一種大功率半導體模塊的引出電極結構的製作方法

2023-06-18 14:15:06

專利名稱：一種大功率半導體模塊的引出電極結構的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於電力電子技術領域，涉及一種大功率半導體模塊的引出電極結構。
背景技術：
功率半導體模塊或稱電力電子模塊是為工作在相對較高的電壓或者相對較高的電流的電路設計的。功率半導體模塊至少包括功率半導體晶片，用於進行電流的切換、調節或者整流。當今，功率半導體模塊，特別是具有雙管結構的大功率單相半橋快恢復二極體半導體模塊，被用在許多功率電子電路，尤其是逆變電焊機、電鍍電源以及變頻器等電路中。功率半導體模塊一般還包含基板，其中上面提到的大功率半導體晶片被放置在所述基板與殼體相配合的表面上。大功率半導體晶片以及放置在所述基板與所述殼體相配合 一側表面的連接部件被封裝在所述環氧樹酯的殼體中。其中所述大功率半導體晶片通過引出電極與外露的大功率半導體模塊端子相連。然而，大功率半導體模塊內部的半導體晶片在使用過程中都會將一部分電能轉化為熱能(熱損耗)，導致模塊整體溫度升高，在停止使用後模塊溫度會降低，這種模塊溫度的升高和降低構成模塊使用過程中的工作溫度循環。模塊溫度升高時導致模塊各部件膨脹，模塊溫度降低時模塊各部件收縮，這種熱脹冷縮會對引出電極產生應力，其可能導致所述該引出電極斷裂或者脫離半導體晶片的管腳，使大功率半導體模塊內部的連接被破壞。現有的引出電極結構如圖2所示，其形狀為L形，由長直邊I和短直邊2構成，短直邊2與半導體晶片連接，長直邊I連接外接電路。由圖中力學分析可知，受熱膨脹時引出電極受到B向的作用力，引出電極對管腳存在拉應力，變冷收縮時引出電極受到A向作用力，引出電極對管腳存在壓應力，長此以往，實際的產品使用過程中經常損壞，產品質量低下。
發明內容本實用新型針對現有的技術存在上述問題，提出了一種大功率半導體模塊的引出電極結構，該引出電極結構能夠在熱脹冷縮時減少引出電極對半導體晶片的多餘應力，使得大功率半導體模塊的產品質量提高。本實用新型通過下列技術方案來實現一種大功率半導體模塊的引出電極結構，包括用於連接半導體晶片的短直邊和用於連接外接電路的長直邊，短直邊和長直邊連為一體，其特徵在於，所述的長直邊上具有一段彎曲呈弧形的弧形邊。本引出電極結構通過在長直邊上增加一段彎曲呈弧形的弧形邊使得引出電極在熱脹冷縮時通過該弧形邊來減少對半導體晶片的應力，從而使引出電極不容易折斷，也使得引出電極和半導體晶片的連接牢固，提高了產品質量。在上述的大功率半導體模塊的引出電極結構中，所述的弧形邊的厚度比長直邊的厚度略小。通過將弧形邊的厚度減小，使得弧形邊更加容易受力變形，減少引出電極的應力。在弧形邊厚度減薄的同時，為保證與原有結構有相同的電流的流量，對弧形邊的弧度、長度和寬度根據實際情況做相應的處理。在上述的大功率半導體模塊的引出電極結構中，所述的短直邊與長直邊相互垂直呈L形，上述的弧形邊向短直邊側凸出。這種結構具有較好的受力情況。在上述的大功率半導體模塊的引出電極結構中，所述的弧形邊位於長直邊的中部且靠近短直邊。這種結構在焊接時不容易造成人為折斷。與現有技術相比，本大功率半導體模塊的引出電極結構由於在長直邊上設計了一段弧形段，使得產生的應力對短直邊的影響明顯減弱，增加了引出電極與半導體晶片之間的焊接可靠性，也很好地解決了應力對半導體晶片損壞，提高了大功率半導體模塊產品的可靠性和性能。

