一种高集成IPM封装结构制造技术

本发明专利技术公开了一种高集成IPM封装结构，包括芯片载体及固定在芯片载体上的IPM模块，且所述芯片载体及IPM模块的外表面包覆有用于封装的塑封外壳，所述IPM模块由三个结构相同的IPM单元组合而成以形成三相的逆变输出；所述IPM单元包括分别设置在绝缘垫片两侧的上管功率臂单元和下管功率臂单元，上管功率臂单元与下管功率臂单元之间通过铜桥连接，所述上管功率臂单元包括上管IGBT芯片、FWD芯片、高压驱动芯片及设置在各芯片间起连接作用的铜桥，所述上管IGBT芯片通过铜桥设置在所述绝缘垫片的上表面，高压驱动芯片设置在铜桥上并通过金线连接该铜桥以及上管IGBT芯片的栅极以与铜桥的连通并控制上管IGBT芯片的开断。

【技术实现步骤摘要】
一种高集成IPM封装结构
本专利技术涉及半导体封装
，具体涉及一种高集成IPM封装结构。
技术介绍
智能功率模块(IPM)是IntelligentPowerModule的缩写，是一种将电力电子和集成电路技术结合的功率驱动类半导体封装结构。与传统的分立式半导体封装结构相比，智能功率模块以其高集成度、高可靠性等优势而得到越来越广泛的应用。传统的智能功率模块通常是在平面结构的基板上装配各类电子元件，而随着半导体封装结构朝着小尺寸化、集成化的方向发展，如何提高智能功率模块的集成度且减少智能功率模块的尺寸是越来越多的技术人员关注的问题。变频技术受益于绿色环保的战略拉动，从调速向节能转变。随着变频器技术发展和功率等级的不断提升，多组功率器件的使用势必会使得变频器的体积增大，加大设计的复杂性同时又增加了成本。随着电力电子技术的发展，电力电子系统趋向微型化的要求愈来愈突出。在现有技术中，传统模块采用引线键合的方式电性连接会导致杂散电感偏高，键合焊点处疲劳破坏以及电流承载能力不足、效率低等问题，另外打线工艺所导致的铝屑残留，芯片成坑、脱线、塌线等诸多模块的可靠性问题也一直被诟病没有得到完善的解决，同时也因为这种连接方式让IPM模块进一步小型化受到了很大的限制。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种高集成IPM封装结构，以解决传统模块中因利用打线工艺所造成工艺制程与模块无法进一步小型化的技术问题。本专利技术的目的是通过如下技术方案来完成的，一种高集成IPM封装结构，包括芯片载体及固定在芯片载体顶部的IPM模块，且所述芯片载体及IPM模块的外表面包覆有用于封装的塑封外壳，所述芯片载体为绝缘垫片，所述IPM模块由三个结构相同的IPM单元组合而成以形成三相的逆变输出；所述IPM单元包括分别设置在绝缘垫片两侧的上管功率臂单元和下管功率臂单元，上管功率臂单元与下管功率臂单元之间通过铜桥连接，所述上管功率臂单元包括上管IGBT芯片、FWD芯片、高压驱动芯片及设置在各芯片间起连接作用的铜桥，所述上管IGBT芯片通过铜桥设置在所述绝缘垫片的上表面，所述FWD芯片通过铜桥堆叠设置在上管IGBT芯片远离绝缘垫片的一侧，所述高压驱动芯片设置在铜桥上并通过金线连接该铜桥以及上管IGBT芯片的栅极以与铜桥的连通并控制上管IGBT芯片的开断；所述上管功率臂单元一侧的铜桥延伸至塑封外壳外以作为输入端。进一步地，所述下管功率臂单元包括下管IGBT芯片、FWD芯片、低压驱动芯片及设置在各芯片间起连接作用的铜桥，所述下管IGBT芯片通过铜桥设置在所述绝缘垫片的上表面，所述FWD芯片通过铜桥堆叠设置在下管IGBT芯片远离绝缘垫片的一侧，所述低压驱动芯片设置在铜桥上并通过金线连接该铜桥以及下管IGBT芯片的栅极以与铜桥的连通并控制下管IGBT芯片的开断；所述下管功率臂单元一侧的铜桥延伸至塑封外壳外以作为输出端。进一步地，所述绝缘垫片的底部设置有用于提升封装结构散热效果的散热铜片。进一步地，所述塑封外壳通过注入封装树脂的方式对芯片载体及IPM模块进行封装，且塑封外壳的高度不低于所述芯片的顶部。本专利技术的有益技术效果在于：本专利技术所述的IPM封装结构摒弃了传统的键合铝线连接来实践电路拓朴的方式，有效解决了传统键合铝线所产生的制程问题，同时也提高了整体IPM模块的功率密度，为系统的小型化提供了一种解决方案。附图说明图1为本专利技术所述IPM封装结构的工艺流程图；图2为本专利技术所述IPM封装结构电路原理图；图3为本专利技术所述IPM封装结构的结构示意图。具体实施方式为使本领域的普通技术人员更加清楚地理解本专利技术的目的、技术方案和优点，以下结合附图和实施例对本专利技术做进一步的阐述。在本专利技术的描述中，需要理解的是，“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“横向”、“竖向”等术语所指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术，而不是指示或暗示所指的装置或原件必须具有特定的方位，因此不能理解为对本专利技术的限制。