專利名稱：一種大電流高電壓高頻率高性能igbt模塊的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種IGBT模塊，尤其涉及一種大電流高電壓高頻率高性能IGBT模塊。
背景技術：
IGBT 是 hsulated Gate Bipolar Transistor (絕緣柵雙極型晶體管)的縮寫， 簡單說就是實現逆變功能，把直流電變成可控的交流電。IGBT的開關作用是通過加正向柵極電壓形成溝道，給NPN晶體管提供基極電流，使IGBT導通。反之，加反向門極電壓消除溝道，切斷基極電流，使IGBT關斷。在較高頻率的大、中功率應用中占據了主導地位，主要用于變頻調速、UPS電源、逆變焊機電源、高頻感應加熱電源、通訊電源、激光電源等。為此申請人研制了一種大電流高電壓高頻率高性能IGBT模塊，并研究出一套封裝方法。
發明內容
本發明的目的在于提供一種大電流高電壓高頻率高性能IGBT模塊。一種大電流高電壓高頻率高性能IGBT模塊，它包括紫銅底板、導熱絕緣陶瓷覆銅板、IGBT芯片、連接導線束、電極A、電極B、電極C、控制端子、塑料殼體、硅凝膠層和環氧絕緣層，IGBT芯片由兩只二極管和兩只三極管組成，IGBT芯片、電極A、電極B和電極C都釬焊在導熱絕緣陶瓷覆銅板上，導熱絕緣陶瓷覆銅板釬焊在紫銅底板上，在紫銅底板上罩有塑料殼體，在電極A、電極B、電極C、IGBT芯片和導熱絕緣陶瓷覆銅板上依次設有硅凝膠層和環氧絕緣層。所述一種大電流高電壓高頻率高性能IGBT模塊的封裝方法包括如下步驟第一步對紫銅底板進行預彎處理，根據焊接試驗先測量出導熱絕緣陶瓷覆銅板和紫銅底板釬焊導致紫銅底板的外凸翹曲變形量，沿紫銅底板變形方向進行反向預彎處理，使紫銅底板的底面產生內凹變形；第二步IGBT芯片和三個電極在導熱絕緣陶瓷覆銅板的定位，用定位板使IGBT芯片和三個電極在導熱絕緣陶瓷覆銅板上準確定位；第三步，燒結，在充滿氮氣的焊接爐中設有電加熱底座，將放有IGBT芯片和三個電極的導熱絕緣陶瓷覆銅板放在電加熱底座上，然后升溫125 燒結，燒結時間120 秒 150秒；燒結后在90°C 100°C條件下保溫30分鐘；第四步，連接導線束的鍵合焊接，用鍵合焊接機將IGBT芯片與固定在導熱絕緣陶瓷覆銅板上的電極通過連接導線束鍵合焊接連接起來，鍵合焊接后進行空冷至室溫；第五步，紫銅底板與導熱絕緣陶瓷覆銅板之間焊接，在充滿氮氣的保護焊接爐中設有電加熱底座，將經預處理后的紫銅底板放置在電加熱底座上，內凹底面向下，然后進行釬焊，這樣就能減小兩者釬焊產生的變形量； 第六步，套殼，用塑料殼體罩住紫銅底板，使紫銅底板與塑料殼體的底部卡口過盈配合； 第七步，封裝，先用定量注液器向塑料殼體內注入液態硅凝膠，確保硅凝膠固化厚度為3. 0 3. 2毫米，然后再用定量注漿器向外殼內注入環氧樹脂進行固化；第八步，電極整形，當環氧樹脂固化后，用折彎機對三個電極進行定折彎處理。由于對紫銅底板進行預彎處理，在紫銅底板與導熱絕緣陶瓷覆銅板之間的焊接過程中，采用氮氣保護，并進行預熱，在焊接爐中設有電加熱底座，將經預處理后的紫銅底板放置在電加熱底座上，內凹底面向下，然后進行釬焊，這樣就能減小兩者釬焊產生的變形量，在燒結前對IGBT芯片與DBC板都進行了預熱處理，當IGBT芯片與DBC板都到達相同鍵合燒結溫度時開始燒結，并控制了燒結時間，這樣就能保證兩者之間的鍵合燒結質量，防止 IGBT芯片與DBC板之間的燒結變形，為DBC板與紫銅底板之間的焊接提供了平面條件，整個結構及其封裝技術確保了產品的技術性能。
圖1、圖2為大電流高電壓高頻率高性能IGBT模塊的結構示意圖；圖2為圖1的俯視圖；圖3為大電流高電壓高頻率高性能IGBT模塊的電路圖；圖中1-紫銅底板；2-導熱絕緣陶瓷覆銅板；3-IGBT芯片；4_連接導線束；5_電極A ;6_電極B ;7_電極C ;8_控制端子；9-塑料殼體；10-硅凝膠層；11_環氧絕緣層。
具體實施例方式下面結合
本發明的
