一種塑封式ipm模塊電氣連接結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于塑封式IPM生產(chǎn)制造領(lǐng)域，具體涉及一種塑封式IPM模塊電氣連接結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]塑封式IPM (Intelligent Power Module，智能功率模塊)，是將IGBT (絕緣柵雙極型晶體管)芯片及其驅(qū)動(dòng)電路、控制電路和過(guò)流、欠壓、短路、過(guò)熱等保護(hù)電路集成于一體的新型控制模塊。它是一種復(fù)雜、先進(jìn)的功率模塊，能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)過(guò)流、欠壓、短路和過(guò)熱等復(fù)雜保護(hù)功能，因而具有智能特征。同時(shí)它具有低成本、小型化、高可靠、易使用等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于變頻家電、逆變電源、工業(yè)控制等領(lǐng)域，社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益十分可觀。
[0003]對(duì)于普通的塑封式IPM來(lái)說(shuō)，它的內(nèi)部是由引線框架、芯片、鍵合線組成的。在應(yīng)用中，芯片的焊接、引線的鍵合都是嚴(yán)重制約產(chǎn)品成品率和生產(chǎn)效率的因素。目前在塑封式IPM模塊中所廣泛應(yīng)用的是將IGBT、二極管和驅(qū)動(dòng)芯片通過(guò)焊接的方式貼在引線框架上，再通過(guò)鍵合線完成他們之間的電氣連接，最后再進(jìn)行注塑。該方式在使用時(shí)存在以下問(wèn)題:
[0004](I) IGBT、二極管和驅(qū)動(dòng)芯片焊接固定于引線框架上，焊接工藝比較復(fù)雜，且引線框架厚度較大，不利于芯片的散熱，長(zhǎng)時(shí)間過(guò)熱使用易造成芯片的損壞，增加使用成本。
[0005](2)因?yàn)樾酒媳砻嬷g的電氣連接一般是通過(guò)鍵合線連接起來(lái)的，但塑封式IPM中功率芯片(包括IGBT、二極管芯片)和驅(qū)動(dòng)芯片所處的高度不同，而且驅(qū)動(dòng)芯片與功率芯片的距離較遠(yuǎn)，這樣不僅增大了鍵合的難度，而且增加了鍵合線失效的風(fēng)險(xiǎn)，可靠性、通流能力較差。
[0006](3)驅(qū)動(dòng)芯片與IGBT、二極管芯片的鍵合距離較遠(yuǎn)，在注塑時(shí)由于注塑料的流動(dòng)有可能會(huì)破壞鍵合線。
[0007](4)引線框架作為芯片的載體需對(duì)其進(jìn)行折彎操作，由于引線框架材質(zhì)較硬，折彎工藝會(huì)增加弓I線框架的材料成本。
[0008]因此，鑒于以上問(wèn)題，有必要提出一種新型的塑封式IPM模塊電氣連接結(jié)構(gòu)，可以有效地優(yōu)化引線框架的設(shè)計(jì)，減小芯片間的距離，同時(shí)省略芯片焊接和引線鍵合的工藝步驟，提高生產(chǎn)效率，有效保證產(chǎn)品的通流能力、可靠性、穩(wěn)定性和安全性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]有鑒于此，本發(fā)明提供了一種塑封式IPM模塊電氣連接結(jié)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)優(yōu)化引線框架的設(shè)計(jì)，減小芯片間的距離，同時(shí)省略芯片焊接和引線鍵合的工藝步驟，提高生產(chǎn)效率，有效地保證產(chǎn)品的通流能力、可靠性、穩(wěn)定性和安全性的目的。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的目的提出的一種塑封式IPM模塊電氣連接結(jié)構(gòu)，包括引線框架、IGBT芯片、二極管芯片與驅(qū)動(dòng)芯片，該結(jié)構(gòu)還包括導(dǎo)電薄膜，所述導(dǎo)電薄膜為上下設(shè)置的兩層，所述IGBT芯片、二極管芯片與驅(qū)動(dòng)芯片均設(shè)置于所述兩層導(dǎo)電薄膜之間，上層導(dǎo)電薄膜的兩端固定連接于所述引線框架上；
[0011]下層導(dǎo)電薄膜用于承載固定所述IGBT芯片、二極管芯片與驅(qū)動(dòng)芯片，所述上層導(dǎo)電薄膜用于所述IGBT芯片、二極管芯片、驅(qū)動(dòng)芯片以及引線框架間的電氣連接。
[0012]優(yōu)選的，所述導(dǎo)電薄膜與所述IGBT芯片、二極管芯片、驅(qū)動(dòng)芯片以及引線框架間均通過(guò)銀漿貼合固定。
[0013]優(yōu)選的，所述導(dǎo)電薄膜包括內(nèi)部電路以及外部薄膜，所述外部薄膜為絕緣材料。
