功率模块内部连接铜片及其制备方法、功率半导体模块
阅读说明：本技术 功率模块内部连接铜片及其制备方法、功率半导体模块 (Power module internal connection copper sheet, preparation method thereof and power semiconductor module ) 是由 洪旭 梁小广 丁烜明 于 2021-08-23 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种功率模块内部连接铜片及其制备方法、功率半导体模块,包括铜板、第一铜带及第二铜带,所述第一铜带和所述第二铜带间隔设置在所述铜板上；所述第一铜带和所述第二铜带均为弧形；所述第一铜带的两端均连接设置在所述铜板上,所述第二铜带的两端均连接设置在铜板上。本发明减小模块内铜板二次成型难度,使具备批量生产能力。(The invention provides a power module internal connection copper sheet, a preparation method thereof and a power semiconductor module, wherein the power module internal connection copper sheet comprises a copper sheet, a first copper strip and a second copper strip, wherein the first copper strip and the second copper strip are arranged on the copper sheet at intervals; the first copper strip and the second copper strip are both arc-shaped; the two ends of the first copper strip are connected and arranged on the copper plate, and the two ends of the second copper strip are connected and arranged on the copper plate. The invention reduces the secondary forming difficulty of the copper plate in the module and enables the module to have batch production capacity.)
技术领域
本发明涉及功率半导体模块封装技术领域，具体地，涉及一种功率模块内部连接铜片及其制备方法、功率半导体模块。
背景技术
在电源，电力电子变换器应用中，功率半导体(IGBT，MOSFET，SiC,GaN等)器件因为被广泛采用，在功率较大的场合下一般使用模块的封装内部连接会用到铜片工艺。
铜的导电能力强可以减小导通电阻和寄生电感，同时铜框架和芯片的接触面积大，并且热膨胀系数为16.9x10-6/K，远低于传统的铝绑定线，这样可以增强功率循环寿命。但是用于焊接的铜片，生产加工要求镂空设计，以减少总重量，防止焊接时或热应力下，压碎芯片，同时在各个铜凸块间的平面度控制要求下，需要做二次成型，但因为弧度的工艺偏差和多方向的绑定线位置设计需求，给二次成型加工带来了极大的复杂程度，最终导致UPH产量低，人力成本上升，良品率差的结果，不具备批量生产性。
公开号CN107742790A的专利文献公开了一种电子连接器用快速连接铜片及其连接端子，包括连接铜片和连接端子，连接铜片呈对称式结构，包括卡入部、导向部和接线部，卡入部由第一卡板和第二卡板构成，导向部由2个平行的导向板构成，接线部的截面呈中空等腰梯形，连接端子呈圆台形。但是该专利文献仍然存在产量低，人力成本上升，良品率差的结果，不具备批量生产性的缺陷。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种功率模块内部连接铜片及其制备方法、功率半导体模块。
根据本发明提供的一种功率模块内部连接铜片，包括铜板、第一铜带及第二铜带，所述第一铜带和所述第二铜带间隔设置在所述铜板上；
所述第一铜带和所述第二铜带均为弧形；所述第一铜带的两端均连接设置在所述铜板上，所述第二铜带的两端均连接设置在铜板上。
优选的，所述铜板上对应所述铜带下方位置处设置有穿孔。
优选的，所述第一铜带和所述第二铜带一体成型设置。
优选的，所述第一铜带的宽为2000um宽，所述第一铜带的厚度为200um。
优选的，所述第二铜带的宽为2000um宽。
优选的，所述第二铜带的厚度为200um。
本发明还提供一种基于上述的功率模块内部连接铜片的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：通过绑定键合工艺将弧形的第一铜带和弧形的第二铜带连接到铜板上；
步骤2：从第一铜带和第二铜带的侧面分别插入相应的金属条来支撑第一铜带和第二铜带；
步骤3：将铜板定位到成型治具上，通过成型治具进行压合成型。
本发明还提供一种基于上述的功率模块内部连接铜片的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：将弧形的第一铜带和弧形的第二铜带对应铜板上的穿孔进行放置，
步骤2：通过绑定键合工艺将第一铜带和第二铜带连接在铜板上；
步骤3：将需要支撑第一铜带和第二铜带的金属条从穿孔处穿出并固定，对第一铜带和第二铜带进行支撑；
