一种功率半导体模块的制作方法

1.本实用新型涉及电子器件的技术领域，尤其涉及一种功率半导体模块。


背景技术：

2.功率半导体模块是一种将电力电子和集成电路技术结合的功率驱动器件。由于具有高集成度、高可靠性等优势，智能功率半导体模块赢得越来越大的市场，尤其适合于驱动电机的变频器及各种逆变电源，是变频调速、冶金机械、电力牵引、伺服驱动和变频家电常用的电力电子器件。功率半导体模块主要应用于电能转换的应用场合，如：电机驱动、电源、输变电等，功率半导体模块按材料分包括：硅和碳化硅。功率半导体模块是将功率半导体芯片封装成各种电路基本单元，应用于电力电子系统功率回路。
3.目前电力电子行业有采用62mm宽度封装结构的功率半导体模块，功率半导体芯片材料采用硅，造成频率低，速度慢，运用场景范围小，制造工艺以回流焊接为主，芯片散热和导电性能不差。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种功率半导体模块。
5.本实用新型采用的技术方案如下：
6.一种功率半导体模块，其中，包括：外壳以及与所述外壳相连接的功率半导体模块主体，所述功率半导体模块主体至少包括功率端子和信号端子；其中，
7.所述外壳的表面向第一方向延伸形成多个凸块，每两相邻的所述凸块之间具有间距，每一所述凸块上均开设有供所述功率端子穿过的第一孔；
8.所述外壳的表面还开设有供所述信号端子穿过的第二孔；
9.所述外壳正对于所述功率端子的安装位置处开设有安装孔。
10.上述的功率半导体模块，其中，所述功率半导体模块主体包括散热基板、设于所述散热基板上的多个绝缘陶瓷基板、以及分别设于多个所述绝缘陶瓷基板上的碳化硅芯片、电阻、所述功率端子和所述信号端子。
11.上述的功率半导体模块，其中，所述碳化硅芯片和所述电阻通过银浆烧结至所述绝缘陶瓷基板上；
12.所述功率端子的底部和所述信号端子的底部通过回流焊接至所述绝缘陶瓷基板上；
13.所述绝缘陶瓷基板通过回流焊接至所述散热基板上。
14.上述的功率半导体模块，其中，所述碳化硅芯片、所述电阻和所述绝缘陶瓷基板之间通过键合连接。
15.上述的功率半导体模块，其中，每一所述绝缘陶瓷板均包括陶瓷中间层以及分别设置在所述陶瓷中间层的上侧和下侧的两个无氧铜层。
16.上述的功率半导体模块，其中，所述外壳通过环氧密封胶与所述散热基板的外缘
粘接。
17.上述的功率半导体模块，其中，所述外壳与所述功率半导体模块主体之间灌装有硅凝胶。
18.上述的功率半导体模块，其中，每一所述功率端子均包括：
19.一第一板状结构，所述第一板状结构水平设置；
20.一第二板状结构，所述第二板状结构竖直设置，所述第二板状结构的上端与所述第一板状结构的一侧连接；
21.一第三板状结构，所述第三板状结构水平设置，所述第二板状结构的下端与所述第三板状结构的一侧连接；
22.两第四板状结构，两所述第四板状结构均竖直设置，两所述第四板状结构的上端分别与所述第三板状结构的另一侧连接；
23.两功率端子脚，两所述功率端子脚分别与两所述第四板状结构的下端连接。
24.上述的功率半导体模块，其中，每一所述信号端子均包括：
25.一第五板状结构，所述第五板状结构竖直设置；
26.一第六板状结构，所述第六板状结构水平设置，所述第六板状结构的一侧与所述第五板状结构的下端连接；
27.一第七板状结构，所述第七板状结构竖直设置，所述第七板状结构的上端与所述第六板状结构的另一侧连接；
28.一信号端子脚，所述信号端子脚与所述第七板状结构的下端连接。
29.上述的功率半导体模块，其中，所述外壳的宽度为60～65mm，每两相邻的所述凸块之间的间距为4～8mm。
30.本实用新型由于采用了上述技术，使之与现有技术相比具有的积极效果是：
31.(1)本实用新型可以在宽度为60—65mm封装的功率半导体模块中制作电路，相较于目前使用的封装结构，其具有工艺方便、制作耗时短、性能强、寿命长等优势，有效提高了模块集成度。
附图说明
32.图1是本实用新型的功率半导体模块的示意图。
33.图2是本实用新型的功率半导体模块的示意图。
34.图3是本实用新型的功率半导体模块的功率半导体模块主体的示意图。
35.图4是本实用新型的功率半导体模块的功率端子的示意图。
36.图5是本实用新型的功率半导体模块的信号端子的示意图。
37.附图中：1、外壳；10、凸块；11、第一孔；12、第二孔；13、安装孔；2、功率半导体模块主体；3、功率端子；31、第一板状结构；32、第二板状结构；33、第三板状结构；34、第四板状结构；35、功率端子脚；4、信号端子；45、第五板状结构；46、第六板状结构；47、第七板状结构；48、信号端子脚；5、散热基板；6、绝缘陶瓷基板；7、碳化硅芯片；8、电阻。
具体实施方式
38.下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，但不作为本实用新型的
限定。
39.在本实用新型的描述中，需要理解的是，“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“横向”、“竖向”等术语所指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型，而不是指示或暗示所指的装置或原件必须具有特定的方位，因此不能理解为对本实用新型的限制。
