[發明專利]一種多芯片并聯的高溫功率模塊的封裝結構及封裝方法

在審

• 申請號: 202010883663.8
• 申請日: 2020-08-27
• 公開（公告）號: CN114121909A
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發明（設計）人: 陳材;黃志召;張弛;劉新民;康勇
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H01L25/07
• 分類號: H01L25/07;H01L25/00;H01L23/367;H01L23/64
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 祝丹晴;李智

1.一種多芯片并聯的高溫功率模塊的封裝結構，其特征在于，包括一體化基板和附著于所述一體化基板上的多個功率單元；

所述一體化基板包括上表面導電銅層、中間絕緣層和下表面層；所述上表面導電銅層邊緣設有通孔，所述中間絕緣層的材料為A1N或Si₃N₄，所述下表面層包括金屬層和位于所述金屬層上的金屬圓柱；

所述功率單元包括上橋臂開關管、上橋臂二極管、下橋臂開關管和下橋臂二極管；所述上橋臂開關管由N個上橋臂開關管芯片并聯構成，所述上橋臂二極管由M個上橋臂SBD芯片并聯構成，所述下橋臂開關管由N個下橋臂開關管芯片并聯構成，所述下橋臂二極管由M個下橋臂SBD芯片構成；其中，N為大于等于2的正數，M為大于等于0的整數；

每個所述功率單元上焊接有兩個相互并聯的解耦電容。

2.如權利要求1所述的封裝結構，其特征在于，所述上表面導電銅層包括正極銅層、輸出極銅層、負極銅層、上橋臂驅動信號銅層、上橋臂驅動電阻銅層、上橋臂驅動信號回線銅層、下橋臂驅動信號銅層、下橋臂驅動電阻銅層和下橋臂驅動信號回線銅層；

所述上橋臂開關管芯片和下橋臂開關管芯片為MOSFET芯片；

所述上橋臂開關管芯片的漏極和上橋臂SBD芯片的陽極貼裝焊接在所述正極銅層上；每個上橋臂開關管芯片的柵極通過引線鍵合連接至所述上橋臂驅動電阻銅層上，源極通過鋁帶鍵合連接至所述輸出極銅層上，同時通過引線鍵合連接至所述上橋臂驅動信號回線銅層上；

所述下橋臂開關管芯片的漏極和下橋臂SBD芯片的陰極貼裝焊接至所述輸出極銅層上；每個下橋臂開關管芯片的柵極通過引線鍵合連接至所述下橋臂驅動電阻銅層上，源極通過鋁帶鍵合連接至所述負極銅層上，同時通過引線鍵合連接至所述下橋臂驅動信號回線銅層上。

3.如權利要求1所述的封裝結構，其特征在于，所述上表面導電銅層包括正極銅層、輸出極銅層、負極銅層、上橋臂驅動信號銅層、上橋臂驅動電阻銅層、上橋臂驅動信號回線銅層、下橋臂驅動信號銅層、下橋臂驅動電阻銅層和下橋臂驅動信號回線銅層；

所述上橋臂開關管芯片和下橋臂開關管芯片為IGBT芯片；

所述上橋臂開關管芯片的集電極和上橋臂SBD芯片的陽極貼裝焊接在所述正極銅層上；每個上橋臂開關管芯片的柵極通過引線鍵合連接至所述上橋臂驅動電阻銅層上，發射極通過鋁帶鍵合連接至所述輸出極銅層上，同時通過引線鍵合連接至所述上橋臂驅動信號回線銅層上；

所述下橋臂開關管芯片的集電極和下橋臂SBD芯片的陰極貼裝焊接至所述輸出極銅層上；每個下橋臂開關管芯片的柵極通過引線鍵合連接至所述下橋臂驅動電阻銅層上，發射極通過鋁帶鍵合連接至所述負極銅層上，同時通過引線鍵合連接至所述下橋臂驅動信號回線銅層上。

4.如權利要求1-3任一項所述的封裝結構，其特征在于，所述上橋臂開關管芯片和下橋臂開關管芯片的柵極均連接有驅動電阻；

所述驅動電阻的一個電極焊接至上橋臂驅動信號銅層或下橋臂驅動信號銅層上，另一個電極相應地焊接至上橋臂驅動電阻銅層或下橋臂驅動電阻銅層上。

5.如權利要求1-3任一項所述的封裝結構，其特征在于，所述封裝結構還包括熱敏電阻，所述上表面導電銅層還包括熱敏電阻焊接銅層；

所述熱敏電阻的兩個電極分別焊接至所述熱敏電阻焊接銅層上。

6.如權利要求5所述的封裝結構，其特征在于，還包括

外殼；所述外殼采用PPS或PEEK高溫塑料；

所述外殼與一體化基板通過高溫硅膠固定在一起，在所述外殼與上表面導電銅層之間的空間中，灌注有高溫絕緣保護凝膠。

7.如權利要求6所述的封裝結構，其特征在于，還包括

功率端子；在所述功率端子的底部設置有開槽和開孔。