步骤4：将铜板定位到成型治具上，通过成型治具进行压合成型。
本发明还提供一种基于上述的功率模块内部连接铜片的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：在焊接头上加装成圈器；
步骤2：将铜带绑定在铜板上；
步骤3：对铜带进行拉线弧，一次成型为最终平台形状。
本发明还提供一种功率半导体模块，包括上述的功率模块内部连接铜片。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明减小内部电气连接用的铜板重量，从而降低其与芯片焊接时对芯片造成机械力压裂；
2、本发明减少绑定铜板二次成型时机械加工工艺复杂度。产量提高约10倍，成型良率提高约10％；
3、本发明减小模块内铜板二次成型难度，使具备批量生产能力。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明实施例一的功率模块内部连接铜片的结构示意图；
图2为本发明实施例一的功率模块内部连接铜片的加工示意图；
图3为本发明实施例一的功率模块内部连接铜片的安装示意图；
图4为本发明实施例二的功率模块内部连接铜片的结构示意图；
图5为本发明实施例二的功率模块内部连接铜片的加工示意图；
图6为本发明实施例二的功率模块内部连接铜片的安装示意图；
图7为本发明实施例三的功率模块内部连接铜片的加工示意图。
图中示出：
铜板1 穿孔4
第一铜带2 金属条5
第二铜带3
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1：
如图1～3所示，本发明提供的一种功率模块内部连接铜片，包括铜板1、第一铜带2及第二铜带3，第一铜带2和第二铜带3间隔设置在铜板1上，第一铜带2和第二铜带3均为弧形；第一铜带2的两端均连接设置在铜板1上，第二铜带3的两端均连接设置在铜板1上。铜板1中空设置。第一铜带2的宽为2000um宽，第一铜带2的厚度为200um。第二铜带3的宽为2000um宽，第二铜带3的厚度为200um。
本发明还提供一种基于上述的功率模块内部连接铜片的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：通过绑定键合工艺将弧形的第一铜带2和弧形的第二铜带3连接到铜板1上；
步骤2：从第一铜带2和第二铜带3的侧面分别插入相应的金属条5来支撑第一铜带2和第二铜带3；
步骤3：将铜板1定位到成型治具上，通过成型治具进行压合成型。
本实施例减小模块内铜板二次成型难度，使具备批量生产能力。
在优选例中，实心铜板上，通过绑定键合工艺，将2000um，200um厚度的铜带连接到铜板上，铜带为弧形，再从线弧侧面分别插入相应的金属条来支撑线弧，最后通过特定高度的成型治具，压合而成，如图1和图2所示。成型后的铜板，通过焊接后连接到芯片表面，如图3所示。
实施例2：
如图4～6所示，与实施例1的不同之处在于，铜板1上对应第一铜带2和第二铜带3下方位置处设置有穿孔4。
本发明还提供一种基于上述的功率模块内部连接铜片的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：将弧形的第一铜带2和弧形的第二铜带3对应铜板1上的穿孔4进行放置，
步骤2：通过绑定键合工艺将第一铜带2和第二铜带3连接在铜板1上；
步骤3：将需要支撑第一铜带2和第二铜带3的金属条5从穿孔4处穿过并固定，对第一铜带2和第二铜带3进行支撑；
步骤4：将铜板1定位到成型治具上，通过成型治具进行压合成型。
本实施例通过对绑定ribbon下的原材料铜板进行镂空处理，考虑到冲压对铜板开孔和厚度的要求进行设计，同时二次成型从多次侧方位插入加工到一次性治具底座上插入成型加工。
在优选例中，将线弧下方对应的实心铜板，进行开孔设计及加工，然后通过绑定键合工艺，将2000um宽，200um厚度的铜带连接到铜板上，铜带为弧形，一次性将需要支撑线弧的金属条从治具下方伸出并固定，然后将焊接过绑定线后的开孔铜板，定位到成型治具上，这样可以连续压合成型作业，如图4和图5所示。成型后的铜板，通过焊接后连接到芯片表面，如图6所示。
实施例3：
如图3和图7所示，与实施例1的不同之处在于，第一铜带2和第二铜带3一体成型设置。
本发明还提供一种基于上述的功率模块内部连接铜片的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：在焊接头上加装成圈器；
步骤2：将铜带绑定在铜板1上；
步骤3：对铜带进行拉线弧，一次成型为最终平台形状。
本实施例在绑定线或ribbon焊接到铜板过程中，通过焊线设备加装loop forming一次成型，无需二次成型加工。
优选例中，将绑定线或ribbon焊接到铜板过程中，通过焊线设备焊接头上加装loop former，绑定拉线弧时候一次成型为最终平台形状，如图7所示。通过焊接后连接到芯片表面，如图3所示。
本发明还提供一种功率半导体模块，包括上述的功率模块内部连接铜片。
本发明减小内部电气连接用的铜板重量，从而降低其与芯片焊接时对芯片造成机械力压裂，本发明减少绑定铜板二次成型时机械加工工艺复杂度，产量提高约10倍，成型良率提高约10％。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等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申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
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