半導體功率模塊封裝外殼結構的製作方法

2023-06-04 18:18:56 1

專利名稱：半導體功率模塊封裝外殼結構的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種半導體功率模塊封裝外殼結構，屬於半導體功率模塊製造技術領域。
背景技術：
半導體功率模塊廣泛用於電氣傳動、電機控制等工業控，汽車驅動和混合動力、風能、焊機、機車牽引等諸多領域，將輸入的直流電(DC)轉變為三相交流電(AC)輸出，作為各種開關電源。而統功率模塊主要由半導體晶片、覆金屬陶瓷基板(DBC)、銅底板、殼體、蓋板等構成，半導體晶片及電極焊接在覆金屬陶瓷基板或底板上，而覆金屬陶瓷基板的底部固定在銅底板上，再通過灌膠將半導體晶片和覆金屬陶瓷基板密封固定殼體內，最後用蓋板安裝殼體上進行密封，電極經折彎後設置在電極座內。由於半導體功率模塊上的電極以及各端子的一端均固定在覆金屬陶瓷基板上，各電極及各端子穿出殼體和端蓋以實現與外部的電連接，由於殼體或端蓋沒有對各電極及各信號端子進行固定，因此各電極和各信號端子很容易晃動，在半導體功率模塊在長期工作運行過程中，由於半導體晶片以各電極和各端子都會受到機械振動、機械應力以及熱應力等因素的影響，加之一些半導體功率模塊是在震動環境下工作，因此各種應力以及振動力都會使各電極和各信號端子產生晃動，並傳至各鍵合處，而降低各端子和各電極的鍵合點的牢固性，造成因晃動而產生的功率損失。其次，由於各電極需打彎後設置在電極座上，且對外接銅排安裝要求較高，否則在安裝過程中易對電極鍵合處的牢固性造成破壞。再則，由於電極是最後打彎後與銅排連接，因此電極的安裝面無法達到完全平整，安裝銅排後易與電極接觸不良而引起的接觸電阻過大，進而造成局部過熱的現象，同樣也會影響各電極連接處的牢固性。目前公開的半導體功率模塊其殼體與底板是通過緊固件連接，端蓋固定在殼體上，不僅結構複雜，而且裝配工序複雜，安裝效率不高。
發明內容本實用新型的目的是提供一種結構合理，有效提高各電極和各信號端子鍵合的牢固性，銅排安裝可靠，裝配方便的半導體功率模塊封裝外殼結構。本實用新型為達到上述目的的技術方案是一種半導體功率模塊封裝外殼結構， 包括具有四周牆板的殼體和安裝在殼體上的蓋板及底板，其特徵在於至少四個電極分別嵌接在殼體兩側的牆板處，各電極的鋁絲鍵合座設置在牆板內側的底座上、連接座設置在牆板外側對應的電極座上，且各電極的連接座具有與銅排相接的平面及安裝孔，連接座的安裝孔與各自電極座上的安裝孔對應，具有內螺紋的連接件分別插裝在各電極座的插槽內並與電極的連接座相接，電極座的插槽兩側的彈性臂端部設有對連接件限位的限位凸塊； 至少四個信號端子嵌接在殼體的牆板上，且各信號端子的鋁絲鍵合座設置在牆板內側的底座上、另一側穿出殼體牆板的上端面，蓋板安裝在殼體的牆板的內止口處，蓋板底部至少兩個卡腳或/和至少兩個彈性卡腳分別對應安裝在殼體牆板內壁上的卡座或/和鎖槽上，殼體位於牆板外側至少設有兩個安裝座，T形襯套壓接在安裝座上的安裝孔和底板的安裝孔內。本實用新型將各電極以及信號端子嵌接在殼體的牆板處，以加強各電極和各信號端子的牢固程度，無論通過超聲波鍵合的時候，由於各電極和各信號端子是固定在殼體上， 故各電極和各信號端子不易晃動，能避免由於晃動而造成的功率損失，故能提高各電極和各信號端子鍵合處的牢固性。也因各電極各信號端子由殼體固定，不僅便於通過鋁絲鍵合與覆金屬陶瓷基板，而提高其焊點的可靠性，而且半導體功率模塊在工作中，尤其在震動環境下，能最大程度減少半導體晶片、各電極以及各信號端子受機械振動、機械應力以及熱應力影響而作用於其鍵合點處，保證了功率模塊能在惡劣環境下能可靠性工作。本實用新型各電極的連接座具有與銅排相接的平面，無需打彎，客戶在用銅排連接的時候，不會造成銅排與各電極接觸不良而引起的接觸電阻過大問題，解決了局部過熱現象，方便客戶使用，提高使用可靠性。本實用新型蓋板通過卡腳或/和彈性卡牢固的卡接在殼體的卡座或/和鎖槽上，裝配方便可靠。本實用新型具有螺孔的連接件是插接在電極座的插槽內，並由電極座的插槽兩側的彈性臂限位，安裝連接件方便，而且也便於操作。