[0014]優(yōu)選的，所述下層導(dǎo)電薄膜的底部還設(shè)置有導(dǎo)熱絕緣層與散熱片。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明公開(kāi)的塑封式IPM模塊電氣連接結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是:該結(jié)構(gòu)通過(guò)采用導(dǎo)電薄膜作為芯片的載體，節(jié)省了引線框架作為載體部分的結(jié)構(gòu)，優(yōu)化引線框架的設(shè)計(jì)。同時(shí)將功率芯片與驅(qū)動(dòng)芯片設(shè)置于導(dǎo)電薄膜上的同一高度，有效減小芯片間的距離，便于導(dǎo)電薄膜與芯片間的電氣連接。通過(guò)采用銀漿將芯片粘貼于導(dǎo)電薄膜上，省略了芯片的焊接和引線鍵合的工藝步驟，能夠有效地提高模塊的生產(chǎn)效率；且由于芯片與導(dǎo)電薄膜間為面接觸，增大了接觸面積，保證產(chǎn)品的通流能力、可靠性、穩(wěn)定性和安全性，提高模塊質(zhì)量與使用壽命。
[0016]此外，由于導(dǎo)電薄膜為柔軟材質(zhì)，因此引線框架不必設(shè)計(jì)為折彎結(jié)構(gòu)，這樣可以降低整個(gè)模塊的生產(chǎn)成本。且導(dǎo)電薄膜厚度較薄，散熱性能較好。
【附圖說(shuō)明】
[0017]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0018]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中塑封式IPM模塊電氣連接結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0019]圖2為本發(fā)明公開(kāi)的塑封式IPM模塊電氣連接結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0020]圖中的數(shù)字或字母所代表的相應(yīng)部件的名稱:
[0021]1、引線框架2、上層導(dǎo)電薄膜3、下層導(dǎo)電薄膜4、IGBT芯片5、二極管芯片6、驅(qū)動(dòng)芯片7、導(dǎo)熱絕緣層8、散熱片9、鍵合線
【具體實(shí)施方式】
[0022]目前，在塑封式IPM模塊中所廣泛應(yīng)用的是將IGBT、二極管和驅(qū)動(dòng)芯片通過(guò)焊接的方式貼在引線框架上，再通過(guò)鍵合線完成他們之間的電氣連接，最后再進(jìn)行注塑。焊接工藝比較復(fù)雜，且引線框架厚度較大，不利于芯片的散熱。驅(qū)動(dòng)芯片與功率芯片所處的高度不同，鍵合難度較大。另外，引線鍵合穩(wěn)定性較差，注塑時(shí)易損壞，增加了鍵合線失效的風(fēng)險(xiǎn)?？煽啃?、通流能力較差。此外，引線框架需要折彎處理，工作效率較低，同時(shí)增加了生產(chǎn)成本。
[0023]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供了一種塑封式IPM模塊電氣連接結(jié)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)優(yōu)化引線框架的設(shè)計(jì)，減小驅(qū)動(dòng)芯片與功率芯片間的距離，同時(shí)省略芯片焊接和引線鍵合的工藝步驟，提高生產(chǎn)效率，有效地保證產(chǎn)品的通流能力、可靠性、穩(wěn)定性和安全性的目的。
[0024]下面將通過(guò)【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0025]如圖2所示，一種塑封式IPM模塊電氣連接結(jié)構(gòu)，包括引線框架1、IGBT芯片4、二極管芯片5與驅(qū)動(dòng)芯片6，該結(jié)構(gòu)還包括導(dǎo)電薄膜，導(dǎo)電薄膜為上下設(shè)置的兩層，IGBT芯片4、二極管芯片5與驅(qū)動(dòng)芯片6均設(shè)置于兩層導(dǎo)電薄膜之間，上層導(dǎo)電薄膜2的兩端固定連接于引線框架I上。
[0026]下層導(dǎo)電薄膜3用于承載固定IGBT芯片4、二極管芯片5與驅(qū)動(dòng)芯片6，導(dǎo)電薄膜與IGBT芯片、二極管芯片、驅(qū)動(dòng)芯片以及引線框架均通過(guò)銀漿貼合固定。通過(guò)選用導(dǎo)電薄膜替代引線框架或DBC板等作為芯片的載體，再將導(dǎo)電薄膜以同樣的方式貼合在引線框架上，這樣的電氣連接是面接觸的方式，而且導(dǎo)電薄膜相比較引線框架和DBC板的厚度要薄很多，因此散熱效果相對(duì)較好。
[0027]同時(shí)，可將功率芯片與驅(qū)動(dòng)芯片設(shè)置于下層導(dǎo)電薄膜上的同一高度，有效減小芯片間的距離。芯片的底部通過(guò)采用銀漿貼在導(dǎo)電薄膜上，省略了芯片的焊接工藝，能夠極大的提高塑封式IPM模塊的生產(chǎn)效率。
[0028]上層導(dǎo)電薄膜2用于IGBT芯片4、二極管芯片5、驅(qū)動(dòng)芯片6以及引線框架間的電氣連接。導(dǎo)電薄膜與芯片間為面接觸，較現(xiàn)有技術(shù)中的鍵合線實(shí)現(xiàn)的電氣連接其穩(wěn)定性、可靠性較好，通流能力較強(qiáng)。
