一种用于功率半导体模块的封装结构的制作方法

xiaoxiao2026-09-18  2


本发明涉及功率半导体模块封装技术,详细而言,本发明主要涉及一种用于功率半导体模块的封装结构。


背景技术:

1、功率半导体是电子装置电能转换与电路控制的核心部件,它们能够支持高电压、大电流,并通过半导体的单向导电性实现电源开关和电力转换的功能,功率半导体的主要用途包括变频、整流、变压、功率放大、功率控制等,运行时往往伴随大量热量。一般来说,除了保证电路正常运行外,功率半导体还能减少电能浪费,起到节能、省电的作用;其中,功率半导体模块是由大功率电子电力器件按照一定的功能组合后灌封成一体的模块,这些器件或集成电路芯片能在很高的频率下工作,而电路在高频工作时能更节能、节材,能大幅减少设备体积和重量。

2、在功率半导体模块封装时,各自基于不同的功能和布局需要而具有相应的设计,其中作为一种常用设计结构,主要是将一个封装用的封闭罩固定地罩在金属板上,以封住内部的功率半导体,然后封闭罩四周直接胶粘固定在金属板上,继而实现封装,这种单一的固定结构下,在长期使用后,封闭罩容易与金属板脱落,二者之间出现开缝。现有技术中也有直接才有机械式承插连接或卡接的形式,这种固定形式类似一般的机械元件固定,其可靠性主要依靠过盈配合的公差精度来体现,而封装用的金属板或封闭罩与一般的机械元件材料不同,且尺寸也普遍要小很多,这种高精度配合的加工较为困难,制作不易。

3、此外,在胶粘封装时,封闭罩也不容易定位,粘结过程中为了加固而施加的压力,容易使得封闭罩跑偏,甚至造成封闭罩与内部的功率半导体模块发生刚性抵触碰撞,继而使得功率半导体模块移位或松动。

4、另外,现有的这种封装结构,在封装后的功率半导体模块散发的大量热量不能很及时地通过周围的空气传递给封闭罩,再传递到外界环境中,其散热性不佳。


技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题之一就是现有封装结构中封闭罩与金属板固定不够牢固,整体散热性差,本用于功率半导体模块的封装结构则可以较好地解决该问题,达到快速而可靠地固定封装,且具有极佳散热性的技术效果。

2、本领域技术人员为了实现上述目的,采用了如下的技术方案:一种用于功率半导体模块的封装结构,包括用于安装功率半导体的金属板,以及罩在金属板上的封闭罩,所述封闭罩的内顶壁预先涂覆有散热硅胶,封闭罩的左右两侧各自具有一根楔入棱,其前后两侧各具有一块安装条,所述金属板的左右两侧各设有一道楔入槽,所述楔入棱楔入到楔入槽内而固定后,所述安装条与所述金属板通过密封胶固接,且所述散热硅胶的量须使得封闭罩固定在金属板上后,从封闭罩侧面的一个溢流孔溢流出来,所述溢流孔通过一个封闭螺栓封住其外侧端口。

3、具体地,楔入棱的横截面呈v型,所述楔入槽的横截面也呈能与楔入棱承插配合的v型,楔入槽靠其槽口处的一侧壁上具有一个插槽,所述插槽供一条连接片的一端插入,该连接片的上表面涂覆有密封胶,连接片的另一端与金属板内的一个滑块接触,所述滑块通过第一弹簧与金属板连接,且第一弹簧对滑块的顶推力使得所述连接片被水平搁置在所述插槽和滑块之间,并横跨地位于所述楔入槽的槽口上;所述楔入棱竖直插入到楔入槽内时,所述连接片被压弯呈v型而紧贴楔入棱。

4、本发明的楔入棱的内侧表面具有一个二级台阶结构,所述二级台阶结构中的一级台阶面与金属板表面贴合,二级台阶面与连接片上的密封胶粘结在一起。

5、其中,金属板上设有一个与所述楔入槽相邻的且靠封闭罩外侧的安装腔,在所述安装腔内水平地安装有所述第一弹簧,第一弹簧的自由端连接有一块滑板,滑板与所述滑块竖直滑动配合,所述滑板能在第一弹簧的作用下于安装腔内水平滑动,并始终与所述滑块的侧壁挤压接触;所述滑块具有一个能与压弯后的连接片侧壁贴合的贴合面,滑块底部通过第二弹簧与安装腔的腔底水平滑动接触;

