[发明专利]一种功率模块封装结构及其封装方法

说明书

本发明提供了一种功率模块封装结构及其封装方法，该封装结构包括衬板，衬板上设置有模块功能单元，模块功能单元上表面覆盖有电路板，电路板用于与衬板、模块功能单元一起构成完整的电流回路。该封装结构利用电路板来代替传统的键合线，减小了回路的杂散电感；同时，在电路板、模块功能单元与衬板构成了叠层电路结构，可以进一步降低功率模块的杂散电感。本发明提供的封装方法仅需对电路板、衬板以及模块功能单元等部件进行连接，而各个部件的相互的连接位置均为固定的，进而可以进行功率模块的快速组装；同时采用面面接触连接代替了键合线的点接触连接，具备更优的温度分布，功率模块可靠性更高。

技术领域

本发明涉及半导体功率模块器件技术领域，特别地涉及一种功率模块封装结构及其封装方法。

背景技术

传统功率模块的芯片和衬板互连需要大量的键合引线，键合线结构会产生一定的寄生电感。功率模块在开通和关断的过程中，电流激剧变化，产生较大的电流变化率di/dt。寄生电感和电流变化率di/dt的共同作用将会产生电感电压Vo，二者的关系式为：Vo＝Ls*di/dt，其中Ls表示开关回路的杂散电感，键合线产生的寄生电感是杂散电感的重要组成部分。电感电压Vo和母线电压叠加将产生电压尖峰，一方面，电压尖峰将导致器件的开关损耗增大，芯片结温升高速率加快，器件可能过温失效；另一方面，如果电压尖峰超过器件可承受的最高电压，将会造成器件击穿，也会导致功率模块失效。因此降低回路中的杂散电感Ls是模块设计的关键点之一。

宽禁带半导体器件，开关速度更快，杂散电感引起的问题会更加严重，传统键合线结构的功率模块，降低电感的空间比较小，因此有必要提供一种能够显著降低功率模块杂散电感的功率模块封装结构及工艺方法。

发明内容

针对上述现有技术中的问题，本申请提出了一种功率模块封装结构及其封装方法，该封装结构采用电路板代替键合线，可有效的减小杂散电感。

本发明的功率模块封装结构，包括衬板，所述衬板上设置有模块功能单元，所述模块功能单元上表面覆盖有电路板，所述电路板用于键合所述衬板与所述模块功能单元。

在一个实施方式中，所述模块功能单元包括至少一个芯片模组，所述模块功能单元包括芯片模组，所述芯片模组包括第一芯片、第二芯片、第一金属导电块、第二金属导电块、第三金属导电块以及第四金属导电块，所述第一芯片设置在所述第三金属导电块的上表面，所述第二芯片设置在所述第四金属导电块的上表面，所述第一芯片、第二芯片、第一金属导电块以及第二金属导电块的上表面处于同一水平面上。

在一个实施方式中，所述第三金属导电块上并联设置有多个所述第一芯片，所述第四金属导电块上并联设置有多个所述第二芯片。

在一个实施方式中，在所述衬板上表面依次设置有第一金属层、第二金属层以及第三金属层，所述第三金属导电块与所述第一金属导电块并列设置在第一金属层上且所述第一金属导电块位于靠近所述第二金属层的一侧，所述第四金属导电块设置在所述第二金属层上，所述第二金属导电块设置在所述第三金属层上。

在一个实施方式中，所述电路板包括电路板绝缘层以及依次设置在所述电路板绝缘层下表面的第四金属层、第五金属层以及第六金属层，所述第四金属层与所述第一芯片的源极面接触，所述第五金属层与所述第一金属导电块、所述第二芯片的源极同时面接触，所述第六金属层与所述第二金属导电块面接触；

所述电路板还包括设置在所述电路板绝缘层上表面的第七金属层，所述第七金属层两端分别通过开设在所述电路板绝缘层上的第一过孔组、第二过孔组与所述第四金属层、所述第六金属层连接。

在一个实施方式中，所述电路板绝缘层下表面还设置有第十四金属层与第十五金属层，所述第十四金属层、所述第十五金属层分别与所述第一芯片的源极、所述第二芯片的源极面接触，且所述第十四金属层与所述第四金属层、所述第十五金属层与所述第五金属层均相互间隔。