[0029]導(dǎo)電薄膜包括內(nèi)部電路以及外部薄膜，外部薄膜為絕緣材料。
[0030]下層導(dǎo)電薄膜3的底部還設(shè)置有導(dǎo)熱絕緣層7與散熱片8，提高模塊的散熱效率。
[0031]此外，導(dǎo)電薄膜的厚度可為小于0.5_等，具體厚度尺寸根據(jù)使用需要而定，在此不做限制。
[0032]本發(fā)明公開(kāi)了一種塑封式IPM模塊電氣連接結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)通過(guò)采用導(dǎo)電薄膜作為芯片的載體，節(jié)省了引線框架作為載體部分的結(jié)構(gòu)，優(yōu)化引線框架的設(shè)計(jì)。同時(shí)將功率芯片與驅(qū)動(dòng)芯片設(shè)置于導(dǎo)電薄膜上的同一高度，有效減小芯片間的距離，便于導(dǎo)電薄膜與芯片間的電氣連接。通過(guò)采用銀漿將芯片粘貼于導(dǎo)電薄膜上，省略了芯片的焊接和引線鍵合的工藝步驟，能夠有效地提高模塊的生產(chǎn)效率；且由于芯片與導(dǎo)電薄膜間為面接觸，增大了接觸面積，保證產(chǎn)品的通流能力、可靠性、穩(wěn)定性和安全性，提高模塊質(zhì)量與使用壽命。
[0033]此外，由于導(dǎo)電薄膜為柔軟材質(zhì)，因此引線框架不必設(shè)計(jì)為折彎結(jié)構(gòu)，這樣可以降低整個(gè)模塊的生產(chǎn)成本。且導(dǎo)電薄膜厚度較薄，散熱性能較好。
[0034]對(duì)所公開(kāi)的實(shí)施例的上述說(shuō)明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是顯而易見(jiàn)的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開(kāi)的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種塑封式IPM模塊電氣連接結(jié)構(gòu)，包括引線框架、IGBT芯片、二極管芯片與驅(qū)動(dòng)芯片，其特征在于，該結(jié)構(gòu)還包括導(dǎo)電薄膜，所述導(dǎo)電薄膜為上下設(shè)置的兩層，所述IGBT芯片、二極管芯片與驅(qū)動(dòng)芯片均設(shè)置于所述兩層導(dǎo)電薄膜之間，上層導(dǎo)電薄膜的兩端固定連接于所述引線框架上； 下層導(dǎo)電薄膜用于承載固定所述IGBT芯片、二極管芯片與驅(qū)動(dòng)芯片，所述上層導(dǎo)電薄膜用于所述IGBT芯片、二極管芯片、驅(qū)動(dòng)芯片以及引線框架間的電氣連接。2.如權(quán)利要求1所述的塑封式IPM模塊電氣連接結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述導(dǎo)電薄膜與所述IGBT芯片、二極管芯片、驅(qū)動(dòng)芯片以及引線框架間均通過(guò)銀漿貼合固定。3.如權(quán)利要求1所述的塑封式IPM模塊電氣連接結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述導(dǎo)電薄膜包括內(nèi)部電路以及外部薄膜，所述外部薄膜為絕緣材料。4.如權(quán)利要求1所述的塑封式IPM模塊電氣連接結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述下層導(dǎo)電薄膜的底部還設(shè)置有導(dǎo)熱絕緣層與散熱片。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種塑封式IPM模塊電氣連接結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)通過(guò)采用導(dǎo)電薄膜作為芯片的載體，節(jié)省了引線框架作為載體部分的結(jié)構(gòu)，優(yōu)化引線框架的設(shè)計(jì)。同時(shí)將功率芯片與驅(qū)動(dòng)芯片設(shè)置于導(dǎo)電薄膜上的同一高度，有效減小芯片間的距離，便于導(dǎo)電薄膜與芯片間的電氣連接。通過(guò)采用銀漿將芯片粘貼于導(dǎo)電薄膜上，省略了芯片的焊接和引線鍵合的工藝步驟，能夠有效地提高模塊的生產(chǎn)效率；且由于芯片與導(dǎo)電薄膜間為面接觸，增大了接觸面積，保證產(chǎn)品的通流能力、可靠性、穩(wěn)定性和安全性，提高模塊質(zhì)量與使用壽命。此外，由于導(dǎo)電薄膜為柔軟材質(zhì)，因此引線框架不必設(shè)計(jì)為折彎結(jié)構(gòu)，這樣可以降低整個(gè)模塊的生產(chǎn)成本。且導(dǎo)電薄膜厚度較薄，散熱性能較好。
【IPC分類】H01L23/495
【公開(kāi)號(hào)】CN104882427
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410069246
【發(fā)明人】吳磊
【申請(qǐng)人】西安永電電氣有限責(zé)任公司
【公開(kāi)日】2015年9月2日
【申請(qǐng)日】2014年2月27日
【公告號(hào)】WO2015127753A1