[发明专利]双侧冷却式电源模块及其制造方法

说明书

本发明公开了一种双侧冷却式电源模块及其制造方法。双侧冷却式电源模块包括设置在上基板和下基板之间的一对半导体芯片。双侧冷却式电源模块包括：输出端子引线，其配置为设置在上基板的下表面上并且每个与一对半导体芯片分别连接；正端子引线，其配置为设置在下基板的上表面的一侧以与从一对半导体芯片中选择的任一个半导体芯片连接；以及负端子引线，其配置为设置在下基板的上表面的另一侧以与一对半导体芯片的另一个半导体芯片连接。

技术领域

本发明涉及一种双侧冷却式电源模块及其制造方法，尤其涉及一种结构更简单，体积更小的双侧冷却式电源模块及其制造方法。

背景技术

已使用电源模块来供应用于驱动混合动力车辆，电动车辆等的马达的高电压电流。

特别地，与一般的单侧冷却型电源模块相比，基板分别设置在半导体芯片的上部和下部上并且冷却器分别设置在基板的外侧表面上的双侧冷却式电源模块可以具有更优异的冷却性能并且可以制造得更加紧凑，并因此双侧冷却式电源模块的使用呈增长的趋势。

本部分公开的内容旨在提供本发明的背景。申请人注意到，本部分可能包含本申请之前的可用信息。但是，通过提供本部分，申请人不承认包含在本部分中的任何信息构成现有技术。

发明内容

如图1中所示，可以通过顺序堆叠下基板20，半导体芯片30和上基板10来制造双侧冷却式电源模块，在该模块中由于正端子层23，负端子层14和25以及输出端子层13和24散布在上基板10和下基板20上，所以结构很复杂，其中在该结构中使用了用于在这些端子层中电连接的导线51和52并将绝缘体15，26和27插入基板等中。

进一步地，如图2所示，用于向半导体芯片30和基板20供应电力的电源引线60通过电线70或焊接而彼此电连接。在这一点上，需要用于将基板20与电源引线60连接的区域，并因此可以增加电源模块的尺寸。

在将各个部件接合时，为了防止半导体芯片损坏，采用焊接接合方案。当在包括后续焊接的后续工艺期间施加过量的热时，该焊接接合可以被分开。

本发明的一个方面旨在提供一种双侧冷却式电源模块及其制造方法，该双侧冷却式电源模块能够由于简单的结构而被方便地制造，能够制造成小体积，并且能够提高接合的可靠性。

本发明的另一方面旨在提供一种用于封装混合动力车辆中的马达的电源芯片的方法。当使用焊接工艺的多个阶段来制造电源芯片的单个封装时，焊接接合可能受到后续焊接工艺期间的过量的热的影响。在实施例中，使用钎焊工艺将电源芯片的引线(610,620,630)与散热陶瓷基板(100,200)接合以形成钎焊接合(图5中的B)。钎焊工艺之后，当在与基板的主表面垂直的方向上观察时，电源芯片(310,320)在与钎焊接合(B)重叠的位置处焊接到引线，以形成焊接接合(图3中S)。在实施例中，在焊接工艺之后不应用后续的焊接或加热工艺以形成电源芯片的焊接结合(S)。

根据本发明的实施例，提供一种双侧冷却式电源模块，在该模块中一对半导体芯片设置在上基板和下基板之间，双侧冷却式电源模块包括：输出端子引线，其配置为分别设置在上基板的下表面上并与一对半导体芯片分别连接；正端子引线，其配置为设置在下基板的上表面的一侧，以与从一对半导体芯片中选择的任一个半导体芯片连接；以及负端子引线，其配置为设置在下基板的上表面的另一侧，以与一对半导体芯片中的另一个半导体芯片连接。

可以在上基板和输出端子引线之间、下基板和正端子引线之间以及下基板和负端子引线之间分别进行钎焊接合，并且可以在半导体芯片和输出端子引线之间、半导体芯片和正端子引线之间以及在半导体芯片和负端子引线之间进行焊接接合。

下基板可以包括陶瓷材料的下陶瓷层；正端子层，其设置在下陶瓷层的上表面的一侧以与正端子引线接合；以及负端子层，其设置在负端子层下陶瓷层的上表面的另一侧以与负端子引线接合，并且正极端子层和负端子层可以设置为彼此绝缘。