6、当所述连接片水平搁置在楔入槽上时,所述滑块顶端与所述安装腔的腔口一侧的内顶壁挤压接触,并在所述连接片的作用下保持固定,当连接片被压弯后,所述滑块在第一弹簧推力下水平滑出所述内顶壁而弹出所述安装腔之外。

7、具体地,在所述滑块的贴合面上还具有一个定位沉台,所述连接片处于水平搁置位置时,其另一端挤压接触地位于所述定位沉台上。在所述楔入棱的外侧壁的根部处具有一个水平设置的限位接触面,所述贴合面与连接片侧壁接触时,所述滑块的顶部与所述限位接触面贴合而固定。

8、在两根安装条的其中一端具有一个螺孔,所述金属板上设有两根定位螺柱,两螺孔分别供定位螺柱穿过,且两螺柱不位于同一侧,螺柱的光轴段与螺孔滑动配合而实现所述楔入棱和楔入槽的承插定位;在螺柱上拧有用于挤压安装条的锁紧螺母。在所述封闭罩的侧壁上设有倾斜的螺纹孔,所述螺纹孔供所述封闭螺栓安装,且螺纹孔朝封闭罩内的一端低于其另一端。

9、其中,以上的安装腔的腔口可拆卸地安装有一块盖板,盖板能盖住所述腔口,且盖板一端与贴在所述楔入棱侧壁的连接片抵触相接。

10、本发明创造相比于现有技术而言,主要具有如下有益效果:本发明采用左右两侧通过楔入棱楔入到金属板上的楔入槽的形式,来实现快速安装,结构简单易行,利用一端预先插接定位的连接片的冲压弯曲变形力,迅速紧贴于楔入棱表面并与之粘结,再辅以滑块被两个彼此垂直方向的弹力紧固的作用,将封闭罩快速地固定在金属板上,且还有安装条的粘结协同,充分而快速且可靠地将封闭罩固定在金属板上。与此同时,封闭罩内的散热硅胶因为溢出的作用,使得内部预先涂覆的散热硅胶可以充分包裹住金属板上的功率半导体模块,其一,散热良好,其二,对功率半导体芯片进一步固定,其三,对功率半导体芯片起到缓冲减震的保护作用。

11、至于本发明的其它积极效果、优点、和优化技术特征,将通过后续具体实施例的详细阐述来说明体现,部分技术特征还需本领域一般技术人员,通过对本发明的充分研究、实践以更好地被理解、运用。



技术特征:

1.一种用于功率半导体模块的封装结构,包括用于安装功率半导体的金属板(1),以及罩在金属板(1)上的封闭罩(5),其特征在于:所述封闭罩(5)的内顶壁预先涂覆有散热硅胶(4),封闭罩(5)的左右两侧各自具有一根楔入棱(501),其前后两侧各具有一块安装条(17),所述金属板(1)的左右两侧各设有一道楔入槽(7),所述楔入棱(501)楔入到楔入槽(7)内而固定后,所述安装条(17)与所述金属板(1)通过密封胶固接,且所述散热硅胶(4)的量须使得封闭罩(5)固定在金属板(1)上后,从封闭罩(5)侧面的一个溢流孔溢流出来,所述溢流孔通过一个封闭螺栓(16)封住其外侧端口。

2.根据权利要求1所述的一种用于功率半导体模块的封装结构,其特征在于:所述楔入棱(501)的横截面呈v型,所述楔入槽(7)的横截面也呈能与楔入棱(501)承插配合的v型,楔入槽(7)靠其槽口处的一侧壁上具有一个插槽,所述插槽供一条连接片(8)的一端插入,该连接片(8)的上表面涂覆有密封胶,连接片(8)的另一端与金属板(1)内的一个滑块(10)接触,所述滑块(10)通过第一弹簧(13)与金属板(1)连接,且第一弹簧(13)对滑块(10)的顶推力使得所述连接片(8)被水平搁置在所述插槽和滑块(10)之间,并横跨地位于所述楔入槽(7)的槽口上;所述楔入棱(501)竖直插入到楔入槽(7)内时,所述连接片(8)被压弯呈v型而紧贴楔入棱(501)。