如图1-3所示，本专利技术所述的一种高集成IPM封装结构，包括芯片载体及固定在芯片载体顶部的IPM模块，且所述芯片载体及IPM模块的外表面包覆有用于封装的塑封外壳1，所述芯片载体为绝缘垫片2，所述IPM模块由三个结构相同的IPM单元组合而成以形成三相的逆变输出；所述IPM单元包括分别设置在绝缘垫片两侧的上管功率臂单元3和下管功率臂单元4，（如图2所示，其中IGBT1~IGBT3为上管功率臂单元，IGBT4~IGBT6为上管功率臂单元），上管功率臂单元3与下管功率臂单元4之间通过铜桥5连接，对接电路拓朴用的铜桥5负责连通IGBT芯片、FWD芯片及输出与输出的引出端口，起固定连通芯片同时与IGBT芯片单元形成一组完整的桥臂的开关单元；所述上管功率臂单元3包括上管IGBT芯片6、FWD芯片7、高压驱动芯片8及设置在各芯片间起连接作用的铜桥5，所述上管IGBT芯片6通过铜桥设置在所述绝缘垫片2的上表面，所述FWD芯片7通过铜桥5堆叠设置在上管IGBT芯片6远离绝缘垫片2的一侧，所述高压驱动芯片8设置在铜桥5上并通过金线9连接该铜桥以及上管IGBT芯片6的栅极以与铜桥的连通并控制上管IGBT芯片6的开断；所述上管功率臂单元3一侧的铜桥延伸至塑封外壳1外以作为输入端。参照图2-3所示，所述下管功率臂单元4包括下管IGBT芯片10、FWD芯片7、低压驱动芯片11及设置在各芯片间起连接作用的铜桥5，所述下管IGBT芯片10通过铜桥设置在所述绝缘垫片2的上表面，所述FWD芯片7通过铜桥堆叠设置在下管IGBT芯片40远离绝缘垫片2的一侧，所述低压驱动芯片11设置在铜桥上并通过金线9连接该铜桥以及下管IGBT芯片10的栅极以与铜桥的连通并控制下管IGBT芯片10的开断；所述下管功率臂单元4一侧的铜桥延伸至塑封外壳外1以作为输出端。参照图3所示，所述绝缘垫片2的底部设置有用于提升封装结构散热效果的散热铜片12，所述塑封外壳1通过注入封装树脂的方式对芯片载体及IPM模块进行封装，且塑封外壳的高度不低于所述芯片的顶部。此外，FWD芯片是以堆叠的方式设置在IGBT芯片上的，而且第二芯片为倒装芯片，值得说明的是，设置的铜桥能够防止IGBT芯片在封装的时候被损坏，同时能够保证IGBT芯片的过流能力，能够对FWD芯片起支撑的作用，能够保证FWD芯片与IGBT芯片形成的芯片堆叠结构的稳定。本专利技术所述的IPM封装结构摒弃了传统的键合铝线连接来实践电路拓朴的方式，有效解决了传统键合铝线所产生的制程问题，同时也提高了整体IPM模块的功率密度，为系统的小型化提供了一种解决方案。本文中所描述的具体实施例仅例示性说明本专利技术的原理及其功效，而非用于限制本专利技术。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本专利技术的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，但凡所属
中具有通常知识者在未脱离本专利技术所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高集成IPM封装结构，包括芯片载体及固定在芯片载体顶部的IPM模块，且所述芯片载体及IPM模块的外表面包覆有用于封装的塑封外壳，其特征在于：所述芯片载体为绝缘垫片，所述IPM模块由三个结构相同的IPM单元组合而成以形成三相的逆变输出；所述IPM单元包括分别设置在绝缘垫片两侧的上管功率臂单元和下管功率臂单元，上管功率臂单元与下管功率臂单元之间通过铜桥连接，所述上管功率臂单元包括上管IGBT芯片、FWD芯片、高压驱动芯片及设置在各芯片间起连接作用的铜桥，所述上管IGBT芯片通过铜桥设置在所述绝缘垫片的上表面，所述FWD芯片通过铜桥堆叠设置在上管IGBT芯片远离绝缘垫片的一侧，所述高压驱动芯片设置在铜桥上并通过金线连接该铜桥以及上管IGBT芯片的栅极以与铜桥的连通并控制上管IGBT芯片的开断；所述上管功率臂单元一侧的铜桥延伸至塑封外壳外以作为输入端。/n

【技术特征摘要】
1.一种高集成IPM封装结构，包括芯片载体及固定在芯片载体顶部的IPM模块，且所述芯片载体及IPM模块的外表面包覆有用于封装的塑封外壳，其特征在于：所述芯片载体为绝缘垫片，所述IPM模块由三个结构相同的IPM单元组合而成以形成三相的逆变输出；所述IPM单元包括分别设置在绝缘垫片两侧的上管功率臂单元和下管功率臂单元，上管功率臂单元与下管功率臂单元之间通过铜桥连接，所述上管功率臂单元包括上管IGBT芯片、FWD芯片、高压驱动芯片及设置在各芯片间起连接作用的铜桥，所述上管IGBT芯片通过铜桥设置在所述绝缘垫片的上表面，所述FWD芯片通过铜桥堆叠设置在上管IGBT芯片远离绝缘垫片的一侧，所述高压驱动芯片设置在铜桥上并通过金线连接该铜桥以及上管IGBT芯片的栅极以与铜桥的连通并控制上管IGBT芯片的开断；所述上管功率臂单元一侧的铜桥延伸至塑封外壳外以作为输入端。

【专利技术属性】
技术研发人员：戴志展，李申祥，王宇航，
申请(专利权)人：嘉兴斯达半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33