一种多芯片并联的高温功率模块的封装结构及封装方法技术

本发明专利技术公开了一种多芯片并联的高温功率模块的封装结构及封装方法，属于功率半导体器件领域。该封装结构及封装方法可以应用在硅功率模块以及碳化硅、氮化镓等宽禁带半导体高温应用的功率模块中；封装结构包括：散热基板，一体化基板，附着于一体化基板上的功率单元、驱动电阻、热敏电阻、解耦电容、键合线、灌封胶、外壳及端子；该封装方法在封装材料上采用耐高温和高导热材料，使得整个封装结构实现高温环境下的应用。本发明专利技术的各种封装材料方案，可以使得模块在高温工作条件下保持良好的散热性能和机械性能，模块长期工作温度达到200℃。模块长期工作温度达到200℃。模块长期工作温度达到200℃。

【技术实现步骤摘要】
一种多芯片并联的高温功率模块的封装结构及封装方法


[0001]本专利技术属于功率半导体器件领域，更具体地，涉及一种多芯片并联的高温功率模块的封装结构及封装方法。

技术介绍

[0002]随着交通运输、航空航天等领域的快速发展，对现有的电源功率模块及电源系统提出了新的要求。电源系统中功率模块开关管开关速度不断上升，开关损耗不断下降，可以使得变换器的工作频率不断上升，体积不断减小。
[0003]另一方面，宽禁带功率半导体功率器件相对于传统硅基功率半导体器件来说，具有更小的体积、更低的导通损耗、更高的击穿电压、导热系数以及更高的工作温度，因此宽禁带功率半导体器件适用于高压、高温、高频的应用场景中，契合电力电子技术的发展趋势。
[0004]然而体积减小会造成热量的聚集，尤其针对现有的多芯片并联的功率模块，封装结构和材料都需要经过适当的选取和设计，以满足体积减小带来的温升问题以及高温极端工况条件下的应用。材料选取上要综合考虑材料的耐高温特性和导热特性，采用的材料具有低CTE(热膨胀系数)以及低热应力，同时还要考虑各材料之间的热应力匹配问题；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多芯片并联的高温功率模块的封装结构，其特征在于，包括一体化基板和附着于所述一体化基板上的多个功率单元；所述一体化基板包括上表面导电铜层、中间绝缘层和下表面层；所述上表面导电铜层边缘设有通孔，所述中间绝缘层的材料为A1N或Si3N4，所述下表面层包括金属层和位于所述金属层上的金属圆柱；所述功率单元包括上桥臂开关管、上桥臂二极管、下桥臂开关管和下桥臂二极管；所述上桥臂开关管由N个上桥臂开关管芯片并联构成，所述上桥臂二极管由M个上桥臂SBD芯片并联构成，所述下桥臂开关管由N个下桥臂开关管芯片并联构成，所述下桥臂二极管由M个下桥臂SBD芯片构成；其中，N为大于等于2的正数，M为大于等于0的整数；每个所述功率单元上焊接有两个相互并联的解耦电容。2.如权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述上表面导电铜层包括正极铜层、输出极铜层、负极铜层、上桥臂驱动信号铜层、上桥臂驱动电阻铜层、上桥臂驱动信号回线铜层、下桥臂驱动信号铜层、下桥臂驱动电阻铜层和下桥臂驱动信号回线铜层；所述上桥臂开关管芯片和下桥臂开关管芯片为MOSFET芯片；所述上桥臂开关管芯片的漏极和上桥臂SBD芯片的阳极贴装焊接在所述正极铜层上；每个上桥臂开关管芯片的栅极通过引线键合连接至所述上桥臂驱动电阻铜层上，源极通过铝带键合连接至所述输出极铜层上，同时通过引线键合连接至所述上桥臂驱动信号回线铜层上；所述下桥臂开关管芯片的漏极和下桥臂SBD芯片的阴极贴装焊接至所述输出极铜层上；每个下桥臂开关管芯片的栅极通过引线键合连接至所述下桥臂驱动电阻铜层上，源极通过铝带键合连接至所述负极铜层上，同时通过引线键合连接至所述下桥臂驱动信号回线铜层上。3.如权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述上表面导电铜层包括正极铜层、输出极铜层、负极铜层、上桥臂驱动信号铜层、上桥臂驱动电阻铜层、上桥臂驱动信号回线铜层、下桥臂驱动信号铜层、下桥臂驱动电阻铜层和下桥臂驱动信号回线铜层；所述上桥臂开关管芯片和下桥臂开关管芯片为IGBT芯片；所述上桥臂开关管芯片的集电极和上桥臂SBD芯片的阳极贴装焊接在所述正极铜层上；每个上桥臂开关管芯片的栅极通过引线键合连接至所述上桥臂驱...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈材，黄志召，张弛，刘新民，康勇，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：