一種功率模塊芯片電極連接結構的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明主要涉及到功率模塊的設計領域，特指一種功率模塊芯片電極連接結構。
【背景技術】
[0002]隨著功率模塊技術的發(fā)展，功率模塊朝著高功率密度、低損耗、高可靠性的方向飛速發(fā)展。芯片作為功率開關器件，是功率模塊的核心部件，通常需要通過并聯(lián)或者串聯(lián)以實現(xiàn)功率模塊電壓電流要求。同時，芯片電極作為開關器件功率端子輸出源，需要實現(xiàn)功率電流傳輸。
[0003]傳統(tǒng)的功率模塊芯片串、并聯(lián)通常采用綁定線焊接和柔性連接這兩種方式的方式來實現(xiàn)。
[0004]綁定線焊接方式是目前IGBT功率模塊芯片電極普遍采用的接觸方式，其可實現(xiàn)芯片之間串、并聯(lián)電流導通。但由于焊接疲勞存在，其綁定線在長期運行中可能會導致脫落，對功率模塊的可靠性存在不利影響。同時，對于高開關頻率模塊，綁定線存在較高電感值，從而IGBT芯片與二極管之間存在較高的雜散電感，易導致過高的開關損耗及電流振蕩。由于綁定線一般采用比較細的鋁線，其上面存在一定的壓降，因而會產(chǎn)生較高的功率損耗，對功率模塊可靠性產(chǎn)生不利影響。芯片電極功率電流傳輸通過芯片也是通過綁定線焊接至襯板，通過母排實現(xiàn)電流傳輸。
[0005]柔性連接方式主要是采用柔性箔取代綁定性，與采用綁定線系的系統(tǒng)不同的是，該芯片的上部和底部具有相同的金屬化層(如銀層)，這意味著芯片頂部和底部的高可靠燒結層與電流路徑廣泛連接。但由于采用銀層金屬化層，增加了產(chǎn)品成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明要解決的技術問題就在于:針對現(xiàn)有技術存在的技術問題，本發(fā)明提供一種可降低芯片串并聯(lián)過程中的雜散電感、降低組裝成本、提高功率模塊可靠性的功率模塊芯片電極連接結構。
[0007]為解決上述技術問題，本發(fā)明采用以下技術方案:
一種功率模塊芯片電極連接結構，包括襯底，所述襯底上的芯片電極區(qū)設有用來實現(xiàn)芯片電極連接的端子排組件，所述襯底的芯片電極區(qū)通過芯片彈性連接組件完成芯片電極與端子排組件之間的彈性連接。
[0008]作為本發(fā)明的進一步改進:所述芯片彈性連接組件包括彈性接觸體緊固框和彈性接觸體，所述彈性接觸體緊固框與端子排組件進行連接，所述彈性接觸體與芯片電極區(qū)形成彈性連接配合。
[0009]作為本發(fā)明的進一步改進:所述彈性接觸體緊固框與端子排組件中的端子排之間通過過盈配合連接。
[0010]作為本發(fā)明的進一步改進:所述彈性接觸體采用彈性梳狀結構。
[0011]作為本發(fā)明的進一步改進:所述彈性接觸體的壓接區(qū)為芯片上表面。
[0012]作為本發(fā)明的進一步改進:所述襯底包括上管和下管，所述上管包括上管FRD和上管IGBT，所述下管包括下管FRD和下管IGBT。
[0013]作為本發(fā)明的進一步改進:所述襯底的壓接區(qū)包含DC+壓接區(qū)、DC-區(qū)及AC壓接區(qū)。
[0014]作為本發(fā)明的進一步改進:所述端子排組件包括端子排+、端子排交流和端子排-O
[0015]作為本發(fā)明的進一步改進:所述三個端子排為一個模塊化的整體。
[0016]便于組裝，易實現(xiàn)標準化生產(chǎn)，降低制造成本。
[0017]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于:
1、本發(fā)明的功率模塊芯片電極連接結構，采用免焊接工藝，可有效提高功率模塊可靠性，降低芯片串、并聯(lián)過程中的雜散電感，同時芯片與彈性接觸裝置采用模塊設計思路，可有效降低制造成本。
[0018]2、本發(fā)明的功率模塊芯片電極連接結構，芯片電極連接端子排采用組件結構，降低組裝成本。
[0019]3、本發(fā)明的功率模塊芯片電極連接結構，芯片電極連接采用彈性接觸方式，可保證芯片電極之間的可靠連接，降低雜散電感。
【附圖說明】
[0020]圖1是IGBT半橋逆變電路原理圖。
[0021]圖2是本發(fā)明的結構原理示意圖。
[0022]圖3是本發(fā)明中襯板的布局示意圖。
[0023]圖4是本發(fā)明中襯板壓接區(qū)的布局示意圖。
[0024]圖5是本發(fā)明中芯片彈性連接組件的結構示意圖。
[0025]圖6是本發(fā)明中端子排的結構原理示意圖。
[0026]圖7是本發(fā)明中彈性接觸體緊固框的結構原理示意圖。
[0027]圖8是本發(fā)明中彈性接觸體的結構原理示意圖。
[0028]圖例說明:
101、上管 FRD ;102、上管 IGBT ;103、下管 FRD ;104、下管 IGBT ;105、DC+壓接區(qū)；106、DC-區(qū);107、AC壓接區(qū);108、上管;109、下管;201、襯底;202、端子排+ ;203、端子排交流;204、端子排-;301、彈性接觸體緊固框；302、彈性接觸體。
【具體實施方式】
[0029]以下將結合說明書附圖和具體實施例對本發(fā)明做進一步詳細說明。
