[發明專利]一種高集成IPM封裝結構

在審

• 申請號: 202011535538.4
• 申請日: 2020-12-23
• 公開（公告）號: CN112599517A
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: 戴志展;李申祥;王宇航
• 申請（專利權）人: 嘉興斯達半導體股份有限公司
• 主分類號: H01L25/16
• 分類號: H01L25/16;H01L23/48;H01L23/12;H01L23/367;H01L23/373
• 代理公司: 杭州九洲專利事務所有限公司 33101
• 代理人: 陳琦;陳繼亮

本發明公開了一種高集成IPM封裝結構，包括芯片載體及固定在芯片載體上的IPM模塊，且所述芯片載體及IPM模塊的外表面包覆有用于封裝的塑封外殼，所述IPM模塊由三個結構相同的IPM單元組合而成以形成三相的逆變輸出；所述IPM單元包括分別設置在絕緣墊片兩側的上管功率臂單元和下管功率臂單元，上管功率臂單元與下管功率臂單元之間通過銅橋連接，所述上管功率臂單元包括上管IGBT芯片、FWD芯片、高壓驅動芯片及設置在各芯片間起連接作用的銅橋，所述上管IGBT芯片通過銅橋設置在所述絕緣墊片的上表面，高壓驅動芯片設置在銅橋上并通過金線連接該銅橋以及上管IGBT芯片的柵極以與銅橋的連通并控制上管IGBT芯片的開斷。

技術領域

本發明涉及半導體封裝技術領域，具體涉及一種高集成IPM封裝結構。

背景技術

智能功率模塊(IPM)是Intelligent Power Module的縮寫，是一種將電力電子和集成電路技術結合的功率驅動類半導體封裝結構。與傳統的分立式半導體封裝結構相比，智能功率模塊以其高集成度、高可靠性等優勢而得到越來越廣泛的應用。傳統的智能功率模塊通常是在平面結構的基板上裝配各類電子元件，而隨著半導體封裝結構朝著小尺寸化、集成化的方向發展，如何提高智能功率模塊的集成度且減少智能功率模塊的尺寸是越來越多的技術人員關注的問題。變頻技術受益于綠色環保的戰略拉動，從調速向節能轉變。隨著變頻器技術發展和功率等級的不斷提升，多組功率器件的使用勢必會使得變頻器的體積增大，加大設計的復雜性同時又增加了成本。

隨著電力電子技術的發展，電力電子系統趨向微型化的要求愈來愈突出。在現有技術中，傳統模塊采用引線鍵合的方式電性連接會導致雜散電感偏高，鍵合焊點處疲勞破壞以及電流承載能力不足、效率低等問題，另外打線工藝所導致的鋁屑殘留，芯片成坑、脫線、塌線等諸多模塊的可靠性問題也一直被詬病沒有得到完善的解決，同時也因為這種連接方式讓IPM模塊進一步小型化受到了很大的限制。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于，針對現有技術的上述缺陷，提供一種高集成IPM封裝結構，以解決傳統模塊中因利用打線工藝所造成工藝制程與模塊無法進一步小型化的技術問題。

本發明的目的是通過如下技術方案來完成的，一種高集成IPM封裝結構，包括芯片載體及固定在芯片載體頂部的IPM模塊，且所述芯片載體及IPM模塊的外表面包覆有用于封裝的塑封外殼，所述芯片載體為絕緣墊片，所述IPM模塊由三個結構相同的IPM單元組合而成以形成三相的逆變輸出；所述IPM單元包括分別設置在絕緣墊片兩側的上管功率臂單元和下管功率臂單元，上管功率臂單元與下管功率臂單元之間通過銅橋連接，所述上管功率臂單元包括上管IGBT芯片、FWD芯片、高壓驅動芯片及設置在各芯片間起連接作用的銅橋，所述上管IGBT芯片通過銅橋設置在所述絕緣墊片的上表面，所述FWD芯片通過銅橋堆疊設置在上管IGBT芯片遠離絕緣墊片的一側，所述高壓驅動芯片設置在銅橋上并通過金線連接該銅橋以及上管IGBT芯片的柵極以與銅橋的連通并控制上管IGBT芯片的開斷；所述上管功率臂單元一側的銅橋延伸至塑封外殼外以作為輸入端。

進一步地，所述下管功率臂單元包括下管IGBT芯片、FWD芯片、低壓驅動芯片及設置在各芯片間起連接作用的銅橋，所述下管IGBT芯片通過銅橋設置在所述絕緣墊片的上表面，所述FWD芯片通過銅橋堆疊設置在下管IGBT芯片遠離絕緣墊片的一側，所述低壓驅動芯片設置在銅橋上并通過金線連接該銅橋以及下管IGBT芯片的柵極以與銅橋的連通并控制下管IGBT芯片的開斷；所述下管功率臂單元一側的銅橋延伸至塑封外殼外以作為輸出端。

進一步地，所述絕緣墊片的底部設置有用于提升封裝結構散熱效果的散熱銅片。

進一步地，所述塑封外殼通過注入封裝樹脂的方式對芯片載體及IPM模塊進行封裝，且塑封外殼的高度不低于所述芯片的頂部。

本發明的有益技術效果在于：本發明所述的 IPM封裝結構摒棄了傳統的鍵合鋁線連接來實踐電路拓樸的方式，有效解決了傳統鍵合鋁線所產生的制程問題，同時也提高了整體IPM模塊的功率密度，為系統的小型化提供了一種解決方案。