[發明專利]一種增強散熱的功率模塊

在審

• 申請號: 202110575429.3
• 申請日: 2021-05-26
• 公開（公告）號: CN113178424A
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發明（設計）人: 馬凱
• 申請（專利權）人: 上海先積集成電路有限公司
• 主分類號: H01L23/367
• 分類號: H01L23/367;H01L23/29;H01L23/31;H01L23/482
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種增強散熱的功率模塊，包括功率模塊主體、增強散熱結構和硅膠封裝結構，其中，所述功率模塊主體封裝在所述硅膠封裝結構的內部；所述增強散熱結構包括散熱板和多根散熱引線，所述散熱板設置在所述硅膠封裝結構的上方；所述功率模塊主體包括多個功率芯片，其中，所述散熱引線的一端鍵合至所述功率芯片，另一端鍵合至同一功率芯片或不同功率芯片，并且所述散熱引線的中段穿過所述硅膠封裝結構且連接至所述散熱板。該功率模塊通過散熱引線將功率模塊主體連接至位于硅膠封裝結構外側的散熱板上，能夠顯著增強功率模塊的散熱能力。

技術領域

本發明屬于功率模塊技術領域，具體涉及一種增強散熱的功率模塊。

背景技術

隨著技術的發展，對電力電子器件高電壓、大電流、大功率、小體積等要求不斷提高，使得單一器件的性能顯得捉襟見肘，因此將眾多的功率半導體模塊通過串并聯方式連接，以提高電壓電流等級或實現特定電氣功能。這些功率模塊集成在一個封裝里，并共用同一個散熱基板集中進行散熱，成為當今功率半導體發展的主流。

集成式功率模塊改善了單一器件電壓電流等級低的情況，提供了豐富的電壓電流組合，壓縮了封裝體積，集中散熱的優勢減少了散熱器的體積，因此大大減少了其在應用系統中占據的面積，能夠更好地提高電力電子裝置的效率和性能，更好地進行能源的變換和利用，因此集成式功率模塊被越來越多地應用在功率電子系統中。

然而，高的封裝密度導致更高的功率密度和更高的工作溫度，高的工作溫度導致失效率的增加和可靠性的降低。相關數據統計分析表明，器件工作溫度每上升10℃，失效率增加一倍，并且溫度的變化會導致模塊各層材料因熱膨脹系數的不同產生應變失效，因此如何提高功率模塊的散熱效能成為電力電子行業亟待解決的問題。

發明內容

為了解決現有技術中存在的上述問題，本發明提供了一種增強散熱的功率模塊。本發明要解決的技術問題通過以下技術方案實現：

本發明提供了一種增強散熱的功率模塊，包括功率模塊主體、增強散熱結構和硅膠封裝結構，其中，

所述功率模塊主體封裝在所述硅膠封裝結構的內部；

所述增強散熱結構包括散熱板和多根散熱引線，所述散熱板設置在所述硅膠封裝結構的上方；

所述功率模塊主體包括多個功率芯片，其中，所述散熱引線的一端鍵合至所述功率芯片，另一端鍵合至同一功率芯片或不同功率芯片，并且所述散熱引線的中段穿過所述硅膠封裝結構且連接至所述散熱板。

在本發明的一個實施例中，所述散熱引線的中段通過導電材料粘結至所述散熱板的下表面。

在本發明的一個實施例中，當所述散熱引線的兩端鍵合至同一功率芯片時，所述散熱引線兩端鍵合點的距離為所述散熱引線的最大高度值的75％-80％；當所述散熱引線的兩端鍵合至不同功率芯片時，所述散熱引線兩端鍵合點的距離為所述散熱引線的最大高度值的30％-40％。

在本發明的一個實施例中，所述功率模塊主體還包括功能引線和設置在所述功率芯片下表面的直接覆銅板，其中，

所述功率芯片自上而下依次包括第一金屬層、第一絕緣層、第二金屬層、第二絕緣層以及芯片主體；

所述第一金屬層上設置有多個散熱引線鍵合點，所述散熱引線的兩端分別鍵合至位于同一功率芯片的兩個不同的散熱引線鍵合點上，或者鍵合至位于不同功率芯片的兩個散熱引線鍵合點；

所述第二金屬層未被所述第一金屬層和第一絕緣層覆蓋的上表面設置有多個功能引線鍵合點，所述功能引線的一端鍵合至所述功能引線鍵合點，另一端鍵合至所述直接覆銅板。

在本發明的一個實施例中，所述第一金屬層的厚度為所述第二金屬層的厚度的三倍，所述第一絕緣層的厚度為所述第二絕緣層的厚度的兩倍。