以下結合附圖對本實用新型的實施例作進一步的詳細描述。圖I是本實用新型半導體功率模塊封裝外殼結構的結構示意圖。圖2是本實用新型半導體功率模塊封裝外殼結構拆除端蓋的結構示意圖。圖3是本實用新型半導體功率模塊封裝外殼結構各電極和各信號端子鍵合在底部上的結構示意圖。其中1_蓋板，1_1_卡腳，1-2-安裝面，1-3-彈性卡腳，2_電極，2_1_招絲鍵合座，2-2-連接座，2-21-槽口座，2-22-導電塊，3-殼體，3-1-內止口，3-2-牆板，3-3-鎖槽，
3-4-底座，3-5-卡座，3-6-臺階孔，3-7-安裝座，3-8-插槽，3-9-彈性臂，3_10_電極座，
4-底板，5-信號端子，5-1-鋁絲鍵合座，6-T形襯套，7-連接件，8-鋁絲。
具體實施方式
見圖I 3所示，本實用新型半導體功率模塊封裝外殼結構，包括具有四周牆板 3-2的殼體3和安裝在殼體3上的蓋板I及底板4，底板4上焊接有覆金屬陶瓷基板，至少四個電極2分別嵌接在殼體3兩側的牆板3-2處，各電極2的鋁絲鍵合座2-1設置在牆板
3-2內側的底座3-4上、連接座2-2設置在牆板3-2外側的各電極座3_10上，各電極2的連接座2-2具有與銅排相接的平面及安裝孔，該連接座2-2的安裝孔與各自電極座3-10上的安裝孔對應，當採用四個電極2時，殼體3上設有四個電極座3-10，殼體3上的電極座3-10 數據可根據設計要求設置，本實用新型電極2可採用Z形，並通過連接座2-2上的平面與外接銅排形成可靠的接觸，而減小接觸電阻；或如圖2所示，本實用新型電極2的連接座2-2 由槽口座2-21和導電塊2-22構成，該電極2可採用L形，導電塊2_22安裝在電極座3_10 的限位面上並與電極2的連接座2-2上的槽口座2-21相接，本實用新型連接座2-2的槽口座2-21端面為斜面，導電塊2-22的斜面與槽口座2-21端部的斜面相接，以保持導電塊 2-22與連接座2-2很好的接觸，通過超聲波將鋁絲8鍵合在電極2的鋁絲鍵合座2_1及覆金屬陶瓷基板上，半導體晶片焊接在覆金屬陶瓷基板上。見

圖1、2所示，本實用新型具有內螺紋的連接件7分別插裝在各電極座3-10的插槽3-8內與電極2的連接座2-2相接，電極座3-10的插槽3-8兩側的彈性臂3-9端部設有對連接件7限位的限位凸塊，當連接件7安裝到位後該限位凸塊與連接件7端面相接，使連接件7不能移動，見圖2所示，電極座3-10 上的彈性臂3-9其底面和側面具有缺口，使彈性臂3-9具有一定的彈性，既方便將連接件7 插入電極座3-10的插槽3-8內，又能方便通過兩側的彈性臂3-9端部的限位凸塊對連接件 7進行限位，各外接銅排放置在各電極2上通過螺栓安裝在連接件7，將銅排與各電極2可靠連接，實現本實用新型功率模塊的輸入和輸出。見圖I 3所示，本實用新型至少四個信號端子5嵌接在殼體3的牆板3-2上，該信號端子5可為柵控端子和溫度監測端子，各信號端子5的鋁絲鍵合座5-1設置在牆板3-2 內側的底座3-4上、另一側穿出殼體3牆板3-2的上端面，該信號端子5可為L形，故能通過殼體3的牆板3-2對各信號端子5進行固定，超聲波將鋁絲8鍵合在信號端子5的鋁絲鍵合座5-1和覆金屬陶瓷基板，通過各信號端子5將各控制信號引入並將檢測信號輸出。見圖I 3所示，本實用新型蓋板I安裝在殼體3的牆板3-2的內止口 3_1處，蓋板I周邊的安裝面1-2安裝在牆板3-2的內止口 3-1處，且蓋板I底部的至少兩個卡腳1-1 或和至少兩上彈性卡腳1-3分別對應安裝在殼體3的牆板3-2內壁上的卡座3-5或/和鎖槽3-3處，見圖I所示，可蓋板I底部採用四個卡腳1-1分別安裝在殼體3牆板3-2內壁的四個卡座3-5上，該蓋板I底部設有兩個彈性卡腳1-3，彈性卡腳1-3卡接在殼體3的牆板 3-2內壁上的鎖槽3-3處，將蓋板I卡接在殼體3內，裝配方便可靠。