[发明专利]一种用于IGBT器件的电连接结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于IGBT器件的电连接结构，具体地，是一种具有无绑定线设计的IGBT器件的电连接结构。

背景技术

IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，绝缘栅双极型晶体管，是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件,兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR（电力晶体管）的低导通压降两方面的优点。GTR饱和压降低，载流密度大，但驱动电流较大；MOSFET驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。IGBT综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低。非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。

对于普通的焊接式IGBT来说，芯片的电气连接目前是靠铝线的邦定技术（Bonding）来完成的，通过铝线键合机将IGBT芯片、二极管芯片与覆铜陶瓷基板（DBC）上的铜层用铝线连接起来。请参见图1，图1是一种现有的IGBT的电连接结构。如图所示，10为DBC基板，在DBC基板10两边的为二极管芯片12，中间四个为IGBT芯片11。一般来说IGBT的栅极在芯片中间（中间的方形小块），IGBT芯片的上表面除去中间栅极以外的区域为IGBT的发射极，IGBT芯片11的下表面为集电极。DBC基板10的表面都是附铜层14，图中两个阴影区域和其余的部分均为DBC表面的附铜层14，只是这几个区域的附铜层之间有绝缘层，也就是说该附铜层14相当于一个电路。为了保证各个芯片之间的连接以及栅极之间的连接，需要将他们用引线13键合连接起来。再通过电极焊接在这几个不同的附铜区域来完成DBC与外部的电气连接。

上述的IGBT电连接结构应用的是铝线邦定技术来完成芯片与铜层的电气连接。然而这种电连接结构存在如下的问题：

(1)焊接式IGBT一般采用铝线邦定的技术，而铝线的直径直接影响到电流的大小，如果IGBT的电流等级较高，那么就需要在一个芯片上邦定十多个铝线来保证电流的流通，因此要在设计DBC时预留出足够的面积；

(2)焊接式IGBT随着工作时间的增长、温度不断升高，有可能会使邦定的铝线失效

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种用于IGBT器件的电连接结构，这种电连接结构能够免去铝线的邦定，从而缩小DBC的设计面积，减少因IGBT模块长时间工作而引起的邦定线失效，以及降低因邦定而使芯片击碎的风险。

根据本发明的目的提出的一种用于IGBT器件的电连接结构，包括DBC基板、设置于所述DBC基板上的多个IGBT芯片和二极管芯片，所述IGBT芯片的发射极、二极管芯片和一外部电路之间，各个IGBT芯片的栅极之间，以及各个IGBT芯片的栅极与外部电路之间通过一导电薄膜实现电性连接。

优选的，所述导电薄膜采用柔性电路板结构、透明导电膜结构、埋入型导电膜结构或薄型金属片中的一种。

优选的，所述导电薄膜包括基材层和导电金属层。

优选的，所述导电金属层设置于基材层的表面，或者嵌入所述基材层中。

优选的，所述导电金属层上包括第一导电图案和第二导电图案，所述第一导电图案和第二导电图案之间绝缘。

优选的，所述第一导电图案和第二导电图案上具有按照各个器件之间的电性功能进行设计的图案，使得所述IGBT芯片的发射极和二极管芯片之间通过所述第一导电图案连接，并通过该第一导电图案将所述IGBT芯片的发射极和二极管芯片连接至所述外部电路，所述各个IGBT芯片的栅极之间通过第二导电图案连接，并通过该第二导电图案将所述各个IGBT芯片的栅极连接至所述外部电路。

优选的，所述外部电路为由电阻、电容、电感等无源器件以及驱动芯片组成的匹配电路，或者为由有源器件或者有源器件与无源器件混合组成的控制电路。

优选的，所述导电薄膜通过银膏与IGBT芯片的发射极、栅极以及二极管芯片进行电性连接。

与现有技术相比，本发明的进步之处在于：

第一：本发明的IBGT的无邦定线技术采用的是一种内含电路的薄膜，通过银膏压接在芯片和DBC上，因此这样的接触属于面接触，保证了大电流的流通。

第二：本发明免去了铝线的邦定，缩小了DBC的设计面积，减少了因IGBT模块长时间工作而引起的邦定线失效，降低了因邦定而使芯片击碎的风险，进而使产品拥有良好的可靠性和稳定性。

附图说明