功率模块制造技术

技术编号:11195121 阅读:99 留言:0更新日期:2015-03-26 00:39
本发明专利技术揭露一种功率模块,可包含一第一基板、一第一金属化层、至少一导电结构以及一功率器件。第一金属化层设置于第一基板上。第一金属化层具有一第一厚度d1,此第一厚度d1满足:5微米≤d1≤50微米。第一金属化层与导电结构位于第一基板上的不同位置,每一导电结构具有一第二厚度d2,此第二厚度d2满足:d2≥100微米。功率器件位于第一金属化层、第一基板或导电结构上,且功率器件的驱动电极电性连接第一金属化层,功率器件的至少一功率电极电性连接导电结构。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术揭露一种功率模块,可包含一第一基板、一第一金属化层、至少一导电结构以及一功率器件。第一金属化层设置于第一基板上。第一金属化层具有一第一厚度d1,此第一厚度d1满足:5微米≤d1≤50微米。第一金属化层与导电结构位于第一基板上的不同位置,每一导电结构具有一第二厚度d2,此第二厚度d2满足:d2≥100微米。功率器件位于第一金属化层、第一基板或导电结构上,且功率器件的驱动电极电性连接第一金属化层,功率器件的至少一功率电极电性连接导电结构。【专利说明】功率模块
本专利技术是关于一种功率模块,且特别是关于一种可适用于电源变换器的功率模块。
技术介绍
在目前的电源变换器中,半导体功率器件是不可或缺的元件之一。功率器件的功率密度代表在单位体积下,功率模块的输出功率。在输出相同功率的情况下,功率密度越高,功率模块的体积就越小,故可减少空间需求。因此,高功率密度一直是业界对功率模块的要求之一。为了提高功率器件的功率密度,遂发展出一种集成功率模块(IntegratedPower Module, IPM),其特色在于将多个半导体器件集成在一个封装结构里,如此便能在小体积下提供高输出功率,进而提高功率密度。 目前的集成功率模块大部分采用覆铜陶瓷基板(Direct Bonded Cooper, DBC)。在此类基板的制造过程中,制造者会对陶瓷板与铜料进行高温烧结,再对烧结后所形成的铜层进行蚀刻以切割出线路。然而,高温烧结的能耗较高,并不符合节能减排的趋势。另由于功率模块对通流能力的要求较高,故覆铜陶瓷基板上的铜层厚度通常被要求在0.1毫米以上。然而,当铜层越厚时,制造者所需蚀刻的铜层深度越深,而基于蚀刻的等向性因素,铜层的侧向蚀刻的宽度势必会越大,以致于线路自身的宽度增加以及线路之间的间隙增力口,从而使得线路自身的宽度以及线路之间的间隙均受到一定程度的限制,而减少单位体积下的可布线区域;另外,对于一些对通流能力要求更高的场合往往要求铜层厚度更厚,如0.5mm,但受DCB高温烧结工艺中热膨胀系数(Coefficient of Thermal Expans1n, CTE)匹配的限制,铜层厚度难以达到要求。这么一来,势必会导致功率模块在单位体积下输出功率的下降,从而降低功率模块的功率密度。
技术实现思路
有鉴于此,本专利技术的一目的在于提供一种具有高功率密度的功率模块。 为了达到上述目的,依据本专利技术的一实施方式,一种功率模块可包含一第一基板、一第一金属化层、至少一导电结构以及至少一功率器件。第一金属化层设置于第一基板上。第一金属化层具有一第一厚度dl,此第一厚度dl满足:5微米< dl ( 50微米。第一金属化层与导电结构位于第一基板上的不同位置,导电结构具有一第二厚度d2,此第二厚度d2满足:d2 ^ 100微米。功率器件位于第一基板、第一金属化层或导电结构上,且功率器件的驱动电极电性耦接第一金属化层,功率器件的至少一功率电极电性耦接导电结构。 于本专利技术的一或多个实施方式中,功率模块还包含多个平坦化结构,设置于第一金属化层上背对第一基板的表面。 于本专利技术的一或多个实施方式中,功率模块还包含至少一键合结构,夹设于功率器件与导电结构之间。 于本专利技术的一或多个实施方式中,功率模块还包含至少一粘结结构,夹设于导电结构与第一基板之间。 于本专利技术的一或多个实施方式中,键合结构为焊料、导电胶、导电浆料或烧结浆料。 于本专利技术的一或多个实施方式中,功率模块还包含一第二金属化层。第二金属化层设置于第一基板上和导电结构之间,且与第一金属化层具有相同的厚度。 于本专利技术的一或多个实施方式中,功率模块还包含至少一控制元件或驱动元件。