接部和末端焊接部,前端焊接部和末端焊接部分别焊接在第二导电片和IGBT芯片的E极上,两中间焊接部焊接于IGBT芯片的E极上。本技术易于焊接,焊接效果好且可用于大电流电子产品。

    技术研发人员:付小雷,王忠伟,王志佳,卢家辉
    受保护的技术使用者:海南航芯高科技产业集团有限责任公司
    技术研发日:20230814
    技术公布日:2024/4/29
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