3.根据权利要求2所述的一种用于功率半导体模块的封装结构,其特征在于:所述楔入棱(501)的内侧表面具有一个二级台阶(503)结构,所述二级台阶(503)结构中的一级台阶(502)面与金属板(1)表面贴合,二级台阶(503)面与连接片(8)上的密封胶粘结在一起。

4.根据权利要求2所述的一种用于功率半导体模块的封装结构,其特征在于:所述金属板(1)上设有一个与所述楔入槽(7)相邻的且靠封闭罩(5)外侧的安装腔(14),在所述安装腔(14)内水平地安装有所述第一弹簧(13),第一弹簧(13)的自由端连接有一块滑板(11),滑板(11)与所述滑块(10)竖直滑动配合,所述滑板(11)能在第一弹簧(13)的作用下于安装腔(14)内水平滑动,并始终与所述滑块(10)的侧壁挤压接触;所述滑块(10)具有一个能与压弯后的连接片(8)侧壁贴合的贴合面,滑块(10)底部通过第二弹簧(12)与安装腔(14)的腔底水平滑动接触;

5.根据权利要求4所述的一种用于功率半导体模块的封装结构,其特征在于:在所述滑块(10)的贴合面上还具有一个定位沉台,所述连接片(8)处于水平搁置位置时,其另一端挤压接触地位于所述定位沉台上。

6.根据权利要求4所述的一种用于功率半导体模块的封装结构,其特征在于:在所述楔入棱(501)的外侧壁的根部处具有一个水平设置的限位接触面,所述贴合面与连接片(8)侧壁接触时,所述滑块(10)的顶部与所述限位接触面贴合而固定。

7.根据权利要求1所述的一种用于功率半导体模块的封装结构,其特征在于:在两根安装条(17)的其中一端具有一个螺孔(18),所述金属板(1)上设有两根定位螺柱(6),两螺孔(18)分别供定位螺柱(6)穿过,且两螺柱不位于同一侧,螺柱的光轴段与螺孔(18)滑动配合而实现所述楔入棱(501)和楔入槽(7)的承插定位;在螺柱上拧有用于挤压安装条(17)的锁紧螺母。

8.根据权利要求1所述的一种用于功率半导体模块的封装结构,其特征在于:在所述封闭罩(5)的侧壁上设有倾斜的螺纹孔,所述螺纹孔供所述封闭螺栓(16)安装,且螺纹孔朝封闭罩(5)内的一端低于其另一端。

9.根据权利要求4所述的一种用于功率半导体模块的封装结构,其特征在于:所述安装腔(14)的腔口可拆卸地安装有一块盖板(15),盖板(15)能盖住所述腔口且与贴在所述楔入棱(501)侧壁的连接片(8)抵触相接。

10.根据权利要求9所述的一种用于功率半导体模块的封装结构,其特征在于:所述盖板(15)的一端通过螺钉与所述金属板(1)固定连接,盖板(15)的另一端与所述连接片(8)抵触相接。


技术总结
本发明提供了一种用于功率半导体模块的封装结构,属于功率半导体模块封装结构技术领域,其结构包括用于安装功率半导体的金属板,以及罩在金属板上的封闭罩,所述封闭罩的内顶壁预先涂覆有散热硅胶,封闭罩的左右两侧各自具有一根楔入棱,其前后两侧各具有一块安装条,所述金属板的左右两侧各设有一道楔入槽,所述楔入棱楔入到楔入槽内而固定后,所述安装条与所述金属板通过密封胶固接,且所述散热硅胶的量须使得封闭罩固定在金属板上后,从封闭罩侧面的一个溢流孔溢流出来,所述溢流孔通过一个封闭螺栓封住其外侧端口。本用于功率半导体模块的封装结构稳定可靠,易于封装,散热性极好。

技术研发人员:高鑫,金晓强
受保护的技术使用者:北京知新鹏成半导体科技有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/9/23
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