[发明专利]一种双面散热集成功率模块及其封装工艺

说明书

本发明涉及功率模块封装技术领域，尤其涉及一种双面散热集成功率模块及其封装工艺。本发明的功率模块包括第一衬板、第二衬板、位于所述第一衬板和所述第二衬板之间的芯片转接板以及位于所述芯片转接板上的芯片，其中，所述芯片转接板上设置有至少两个芯片，所述芯片转接板的下表面与所述第一衬板相连，所述芯片的正面均与所述芯片转接板的上表面相连，且所述芯片的背面均与所述第二衬板相连。本发明中通过设置芯片转接板作为多个芯片的载体，实现了多芯片的集成，优化了封装结构，同时可实现双面散热，使芯片正常工作时结温和热载荷明显降低，提高了模块的使用寿命。

技术领域

本发明涉及功率模块封装技术领域，尤其涉及一种双面散热集成功率模块及其封装工艺。

背景技术

随着电子技术的发展，功率半导体技术已经成为现代电力电子技术的核心。以绝缘栅极双极型晶体管(IGBT)为代表的智能功率模块在众多工业领域得到越来越广泛的应用。IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)是一种高功率电子器件，多用于轨道交通、航空航天、智能电网等领域，可靠性要求极高。传统IGBT模块长期工作于循环热载荷的环境中，由于材料间的热膨胀系数(CTE)不匹配而导致材料疲劳，最终失效。引线键合是传统IGBT所采用的封装工艺之一，其主要失效形式包括引线断裂、引线脱落、引线剥离，亦是IGBT最重要的失效模式之一，同时，传统引线键合工艺所带来的寄生电容、电感等也降低了IGBT的使用性能；其次，大面焊料热疲劳所导致的空洞、裂纹，极大影响了模块的散热性能。因此，IGBT模块的封装结构，需要能够提高IGBT模块的热性能，同时降低其寄生参数。

通常，智能功率模块包含多个芯片，例如同时包含IGBT芯片、二极管芯片和驱动IC芯片等，而随着各种电子部件的集成度的提高，智能功率模块也在朝着高性能、高可靠性、小型化和低成本发展，现有的IGBT模块的封装结构和封装工艺复杂，仍有优化的空间。

发明内容

本发明提供一种双面散热集成功率模块及其封装工艺，用于解决上述至少一个问题。

本发明的一方面提供一种双面散热集成功率模块，包括：第一衬板、第二衬板、位于所述第一衬板和所述第二衬板之间的芯片转接板以及位于所述芯片转接板上的芯片，

其中，所述芯片转接板上设置有至少两个芯片，所述芯片转接板的下表面与所述第一衬板相连，所述芯片的正面均与所述芯片转接板的上表面相连，且所述芯片的背面均与所述第二衬板相连。

在一个实施方式中，所述芯片包括第一功率芯片，或者

所述芯片包括第一功率芯片和第三功率芯片；

所述芯片转接板包括转接基板，所述转接基板中设置有多个第一铜柱，所述第一铜柱沿所述转接基板的厚度方向延伸，所述第一功率芯片的正面均设置有多个第一焊球，所述第一焊球与所述第一铜柱一一对应，并且所述第一焊球与对应的所述第一铜柱的顶端相连，所述第一铜柱的底端与所述第一衬板的顶表面相连。

在一个实施方式中，所述第一铜柱的底端均设置有第一焊盘，所述第一焊盘均与所述第一衬板的顶表面焊接相连。

在一个实施方式中，所述芯片还包括第二功率芯片；

所述转接基板的底表面和顶表面上分别设置有第二焊盘和第三焊盘，所述第二焊盘和所述第三焊盘通过设置于所述转接基板中的多个第二铜柱相连，所述第二铜柱沿所述转接基板的厚度方向延伸，所述第二焊盘与所述第二功率芯片的正面相连，所述第三焊盘与所述第一衬板相连。

在一个实施方式中，所述第二焊盘与所述第二功率芯片的正面焊接相连，所述第三焊盘与所述第一衬板的顶表面焊接相连。