叠层布线的功率模块封装结构的制作方法

【】本申请涉及一种叠层布线的功率模块封装结构，属于半导体功率模块器件。

背景技术

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背景技术：

1、传统功率模块的芯片和衬板互连需要大量的键合引线，键合线结构会产生一定的寄生电感，导致器件在关断过程中的电压尖峰高，影响功率模块的长期电气可靠性，并限制功率模块的关断速度，从而减低系统工作效率。

2、中国申请cn111128950a号专利公开了一种功率模块封装结构，通过采用电路板代替传统的键合线来构成模块的回路，形成了一种平面封装结构，极大地减小了回路中的杂散电感，降低过冲电压，增加安全工作区，提高可靠性，减轻开关振荡。但是，该项专利中，功率模块的上开关管部件靠近dc±端子设置，导致ac线路到出pin的路径较长，不利于减小回路电阻，而且ac线路的出pin很不方便；同时，上开关管部件的功率芯片的源极与ac端子连接线路较长，线路损耗大。

3、因此，有必要对现有技术予以改良以克服现有技术中的所述缺陷。

技术实现思路

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技术实现要素：

1、本申请的目的在于提供一种便于功率模块的ac端子出pin，且回路电阻小，线路损耗小的叠层布线的功率模块封装结构，同时，实现了更低回路电感的功率模块封装结构，降低开关过程中的电压尖峰，提升器件长期工作的可靠性。

2、本申请的目的是通过以下技术方案实现：

3、一种叠层布线的功率模块封装结构，包括：

4、绝缘金属基板；

5、上开关管部件，设置在所述绝缘金属基板上，所述上开关管部件包括第一功率芯片组t1、设置在所述第一功率芯片组t1上方的第一ac铜层和设置在所述第一功率芯片组t1下方的第一dc+铜层；以及

6、下开关管部件，设置在所述绝缘金属基板上，且位于所述上开关管部件的一侧，所述下开关管部件包括第二功率芯片组、设置在所述第二功率芯片组上方的dc-铜层、设置在所述dc-铜层上方的第二dc+铜层和设置在所述第二功率芯片组下方的第二ac铜层；以及

7、ac端子连接区，设置在所述绝缘金属基板上，且位于所述上开关管部件的另一侧。

8、进一步地，所述第一ac铜层、所述dc-铜层和所述第二dc+铜层均为铜桥结构，所述第二ac铜层、所述第一dc+铜层布置于所述绝缘金属基板上。

9、进一步地，所述第一ac铜层一端连接至所述第二ac铜层上，所述第一ac铜层和所述第二ac铜层的电位相同；

10、所述第一ac铜层另一端连接至ac端子连接区，所述第一ac铜层和ac端子连接区的电位相同；

11、所述第二dc+铜层连接至所述第一dc+铜层上，所述第二dc+铜层和所述第一dc+铜层的电位相同。

12、进一步地，至少部分所述第二dc+铜层和所述dc-铜层于所述绝缘基板的正投影方向上形成有第一重叠区域；

13、于所述第一重叠区域内，电流沿第一方向流经所述第二dc+铜层，电流沿第二方向流经所述dc-铜层，所述第一方向与所述第二方向相反。

14、进一步地，至少部分所述第二ac铜层、所述第二dc+铜层和所述dc-铜层于所述绝缘基板的正投影方向上形成有第二重叠区域；

15、于所述第二重叠区域内，电流沿第三方向流经所述第二ac铜层，所述第三方向与所述第二方向相反。

16、进一步地，所述第二dc+铜层和所述dc-铜层之间设置有绝缘层。

17、进一步地，所述第二dc+铜层与所述dc-铜层间的间距为0.2～1mm，所述第一重叠区域的横截面的宽度大于0.5mm，所述横截面平行于所述绝缘金属基板。

18、进一步地，所述绝缘层采用环氧材料。

19、进一步地，所述第一功率芯片组包括至少两颗并联连接的第一功率芯片，所述第二功率芯片组包括至少两颗并联连接的第二功率芯片。

20、进一步地，所述第一功率芯片和所述第二功率芯片的数量均为4n颗，所述n为大于或等于1的正整数。

21、进一步地，所述第一功率芯片和所述第二功率芯片的数量均为4n+1颗，所述n为大于或等于1的正整数。

22、进一步地，所述第一功率芯片和所述第二功率芯片的数量均为4n+2颗，所述n为大于或等于0的整数。

23、进一步地，所述第一功率芯片和所述第二功率芯片的数量均为4n+3颗，所述n为大于或等于0的整数。

24、进一步地，所述第一功率芯片和所述第二功率芯片为mos管或者igbt管或者二极管。

25、进一步地，所述绝缘金属基板为amb基板、dbc基板、ims基板、dpc基板或者pcb基板。

26、进一步地，所述第一功率芯片组和所述第二功率芯片组均通过连接件连接至所述绝缘金属基板上，所述连接件为焊料、烧结银或者烧结铜。

27、与现有技术相比，本申请具有如下有益效果：本申请功率模块的上开关管部件靠近ac端子连接区设置，与现有技术相比，ac线路到出pin的路径更短，回路电阻更小，线路损耗更小，上开关管部件的第一功率芯片组的源极引出可以方便连接ac端子，方便ac端子出pin。同时，将第一dc+铜层设置在第一功率芯片组下方以连接第一功率芯片组实现通流，第二dc+铜层设置在整体结构的最上面，以使部分dc+线路路径远离底部散热面的路径更短，上层线路损耗小，温度更低，能够满足更大电流的应用场合。