[0030]在具體應用中，單相全橋逆變電路、三相橋式逆變電路均可看成若干個半橋逆變電路組合，而整流電路可以看成逆變電路的逆過程。如圖1所示，對半橋逆變電路的原理進行分析:半橋逆變電路有兩個橋臂，即上管108 (上橋臂)和下管109 (下橋臂)，每個橋臂由一個可控器件和一個反并聯(lián)二極管組成。當V1SV2為通態(tài)時，負載電流和電壓同向，直流側向負載提供能量；而當VD1S VD2為通態(tài)時，負載電流和電壓反向，負載電感中儲存的能量相直流側反饋，即負載電感將其吸收的無功能量反饋回直流側。
[0031]基于以上原理，如圖2所示，本發(fā)明的功率模塊芯片電極連接結構，包括襯底201，襯底201上的芯片電極區(qū)設有用來實現(xiàn)芯片電極連接的端子排組件，襯底201的芯片電極區(qū)通過芯片彈性連接組件，采用彈性接觸的方式實現(xiàn)芯片電極與端子排組件之間的彈性連接。
[0032]如圖3所示，襯底201包括上管108和下管109，其中上管108包括上管FRDlOl和上管IGBT102，下管109包括下管FRD103和下管IGBT104。FRD為快恢復二極管，IGBT為絕緣柵雙極型晶體管。參見圖4，襯底201的壓接區(qū)包含DC+壓接區(qū)105、DC-區(qū)106及AC壓接區(qū)107。
[0033]如圖2和圖6所示，端子排組件包括端子排+202、端子排交流203和端子排-204，其中三個端子排可做成一個模塊化的整體，便于組裝，易實現(xiàn)標準化生產(chǎn)，降低制造成本。
[0034]如圖5所示，芯片彈性連接組件包括彈性接觸體緊固框301和彈性接觸體302。參見圖8，彈性接觸體302采用彈性梳狀結構，可實現(xiàn)端子排之間適當?shù)膹椥?，即使芯片電極與端子排之間存在一定彈性接觸，提供芯片之間串、并聯(lián)通道，保證可靠的導流能力，還能夠有效降低芯片串并聯(lián)過程中的雜散電感。參見圖7，彈性接觸體緊固框301與端子排之間通過過盈配合保證彈性接觸體302與端子排之間的緊密接觸。彈性接觸體302的壓接區(qū)為芯片上表面，即IGBT-E極與FRD-A極。
[0035]以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，本發(fā)明的保護范圍并不僅局限于上述實施例，凡屬于本發(fā)明思路下的技術方案均屬于本發(fā)明的保護范圍。應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理前提下的若干改進和潤飾，應視為本發(fā)明的保護范圍。
【主權項】
1.一種功率模塊芯片電極連接結構，其特征在于，包括襯底(201)，所述襯底(201)上的芯片電極區(qū)設有用來實現(xiàn)芯片電極連接的端子排組件，所述襯底(201)的芯片電極區(qū)通過芯片彈性連接組件完成芯片電極與端子排組件之間的彈性連接。2.根據(jù)權利要求1所述的功率模塊芯片電極連接結構，其特征在于，所述芯片彈性連接組件包括彈性接觸體緊固框(301)和彈性接觸體(302)，所述彈性接觸體緊固框(301)與端子排組件進行連接，所述彈性接觸體(302)與芯片電極區(qū)形成彈性連接配合。3.根據(jù)權利要求2所述的功率模塊芯片電極連接結構，其特征在于，所述彈性接觸體緊固框(301)與端子排組件中的端子排之間通過過盈配合連接。4.根據(jù)權利要求2所述的功率模塊芯片電極連接結構，其特征在于，所述彈性接觸體(302)采用彈性梳狀結構。5.根據(jù)權利要求2所述的功率模塊芯片電極連接結構，其特征在于，所述彈性接觸體(302)的壓接區(qū)為芯片上表面。6.根據(jù)權利要求1?5中任意一項所述的功率模塊芯片電極連接結構，其特征在于，所述襯底(201)包括上管(108)和下管(109)，所述上管(108)包括上管FRD (101)和上管IGBT (102)，所述下管(109)包括下管FRD (103)和下管IGBT (104)。7.根據(jù)權利要求1?5中任意一項所述的功率模塊芯片電極連接結構，其特征在于，所述襯底(201)的壓接區(qū)包含DC+壓接區(qū)(105)、DC-區(qū)(106)及AC壓接區(qū)(107)。8.根據(jù)權利要求1?5中任意一項所述的功率模塊芯片電極連接結構，其特征在于，所述端子排組件包括端子排+ (202)、端子排交流(203)和端子排-(204)。9.根據(jù)權利要求8所述的功率模塊芯片電極連接結構，其特征在于，所述三個端子排為一個模塊化的整體。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種功率模塊芯片電極連接結構，包括襯底，所述襯底上的芯片電極區(qū)設有用來實現(xiàn)芯片電極連接的端子排組件，所述襯底的芯片電極區(qū)通過芯片彈性連接組件完成芯片電極與端子排組件之間的彈性連接。本發(fā)明具有可降低芯片串并聯(lián)過程中的雜散電感、降低組裝成本、提高功率模塊可靠性等優(yōu)點。
【IPC分類】H01L23/48, H01L25/07
【公開號】CN105633065
【申請?zhí)枴緾N201410694909
【發(fā)明人】蔣云富, 常桂欽, 劉國友, 竇澤春, 彭勇殿, 陳燕平, 黃南
【申請人】株洲南車時代電氣股份有限公司
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2014年11月27日