具體實施例方式一種大電流高電壓高頻率高性能IGBT模塊，如圖1 圖3所示，它包括紫銅底板 1、導熱絕緣陶瓷覆銅板2 (俗稱DBC板)、IGBT芯片3、連接導線束4、電極A5、電極B6、電極 C7、控制端子8、塑料殼體9、硅凝膠層10和環氧絕緣層11，IGBT芯片3由兩只二極管和兩只三極管組成，IGBT芯片3、電極A5、電極B6和電極C7都釬焊在導熱絕緣陶瓷覆銅板2上， 導熱絕緣陶瓷覆銅板2釬焊在紫銅底板1上，在紫銅底板1上罩有塑料殼體9，在電極A5、 電極B6、電極C7、IGBT芯片3和導熱絕緣陶瓷覆銅板2上依次用硅凝膠層10和環氧絕緣層11絕緣封填。在生產過程中，IGBT芯片3與導熱絕緣陶瓷覆銅板2之間的焊接、導熱絕緣陶瓷覆銅板2與紫銅底板1之間焊接、硅凝膠層10和環氧絕緣層11的封裝對產品的性能影響極大，這是IGBT超大功率整流電力電子器件模塊生產中的三個重點也是難點。目前，IGBT 芯片3與導熱絕緣陶瓷覆銅板2之間均通過銀錫燒結成一體，導熱絕緣陶瓷覆銅板2和紫銅底板1之間通過釬焊整體剛性相連，為了防止導熱絕緣陶瓷覆銅板2和紫銅底板1釬焊導致紫銅底板1的翹曲變形，影響模塊的整體散熱性能，本發明采取的封裝如下第一步對紫銅底板1進行預彎處理，根據焊接試驗先測量出導熱絕緣陶瓷覆銅板2和紫銅底板1釬焊導致紫銅底板1的外凸翹曲變形量，沿紫銅底板1變形方向進行反向預彎處理，使紫銅底板1的底面產生內凹變形；第二步IGBT芯片3和三個電極在導熱絕緣陶瓷覆銅板2的定位，用定位板使 IGBT芯片3和三個電極在導熱絕緣陶瓷覆銅板2上準確定位；第三步，燒結，在充滿氮氣的焊接爐中設有電加熱底座，將放有IGBT芯片3和三個電極的導熱絕緣陶瓷覆銅板2放在電加熱底座上，然后升溫125 燒結，燒結時間120秒 150秒；燒結后在90°C 100°C條件下保溫30分鐘； 第四步，連接導線束4的鍵合焊接，用鍵合焊接機將IGBT芯片3與固定在導熱絕緣陶瓷覆銅板2上的電極通過連接導線束4鍵合焊接連接起來，鍵合焊接后進行空冷至室第五步，紫銅底板1與導熱絕緣陶瓷覆銅板2之間焊接，在充滿氮氣的保護焊接爐中設有電加熱底座，將經預處理后的紫銅底板1放置在電加熱底座上，內凹底面向下，然后進行釬焊，這樣就能減小兩者釬焊產生的變形量；第六步，套殼，用塑料殼體9罩住紫銅底板1，使紫銅底板1與塑料殼體9的底部卡口過盈配合；第七步，封裝，先用定量注液器向塑料殼體9內注入液態硅凝膠，確保硅凝膠固化厚度為3. 0 3. 2毫米，然后再用定量注漿器向外殼內注入環氧樹脂進行固化；第八步，電極整形，當環氧樹脂固化后，用折彎機對三個電極進行定折彎處理。
權利要求
1. 一種大電流高電壓高頻率高性能IGBT模塊，其特征是它包括紫銅底板(1)、導熱絕緣陶瓷覆銅板(2)、IGBT芯片(3)、連接導線束(4)、電極A (5)、電極B (6)、電極C (7)、控制端子(8)、塑料殼體(9)、硅凝膠層(10)和環氧絕緣層(11)，IGBT芯片(3)由兩只二極管和兩只三極管組成，IGBT芯片(3)、電極A (5)、電極B (6)和電極C (7)都釬焊在導熱絕緣陶瓷覆銅板( 上，導熱絕緣陶瓷覆銅板(2)釬焊在紫銅底板(1)上，在紫銅底板(1)上罩有塑料殼體(9)，在電極A (5)、電極B (6)、電極C (7)、IGBT芯片(3)和導熱絕緣陶瓷覆銅板(2) 上依次設有硅凝膠層(10)和環氧絕緣層(11)。
全文摘要
本發明公開了一種大電流高電壓高頻率高性能IGBT模塊，它包括紫銅底板、導熱絕緣陶瓷覆銅板、IGBT芯片、連接導線束、電極A、電極B、電極C、控制端子、塑料殼體、硅凝膠層和環氧絕緣層，IGBT芯片由兩只二極管和兩只三極管組成，IGBT芯片、電極A、電極B和電極C都釬焊在導熱絕緣陶瓷覆銅板上，導熱絕緣陶瓷覆銅板釬焊在紫銅底板上，并用硅凝膠層和環氧絕緣層進行絕緣填覆。由于對紫銅底板進行預彎處理，在燒結前對IGBT芯片與導熱絕緣陶瓷覆銅板都進行了預熱處理，優化了鍵合燒結溫度，并控制了燒結時間，防止IGBT芯片與導熱絕緣陶瓷覆銅板之間的燒結變形，確保了產品的技術性能。
文檔編號H01L25/07GK102222664SQ20111014450
公開日2011年10月19日 申請日期2011年5月31日 優先權日2011年5月31日
發明者陳興忠, 陳雪筠, 顏書芳, 顏輝 申請人:常州瑞華電力電子器件有限公司