28、此外，在第二功率芯片组上方设置dc-铜层和第二dc+铜层，实现了更低的回路电感，降低开关过程中的电压尖峰，提升器件长期工作的可靠性，并提升开关速度，以降低功率模块损耗，提高工作效率。

技术特征：

1.一种叠层布线的功率模块封装结构，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的叠层布线的功率模块封装结构，其特征在于，所述第一ac铜层、所述dc-铜层和所述第二dc+铜层均为铜桥结构，所述第二ac铜层、所述第一dc+铜层布置于所述绝缘金属基板上。

3.如权利要求2所述的叠层布线的功率模块封装结构，其特征在于，所述第一ac铜层一端连接至所述第二ac铜层上，所述第一ac铜层和所述第二ac铜层的电位相同；

4.如权利要求3所述的叠层布线的功率模块封装结构，其特征在于，至少部分所述第二dc+铜层和所述dc-铜层于所述绝缘基板的正投影方向上形成有第一重叠区域；

5.如权利要求4所述的叠层布线的功率模块封装结构，其特征在于，至少部分所述第二ac铜层、所述第二dc+铜层和所述dc-铜层于所述绝缘基板的正投影方向上形成有第二重叠区域；

6.如权利要求4所述的叠层布线的功率模块封装结构，其特征在于，所述第二dc+铜层和所述dc-铜层之间设置有绝缘层。

7.如权利要求6所述的叠层布线的功率模块封装结构，其特征在于，所述第二dc+铜层与所述dc-铜层间的间距为0.2～1mm，所述第一重叠区域的横截面的宽度大于0.5mm，所述横截面平行于所述绝缘金属基板。

8.如权利要求6所述的叠层布线的功率模块封装结构，其特征在于，所述绝缘层采用环氧材料。

9.如权利要求1所述的叠层布线的功率模块封装结构，其特征在于，所述第一功率芯片组包括至少两颗并联连接的第一功率芯片，所述第二功率芯片组包括至少两颗并联连接的第二功率芯片。

10.如权利要求9所述的叠层布线的功率模块封装结构，其特征在于，所述第一功率芯片和所述第二功率芯片的数量均为4n颗，所述n为大于或等于1的正整数。

11.如权利要求9所述的叠层布线的功率模块封装结构，其特征在于，所述第一功率芯片和所述第二功率芯片的数量均为4n+1颗，所述n为大于或等于1的正整数。

12.如权利要求9所述的叠层布线的功率模块封装结构，其特征在于，所述第一功率芯片和所述第二功率芯片的数量均为4n+2颗，所述n为大于或等于0的整数。

13.如权利要求9所述的叠层布线的功率模块封装结构，其特征在于，所述第一功率芯片和所述第二功率芯片的数量均为4n+3颗，所述n为大于或等于0的整数。

14.如权利要求9所述的叠层布线的功率模块封装结构，其特征在于，所述第一功率芯片和所述第二功率芯片为mos管或者igbt管或者二极管。

15.如权利要求1所述的叠层布线的功率模块封装结构，其特征在于，所述绝缘金属基板为amb基板、dbc基板、ims基板、dpc基板或者pcb基板。

16.如权利要求1所述的叠层布线的功率模块封装结构，其特征在于，所述第一功率芯片组和所述第二功率芯片组均通过连接件连接至所述绝缘金属基板上，所述连接件为焊料、烧结银或者烧结铜。

技术总结
本申请涉及一种叠层布线的功率模块封装结构，包括：绝缘金属基板和设置在其上的上、下开关管部件，上开关管部件包括第一功率芯片组、分别设置在第一功率芯片组上、下方的第一AC铜层和第一DC+铜层；下开关管部件位于上开关管部件的一侧，包括第二功率芯片组、依次设置在第二功率芯片组上方的DC‑铜层、第二DC+铜层及设置在第二功率芯片组下方的第二AC铜层；AC端子连接区，设置在绝缘金属基板上，且位于上开关管部件的另一侧。本申请功率模块的上开关管部件靠近AC端子连接区设置，与现有技术相比，AC线路到出pin的路径更短，回路电阻更小，线路损耗更小，第一功率芯片组的源极引出可以方便连接AC端子，方便AC端子出pin。

技术研发人员：王涛,鲁凯
受保护的技术使用者：苏州悉智科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15