[发明专利]一种压接式绝缘型电力半导体模块的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力半导体模块的制造方法，具体是一种融合了焊接技术制造压接式绝缘型电力半导体模块的方法。

背景技术

电力半导体模块根据其制造方式分为焊接式和压接式两大类，同时根据绝缘性又可分为焊接式绝缘型模块、焊接式非绝缘型模块、压接式绝缘型模块、压接式非绝缘型模块四类。由于电力半导体模块的外形尺寸和安装尺寸的标准化，与容量的分立器件相比，它具有外接简单，结构紧凑，体积小，重量轻，互换性好，安装和维修方便等诸多优点已成为分立器件的更新换代产品，已被广泛地应用在机电行业的各个领域，如加热控温、电机调速、软起动、无功补偿、变频、逆变等诸多领域。

焊接式绝缘型电力半导体模块的制造方法是将电力半导体芯片（整流管、晶闸管、GTR、MOSFET、IGBT等）与共用电极、绝缘陶瓷片等模块结构件焊接在模块铜底板上。这种制造方法的优点是绝缘和导热效果好，但缺点是采用焊接的成本高，生产效率不高。

为了降低成本，提高生产效率，很多生产厂家选择制造压接式绝缘型电力半导体模块。如附图1所示，是现有的压接式绝缘型电力半导体模块的内部结构图。它的制造方法是这样的：将电力半导体芯片10与压板9、蝶形弹簧8、绝缘体7、阴极压板6、绝缘陶瓷片5、共用电极1压装在模块铜底板4上，两两之间均分别压接，共用电极从模块上端引出，共用电极与铜底板之间用绝缘陶瓷片（AL2O3、ALN、BeO等）作导热和电绝缘。模块工作时，铜底板是不带电的，共用电极和铜底板之间和绝缘电压要求达到A-C2500伏（A.C）以上，以保障人们的生命财产安全。

如附图2所示，是现有压接式绝缘型电力半导体模块的底下部分结构图。其中绝缘陶瓷片5起着导热和绝缘的双重作用，而陶瓷片本身的抗弯强度很低，易碎，一般它要承受10MP以上的压力，这就要求它的上下表面及共用电极和铜底板表面的平整度、粗糙度、平行度要达到很高的标准，并要求所施加的压力均匀和平行，这些要求在实践中是很难完全做到的。在制造模块时通常会出现下列现象：一是陶瓷片会碎裂，绝缘通不过；二是糙粗度和平行度不好，表面之间接触不良使热阻增大，压力不均使电力半导体芯片的通态能力较差，甚至把芯片烧毁；三是由于这种压接方式导致陶瓷片与共用电极、铜底板接触不良，在灌封流动性很好的硅凝胶时，胶很容易渗透到陶瓷片上下两接触面的缝隙中去，严重影响它的导热效果；四是陶瓷片、共用电极与芯片之间的相对位置容易偏离，达不到好的散热效果。

针对现有的压接式绝缘型电力半导体模块制造存在的问题，需要对其制造方法提出改进，最主要的是要解决导热和绝缘问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种压接式绝缘型电力半导体模块的制造方法，该方法能够解决背景技术中的导热和绝缘问题，同时能够提高工作效率，提高了模块的生产成品率。

为了解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：一种压接式绝缘型电力半导体模块的制造方法，采用DCB陶瓷片作为绝缘陶瓷片，其特征在于，包括如下步骤：首先在DCB陶瓷片的上下两面都直接键合铜，形成无氧铜层；然后在255~265℃的温度下用专用焊膏和定位卡具将加工好的DCB陶瓷片与共用电极焊接成一体；焊完后，将其清洗干净，在共用电极下表面未焊接的区域涂上绝缘胶，待其固化后测量共用电极与DCB陶瓷片下表面之间的绝缘电压，若绝缘电压≥2500V，则该模块直接可以待用，不达标的进行余下步骤；再按照现有压接式绝缘型电力半导体模块的制造方法将电力半导体芯片与模块中共用电极以上的结构依次的进行两两结构的直接压接；当共用电极以上部分都压接完成后，最后将加工好的DCB陶瓷片的下表面直接压接在模块的铜底板上，再对组装完成的模块进行一次整体性的灌封绝缘胶，再一次固化后，该模块即可待用。

优选的：DCB陶瓷片中的陶瓷可以是AL2O3和ALN；上述的共用电极可以是单一的电极；整个模块的制造过程中可以只在模块组装完成后最后进行一次性的灌封绝缘胶，而不需要涂绝缘胶的步骤。

绝缘胶可以是硅凝胶或者硅橡胶。