[发明专利]一种功率半导体模块的封装结构及封装方法

说明书

本发明属于功率半导体器件技术领域，具体公开了一种功率半导体模块的封装结构及封装方法。所述封装结构包括：覆铜陶瓷基板；贴装在覆铜陶瓷基板上的功率半导体芯片、热敏电阻、端子；功率半导体芯片通过互联结构构成了半桥电路；用于功率半导体芯片与覆铜陶瓷基板上金属层连接的键合线。本发明提供的封装结构通过合理的覆铜陶瓷基板金属层布局，对换流回路进行优化，实现了并联芯片换流回路的均衡，且实现了较小的寄生电感值，降低关断过电压和开关震荡；驱动回路采用Kelvin结构，减小了共源寄生电感对驱动回路的负反馈影响，提高了开关速度。所述的封装方法，为该封装结构提供了可靠的加工方法，使得该封装结构得以实现，且成本低、加工质量可靠。

技术领域

本发明属于功率半导体模块的封装集成技术领域，更具体地，涉及一种功率半导体模块的封装结构及封装方法。

背景技术

电力电子变换装置广泛应用于电动汽车、航空航天、新能源发电等领域，随着技术进步和社会需求的发展，这些领域对电力电子变换装置提出更高的要求，例如提高功率密度、提高效率。功率半导体模块是电力电子变换装置的核心器件，其性能的提升极大地影响装置的性能。

宽禁带功率半导体器件相比传统硅基功率半导体器件具有更高的击穿电压、更高的开关速度、更高的工作温度等优势，可以大幅降低电力电子变换装置的器件损耗，提高功率密度和效率。然而在高开关速度下，宽禁带功率半导体器件对封装引入的寄生参数更加敏感，例如，主功率换流回路的寄生电感会引起器件关断过程的过电压；共源电感会降低开关速度，干扰驱动回路；并联芯片的寄生参数不对称会引起不均流问题。

因此，在功率半导体模块的封装结构设计中，需要有效地降低寄生电感，平衡并联芯片支路的寄生电感差异，从而可以充分发挥功率半导体芯片的优势，提高电力电子变换装置的性能。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种功率半导体模块的封装结构和封装方法，可实现极低的内部换流回路寄生电感、对称布局的并联芯片结构、内部连接容易的封装方法。本发明还提出一种功率半导体模块的封装方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

在第一个技术方案中，一种功率半导体模块的封装结构，包括覆铜陶瓷基板，该覆铜陶瓷基板正面具有正极铜箔、交流铜箔、负极铜箔、上桥臂驱动栅极铜箔、上桥臂驱动源极铜箔、下桥臂驱动栅极铜箔、下桥臂驱动源极铜箔、通过正极铜箔相互并联的第一功率芯片和第二功率芯片、以及通过交流铜箔相互并联的第三功率芯片和第四功率芯片，

正极铜箔的主体、交流铜箔、负极铜箔、上桥臂驱动栅极铜箔、上桥臂驱动源极铜箔、下桥臂驱动栅极铜箔、下桥臂驱动源极铜箔均为以纵向对称中心线为对称中心的镜像对称式形状；

所述第一功率芯片和第二功率芯片设置在正极铜箔处，所述第三功率芯片和第四功率芯片设置在交流铜箔处，且第一功率芯片和第二功率芯片以纵向对称中心线为对称中心镜像对称布置，所述第三功率芯片和第四功率芯片以纵向对称中心线为对称中心镜像对称布置。

在第一个技术方案中，作为优选的，所述正极铜箔焊接有两组正极端子，两组所述正极端子以纵向对称中心线为对称中心的镜像对称式布置；所述交流铜箔焊接有两组交流端子，两组所述交流端子以纵向对称中心线为对称中心的镜像对称式布置。

在第一个技术方案中，作为优选的，所述上桥臂驱动栅极铜箔焊接有上桥臂驱动栅极端子，所述上桥臂驱动源极铜箔焊接有上桥臂驱动源极端子，所述下桥臂驱动栅极铜箔焊接有下桥臂驱动栅极端子，所述下桥臂驱动源极铜箔焊接有下桥臂驱动源极端子，且所述上桥臂驱动栅极端子、上桥臂驱动源极端子、下桥臂驱动栅极端子和下桥臂驱动源极端子均焊接在纵向对称中心线上。

在第一个技术方案中，作为优选的，所述第一功率芯片、第二功率芯片、第三功率芯片和第四功率芯片的驱动信号连接均采用了Kelvin结构。