見圖I 3所示，本實用新型殼體3位於牆板3-2外側設有至少兩個安裝座3_7， T形襯套6壓接在安裝座3-7上的安裝孔和底板4的安裝孔內，該T形襯套6下部外周上具有凸環，該凸環卡接在底板4的底面，通過T形襯套6可以與底板4實現連接，將外殼3可靠地與底板4牢固連接。見圖I 3所示，本實用新型殼體3的牆板3-2周角設有臺階孔3_6，殼體3的底座3-4上設有對驅動板限位的定位槽或定位凸起，四個自攻螺絲穿過驅動板旋入設置在殼體3臺階孔3-6內的螺母上，方便客戶將驅動板與殼體3連接。
權利要求1.一種半導體功率模塊封裝外殼結構，包括具有四周牆板(3-2)的殼體(3)和安裝在殼體(3)上的蓋板(I)及底板(4)，其特徵在於至少四個電極(2)分別嵌接在殼體(3)兩側的牆板(3-2)處，各電極(2)的鋁絲鍵合座(2-1)設置在牆板(3-2)內側的底座(3-4) 上、連接座(2-2)設置在牆板(3-2)外側對應的電極座(3-10)上，且各電極(2)的連接座 (2-2)具有與銅排相接的平面及安裝孔，連接座(2-2)的安裝孔與各自電極座(3-10)上的安裝孔對應，具有內螺紋的連接件⑵分別插裝在各電極座(3-10)的插槽(3-8)內並與電極(2)的連接座(2-2)相接，電極座(3-10)的插槽(3-8)兩側的彈性臂(3-9)端部設有對連接件(7)限位的限位凸塊；至少四個信號端子(5)嵌接在殼體(3)的牆板(3-2)上，且各信號端子(5)的鋁絲鍵合座(5-1)設置在牆板(3-2)內側的底座(3-4)上、另一側穿出殼體(3)牆板(3-2)的上端面，蓋板(I)安裝在殼體(3)的牆板(3-2)的內止口(3-1)處，蓋板(I)底部至少兩個卡腳(1-1)或/和至少兩個彈性卡腳(1-3)分別對應安裝在殼體(3) 牆板(3-2)內壁上的卡座(3-5)或/和鎖槽(3-3)上，殼體(3)位於牆板(3_2)外側至少設有兩個安裝座(3-7)，T形襯套(6)壓接在安裝座(3-7)上的安裝孔和底板(4)的安裝孔內。
2.根據權利要求I所述的半導體功率模塊封裝外殼結構，其特徵在於所述電極(2) 的連接座(2-2)由槽口座(2-21)和導電塊(2-22)構成，導電塊(2_22)安裝在電極座 (3-10)的限位面上並與電極⑵的連接座(2-2)上的槽口座(2-21)相接。
3.根據權利要求I所述的半導體功率模塊封裝外殼結構，其特徵在於所述電極座 (3-10)的彈性臂(3-9)的底面和側面具有缺口。
4.根據權利要求I所述的半導體功率模塊封裝外殼結構，其特徵在於所述殼體(3) 的牆板(3-2)周角設有臺階孔(3-6)，殼體(3)的底座(3-4)上設有對驅動板限位的定位槽或定位凸起。
5.根據權利要求I所述的半導體功率模塊封裝外殼結構，其特徵在於所述T形襯套(6)下部外周具有凸環，且凸環卡接在底板(4)的底面。
專利摘要本實用新型涉及一種半導體功率模塊封裝外殼結構，至少四個電極分別嵌接在殼體兩側，各電極的鋁絲鍵合座設置在牆板內側的底座上、連接座設置在牆板外側的各電極座上，具有內螺紋的連接件分別插裝在各電極座插槽內並與電極的連接座相接，電極座插槽兩側的彈性臂端部設有對連接件限位的限位凸塊；至少四個信號端子嵌接在殼體的牆板上，各信號端子的鋁絲鍵合座設置在牆板內側的底座上、另一側穿出殼體牆板的上端面，蓋板安裝在殼體牆板的內止口處，蓋板卡接在殼體牆板內壁，殼體位於牆板外側設有至少兩個安裝座，T形襯套壓接在安裝座和底板上。本實用新型結構合理，有效提高各電極和各信號端子鍵合的牢固性，外接銅排安裝可靠，裝配方便。
文檔編號H01L23/043GK202352645SQ20112048520
公開日2012年7月25日 申請日期2011年11月30日 優先權日2011年11月30日
發明者周錦源, 姚玉雙, 王濤, 賀東曉, 鄭軍 申請人:江蘇宏微科技有限公司