[发明专利]一种能提升绝缘电压VISO又能降低结壳热阻Rthjc的模块结构件

说明书

技术领域

本发明涉及电力半导体器件或模块的制造工艺，具体而言涉及一种电力半导体模块制造中能提升绝缘电压V_ISO又能降低结壳热阻R_thjc的模块结构件及其制造方法。

背景技术

电力半导体模块就是把一个或一个以上的电力半导体芯片按一定的电路连接，并封装在一个绝缘的树脂外壳内而成。

模块有绝缘型和非绝缘型二种。模块有焊接式和压接式两类，又各有绝缘型和非绝缘型两种。图1和图2分别是焊接式和压接式模块内部结构示意图。而本发明就是针对压接式的绝缘型模块的。

图1示出了焊接式模块的内部示意图。如图1所示，在绝缘型模块中，连接芯片的所有电极都从模块的上端引出，所有电极和模块底板之间要用陶瓷片作电绝缘，也就是说，模块工作时，底板是不带电的，绝缘电压要求高达2.5KV(A·C)以上，这样，绝缘型模块可使装置(整机)的机械设计灵活而简化。装置的设计者可以把一个或一个以上的模块直接安装在接地的外壳或框架的任何位置上，或安装在接地的同一个散热器上，联接成各种电路，从而大大地简化了电路的结构设计。

另外，由于芯片间的连接已在模块内部完成，加上模块外形尺寸和安装尺寸的标准化，因而它与同容量的分立器件相比，具有体积小、重量轻、结构紧凑，可靠性高，外接线简单，互换性好，安装和维修方便等优点，因此它是电力半导体分立器件的更新换代产品，被广泛地应用于机电行业的各个方面，如电机调速，加热控温、无功补偿，逆变器和变频器等诸多领域。

设计电力半导体模块时，对电特性、热特性和安全性要综合考虑。图2示出了压接式模块的内部结构图。如图2所示，压接式模块是将芯片通过模块结构件压装在模块底板上的，各电极都从模块上端引出，所有电极与底板之间加一层陶瓷片(如BeO，ALN，AL₂O₃等)来实现电绝缘，模块工作时产生的热量又通过陶瓷片从底板散出去(底板固定在散热器上)，所以陶瓷片起着绝缘和导热的双重作用，这二者又是矛盾的，提高绝缘电压，陶瓷片要加厚，而降低热阻则要减薄陶瓷片，这是一对很大的矛盾。

绝缘电压关系到人们的生命财产安全问题，国家标准把它列为第一标准，必须达到2500V(A·C)以上。为达到这一指标，模块生产厂家都把陶瓷片加厚到1.5mm以上，但由于瓷片边缘的微小脏污和缺陷，以及存在狭小的放电空间，虽然人们采取了灌封硅凝胶及硅橡胶并抽真空排泡等措施，但绝缘电压的合格率最高也只能是95％，不合格品，要返修，很麻烦，有时会损坏芯片或零件，成本增加，降低生产效率，且抽真排泡时，会把流动性很好的硅凝胶渗透到芯片和零件，零件与零件之间的接触面，形成一很薄的膜，它影响电热的传导，增加接触电阻和热阻。

电力半导体模块与电力半导体分立器件的最大不同点，就是结构上多了一层绝缘陶瓷片，解决了绝缘问题，但增加了结壳热阻R_thjc，通常用下式：