控制元件或驱动元件设置于第一金属化层上或第一基板上,且控制元件或驱动元件的输出电极与功率器件的驱动电极电性耦接。 于本专利技术的一或多个实施方式中,功率模块还包含至少一被动元件,设置于第一金属化层和/或第一基板上。 于本专利技术的一或多个实施方式中,被动元件为电容、电阻、二极管或电感。 于本专利技术的一或多个实施方式中,被动元件由浆料刷置于第一基板和/或第一金属化层形成。 于本专利技术的一或多个实施方式中,功率模块还包含至少一电路板。电路板设置于第一金属化层上。控制元件或驱动元件或被动元件设置于电路板上。 于本专利技术的一或多个实施方式中,功率模块还包含一封料体,至少包覆第一金属化层、部分导电结构及功率器件。导电结构具有一锁定结构,锁定结构固定封料体。 于本专利技术的一或多个实施方式中,锁定结构为一凹槽、凸起或穿孔。 于本专利技术的一或多个实施方式中,功率模块还包含一第三金属化层。第一基板具有相对的一正面及一背面。第一金属化层设置于第一基板的正面,第三金属化层设置于第一基板的背面。 于本专利技术的一或多个实施方式中,功率模块还包含一散热结构。散热结构设置于该第三金属化层下方。 于本专利技术的一或多个实施方式中,功率模块还包含一散热结构。散热结构设置于第一基板下方。 于本专利技术的一或多个实施方式中,功率模块还包含一封料体,至少包覆第一金属化层、部分导电结构及功率器件,其中封料体具有相对的一顶面及一底面。 于本专利技术的一或多个实施方式中,功率模块还包含一第二基板。第一基板与第二基板分开的,且第一基板邻近底面,而第二基板邻近顶面。 于本专利技术的一或多个实施方式中,功率模块还包含一第四金属化层。第二基板具有相对的一正面以及一背面。第二基板的正面比背面更靠近第一基板。第四金属化层设置于第二基板的正面上。 于本专利技术的一或多个实施方式中,功率模块还包含一连接件,电性连接第一金属化层与导电结构其中一者与第四金属化层。 于本专利技术的一或多个实施方式中,功率模块还包含一第五金属化层。第二基板具有相对的一正面以及一背面。第二基板的正面比背面更靠近第一基板。第五金属化层设置于第二基板的背面上。 于本专利技术的一或多个实施方式中,功率模块还包含一金属导电层,金属导电层设置于封料体的表面。 于本专利技术的一或多个实施方式中,第一基板包含多个子基板,这些子基板彼此分开。 于本专利技术的一或多个实施方式中,功率模块还包含一外壳以及一封装胶。外壳具有一容置空间。封装胶位于容置空间中。封装胶至少包覆第一金属化层、部分导电结构及功率器件。 于本专利技术的一或多个实施方式中,功率模块还包含散热结构,散热结构设置于该第一基板下方,且第一基板位于容置空间内。 于本专利技术的一或多个实施方式中,功率模块还包含第三金属化层,第三金属化层设置于第一基板与散热结构之间,且第三金属化层位于容置空间内。 于本专利技术的一或多个实施方式中,功率模块还包含:多个金属化布线层和多个绝缘层,所述金属化布线层与所述绝缘层交错印刷于该第一基板上,且所述金属化布线层之间电性连接。 依据本专利技术的另一实施方式,功率模块包含一第一基板、一第一金属化层、至少一导电结构、一驱动兀件以及一功率器件。第一金属化层设置于第一基板上。第一金属化层具有一第一厚度dl。第一厚度dl满足:5微米< dl ( 50微米。第一金属化层与导电结构位于第一基板上的不同位置,导电结构具有一第二厚度d2,第二厚度d2满足:d2 ^ 100微米。驱动元件设置于第一基板上或第一金本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种功率模块,其特征在于,包含:一第一基板;一第一金属化层,设置于该第一基板上,该第一金属化层具有一第一厚度d1,该第一厚度d1满足:5微米≤d1≤50微米;至少一导电结构,该第一金属化层与该导电结构位于该第一基板上的不同位置,该导电结构具有一第二厚度d2,该第二厚度d2满足:d2≥100微米;以及至少一功率器件,该功率器件位于该第一基板、该第一金属化层或该导电结构上,且该功率器件的驱动电极电性耦接该第一金属化层,该功率器件的至少一功率电极电性耦接该导电结构。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:洪守玉周甘宇曾剑鸿赵振清
申请(专利权)人:台达电子企业管理上海有限公司
类型:发明
国别省市:上海;31

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