40.需要特别指出的是，本实用新型中，“竖直”、“水平”、“垂直”等术语仅用于表示大致的延伸方向或大致的相对位置关系，并非严格地限定平行与竖直方向或平行与水平面。
41.图1是本实用新型的功率半导体模块的示意图，图2是本实用新型的功率半导体模块的示意图，图3是本实用新型的功率半导体模块的功率半导体模块主体的示意图，图4是本实用新型的功率半导体模块的功率端子的示意图，图5是本实用新型的功率半导体模块的信号端子的示意图，请参见图1至图5所示，示出了一种较佳实施例的功率半导体模块，包括：外壳1以及与外壳1相连接的功率半导体模块主体2，功率半导体模块主体2至少包括功率端子3和信号端子4；其中，外壳1的表面向第一方向延伸形成多个凸块10，每两相邻的凸块11之间具有间距，每一凸块10上均开设有供功率端子3穿过的第一孔11；外壳1的表面还开设有供信号端子4穿过的第二孔12；外壳1正对于功率端子3的安装位置处开设有安装孔13。
42.优选的，外壳1的表面向外壳1的外侧延伸形成一凸台，该凸台上设有多条向外壳1的内侧凹陷的外凹槽，该凸台被多条该外凹槽分割形成多个凸块10，每两相邻的凸块10之间具有一条该外凹槽。
43.进一步，作为一种较佳的实施例，功率半导体模块主体2包括散热基板5、设于散热基板5上的多个绝缘陶瓷基板6、以及分别设于多个绝缘陶瓷基板6上的碳化硅芯片7、电阻8、功率端子3和信号端子4。
44.优选的，包括3～6块绝缘陶瓷基板6。
45.进一步，作为一种较佳的实施例，碳化硅芯片7和电阻8通过银浆烧结至绝缘陶瓷基板6上。
46.进一步，作为一种较佳的实施例，功率端子3的底部和信号端子4的底部通过回流焊接至绝缘陶瓷基板6上。
47.进一步，作为一种较佳的实施例，绝缘陶瓷基板6通过回流焊接至散热基板5上。
48.进一步，作为一种较佳的实施例，碳化硅芯片7、电阻8和绝缘陶瓷基板5之间通过键合连接。
49.进一步，作为一种较佳的实施例，每一绝缘陶瓷板5均包括陶瓷中间层以及分别设置在陶瓷中间层的上侧和下侧的两个无氧铜层。
50.其中，陶瓷中间层优选采用包括al2o3或aln或si3n4陶瓷层材料。
51.进一步，作为一种较佳的实施例，外壳1通过环氧密封胶与散热基板5的外缘粘接。
52.进一步，作为一种较佳的实施例，外壳1与功率半导体模块主体2之间灌装有硅凝胶。
53.以上所述仅为本实用新型较佳的实施例，并非因此限制本实用新型的实施方式及保护范围。
54.本实用新型在上述基础上还具有如下实施方式：
55.本实用新型的进一步实施例中，每一功率端子3均包括：一第一板状结构31，第一板状结构31水平设置。
56.本实用新型的进一步实施例中，每一功率端子3均包括：一第二板状结构32，第二板状结构32竖直设置，第二板状结构32的上端与第一板状结构31的一侧连接。
57.其中，第二板状结构32贯穿第一孔11并突出于外壳1的外部，且第一板状结构31位于外壳1的外部。
58.优选的，第一板状结构31具有孔，该孔正对于安装孔13。
59.本实用新型的进一步实施例中，每一功率端子3均包括：一第三板状结构33，第三板状结构33水平设置，第二板状结构32的下端与第三板状结构33的一侧连接。
60.本实用新型的进一步实施例中，每一功率端子3均包括：两第四板状结构34，两第四板状结构34均竖直设置，两第四板状结构34的上端分别与第三板状结构33的另一侧连接。
61.本实用新型的进一步实施例中，每一功率端子3均包括：两功率端子脚35，两功率端子脚35分别与两第四板状结构34的下端连接。
62.请参见图4所示，功率端子3的上部形成了倒置的“l”型结构，功率端子3的下部形成了“z”型结构，上述结构具有较佳的缓冲作用。且功率端子的底部具有两个分开的功率端子脚35，有效避免了在安装等过程中所施加的力传递到功率端子3的焊接部位。
63.本实用新型的进一步实施例中，每一信号端子4均包括：一第五板状结构45，第五板状结构45竖直设置。
64.其中，第五板状结构45贯穿第二孔12并突出于外壳1。
65.本实用新型的进一步实施例中，每一信号端子4均包括：一第六板状结构46，第六板状结构46水平设置，第六板状结构46的一侧与第五板状结构45的下端连接。
66.本实用新型的进一步实施例中，每一信号端子4均包括：一第七板状结构47，第七板状结构竖直设置，第七板状结构的上端与第六板状结构的另一侧连接。
67.本实用新型的进一步实施例中，每一信号端子4均包括：一信号端子脚48，信号端子脚与第七板状结构的下端连接。
68.请参见图5所示，信号端子4的下部形成了“c”型结构，上述结构具有较佳的缓冲作用，有效避免了在安装等过程中所施加的力传递到信号端子4的焊接部位。
69.本实用新型的进一步实施例中，外壳1的宽度为60～65mm，每两相邻的凸块10之间的间距为4～8mm。
70.以上仅为本实用新型较佳的实施例，并非因此限制本实用新型的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本实用新型说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本实用新型的保护范围内。