圖I是本實用新型的結構示意圖。·圖2是大功率半導體模塊引出電極的現有結構示意圖。圖中，I、長直邊；2、弧形邊；3、短直邊。
具體實施方式
以下是本實用新型的具體實施例，並結合附圖對本實用新型的技術方案作進一步的描述，但本實用新型並不限於這些實施例。如圖I所示，本實用新型的引出電極結構包括用於連接半導體晶片的短直邊3和用於連接外接電路的長直邊1，短直邊3和長直邊I連為一體，長直邊I上具有一段彎曲呈弧形的弧形邊2。短直邊3與長直邊I相互垂直呈L形，弧形邊2向短直邊3側凸出，弧形邊2位於長直邊I的中部且靠近短直邊3。為了使弧形邊2更加容易受力變形，弧形邊2的厚度比長直邊I的厚度略小，為保證與原有結構有相同的電流的流量，對弧形邊2的弧度、長度和寬度根據實際情況做相應的處理。結合圖1，該引出電極的工作原理如下引出電極熱脹冷縮時，引出電極受到應用C並作用於弧形邊2上，由於是弧形邊2會產生微量變形來抵消部分應力使短直邊3和底座受到的應力D的作用力減小。反之也是相同原理。因此引出電極不容易折斷，也使得引出電極和半導體晶片的連接牢固，提高了產品質量。本文中所描述的具體實施例僅僅是對本實用新型精神作舉例說明。本實用新型所屬技術領域的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或採用類似的方式替代，但並不會偏離本實用新型的精神或者超越所附權利要求書所定義的範圍。儘管本文較多地使用了長直邊I、弧形邊2、短直邊3等術語，但並不排除使用其它術語的可能性。使用這些術語僅僅是為了更方便地描述和解釋本實用新型的本質；把它們解釋成任何一種附加的限制都是與本實用新型精神相違背的。
權利要求1.一種大功率半導體模塊的引出電極結構，包括用於連接半導體晶片的短直邊(3)和用於連接外接電路的長直邊(I )，短直邊(3)和長直邊(I)連為一體，其特徵在於，所述的長直邊(I)上具有一段彎曲呈弧形的弧形邊(2 )。
2.根據權利要求I所述的大功率半導體模塊的引出電極結構，其特徵在於，所述的弧形邊(2)的厚度比長直邊(I)的厚度略小。
3.根據權利要求I或2所述的大功率半導體模塊的引出電極結構，其特徵在於，所述的短直邊(3 )與長直邊(I)相互垂直呈L形，上述的弧形邊(2 )向短直邊(3 )側凸出。
4.根據權利要求3所述的大功率半導體模塊的引出電極結構，其特徵在於，所述的弧形邊(2)位於長直邊(I)的中部且靠近短直邊(3)。
5.根據權利要求I或2所述的大功率半導體模塊的引出電極結構，其特徵在於，所述的弧形邊(2)位於長直邊(I)的中部且靠近短直邊(3)。
專利摘要本實用新型提供了一種大功率半導體模塊的引出電極結構，屬於電力電子技術領域。它解決了現有技術中由於熱脹冷縮產生的應力使引出電極容易折斷或者脫離半導體晶片的問題。本大功率半導體模塊的引出電極結構，包括用於連接半導體晶片的短直邊和用於連接外接電路的長直邊，短直邊和長直邊連為一體，所述的長直邊上具有一段彎曲呈弧形的弧形邊。該引出電極結構能夠在熱脹冷縮時減少引出電極對半導體晶片的多餘應力，使得大功率半導體模塊的產品質量提高。
文檔編號H01L23/49GK202712169SQ201220273249
公開日2013年1月30日 申請日期2012年6月11日 優先權日2012年6月11日
發明者管功湖, 董建平, 梁思平 申請人:臨海市志鼎電子科技有限公司