基于TMV和Fanout的集成功率模块及其制备方法技术

本发明专利技术涉及半导体封装技术领域，尤其涉及一种基于TMV和Fanout的集成功率模块及其制备方法，包括上下集成的驱动电路和DCB功率电路；所述DCB功率电路包括陶瓷基覆铜板、键合于陶瓷基覆铜板最上层的半导体功率器件和无源器件、从DCB功率塑封体的顶部延伸至陶瓷基覆铜板最上层和半导体功率器件顶部的金属孔以及设置在DCB功率塑封体顶部的金属化层；陶瓷基覆铜板的最上层和最下层的四周边缘上均刻蚀有爬电凹槽，以使陶瓷基覆铜板最上层与最下层之间满足预设的爬电距离。本发明专利技术通过扇出封装技术和三维垂直集成协同设计驱动电路和功率电路，降低了集成功率模块中的寄生参数，缩小了集成功率模块的体积。了集成功率模块的体积。了集成功率模块的体积。

【技术实现步骤摘要】
基于TMV和Fanout的集成功率模块及其制备方法


[0001]本专利技术涉及半导体封装
，尤其涉及一种基于TMV和Fanout的集成功率模块及其制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着新能源汽车领域的高速发展，在电力电子
中，功率模块的应用越来越广泛，对功率模块的集成度和性能的要求越来越高。
[0003]传统的集成功率模块采用的是二维集成方式，同时使用引线键合（wirebonding）工艺，这种方式制备的集成功率模块体积大，集成参数大，而且使用器件基板埋入技术来实现的模块集成，其生产工艺复杂交错，整个集成过程串联进行，导致其良率较低，严重影响系统可靠性。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种基于TMV和Fanout的集成功率模块及其制备方法，以使集成功率模块具有更小的体积，更低的寄生参数，并且具有很好的可实现性。
[0005]第一方面，本专利技术提供了一种基于TMV和Fanout的集成功率模块，包括集成功率模块本体，所述集成功率模块本体包括上下集成的驱动电路和DCB功率电路；所述驱动电路包括扇出型半导体封装体以及设置在所述扇出型半导体封装体底部的金属球阵列，所述扇出型半导体封装体包括通过扇出封装方式集成的若干半导体芯片和驱动电路无源器件；所述DCB功率电路包括DCB功率塑封体，所述DCB功率塑封体包括陶瓷基覆铜板、键合于陶瓷基覆铜板最上层的半导体功率器件和无源器件、从所述DCB功率塑封体的顶部延伸至所述陶瓷基覆铜板最上层和所述半导体功率器件顶部的金属孔以及设置在DCB功率塑封体顶部的金属化层；其中，所述陶瓷基覆铜板的最上层和最下层的四周边缘上均刻蚀有爬电凹槽，以使所述陶瓷基覆铜板最上层与最下层之间满足预设的爬电距离。
[0006]在进一步的实施方案中，所述半导体芯片包括若干半导体驱动芯片和半导体逻辑芯片。
[0007]在进一步的实施方案中，所述陶瓷基覆铜板的最上层内部和所述金属化层上均刻蚀有线路凹槽。
[0008]在进一步的实施方案中，所述陶瓷基覆铜板的下表面裸露于所述DCB功率塑封体之外。
[0009]在进一步的实施方案中，当采用无引线引脚方式塑封形成集成功率模块本体时，所述金属化层上形成有第一集成功率塑封层，所述第一集成功率塑封层塑封所述驱动电路并露出集成功率模块本体四周的对外金属引脚；所述集成功率模块本体还包括从所述第一集成功率塑封层顶部纵向贯穿所述集成功率模块本体的第一安装孔。
[0010]在进一步的实施方案中，当采用有引线引脚方式塑封形成集成功率模块本体时，所述金属化层的四周边缘键合有引线引脚金属层，所述引线引脚金属层向所述集成功率模块本体的最外侧延伸并凸出。
[0011]在进一步的实施方案中，所述金属化层上形成有第二集成功率塑封层，驱动电路塑封于所述第二集成功率塑封层内，且所述第二集成功率塑封层的最外侧与所述金属化层的最外侧对齐，并覆盖与所述金属化层重叠部分的引线引脚金属层；所述集成功率模块本体还包括从所述第二集成功率塑封层顶部纵向贯穿所述集成功率模块本体的第二安装孔。
[0012]第二方面，本专利技术提供了一种基于TMV和Fanout的集成功率模块的制备方法，所述方法包括以下步骤：将若干半导体芯片和驱动电路无源器件通过扇出封装方式集成扇出型半导体封装体，并在所述扇出型半导体封装体的底部设置金属球阵列，形成驱动电路；在陶瓷基覆铜板的最上层内部刻蚀线路凹槽，并在陶瓷基覆铜板最上层和最下层的四周边缘刻蚀爬电凹槽，以使所述陶瓷基覆铜板最上层与最下层之间满足预设的爬电距离；将半导体功率器件和无源器件键合于所述陶瓷基覆铜板的最上层；将键合有功率器件和无源器件的陶瓷基覆铜板塑封，并露出陶瓷基覆铜板的下表面，形成DCB功率塑封体；从所述DCB功率塑封体的顶层进行钻孔，并对钻孔进行金属化处理，形成金属孔，所述金属孔分别从所述DCB功率塑封体的顶部延伸至所述陶瓷基覆铜板的最上层和所述半导体功率器件的顶部；金属化所述DCB功率塑封体的顶部，形成金属化层，并在所述金属化层上刻蚀线路凹槽，形成DCB功率电路；集成所述驱动电路和所述DCB功率电路，并塑封形成集成功率模块本体。
[0013]在进一步的实施方案中，当采用无引线引脚方式塑封形成集成功率模块本体时，在金属化层上形成有第一集成功率塑封层，以将所述驱动电路塑封于所述第一集成功率塑封层内，并露出集成功率模块本体四周的对外金属引脚；从所述第一集成功率塑封层的顶部进行钻孔，并使该钻孔纵向贯穿所述集成功率模块本体，形成第一安装孔。
[0014]在进一步的实施方案中，当采用有引线引脚方式塑封形成集成功率模块本体时，在金属化层的四周边缘键合引线引脚金属层，所述引线引脚金属层向所述集成功率模块本体的最外侧延伸并凸出；在金属化层上形成有第二集成功率塑封层，以将所述驱动电路塑封于所述第二集成功率塑封层内，并使所述第二集成功率塑封层的最外侧与所述金属化层的最外侧对齐，覆盖与所述金属化层重叠部分的引线引脚金属层；从所述第二集成功率塑封层的顶部进行钻孔，并使该钻孔纵向贯穿所述集成功率模块本体，形成第二安装孔。
[0015]本专利技术提供了一种基于TMV和Fanout的集成功率模块及其制备方法，所述集成功率模块包括上下集成的驱动电路和DCB功率电路，所述驱动电路包括扇出型半导体封装体
以及设置在所述扇出型半导体封装体底部的金属球阵列，所述DCB功率电路包括陶瓷基覆铜板、键合于陶瓷基覆铜板最上层的半导体功率器件和无源器件、从DCB功率塑封体的顶部延伸至陶瓷基覆铜板最上层和半导体功率器件顶部的金属孔以及设置在DCB功率塑封体顶部的金属化层。相比于现有技术，本专利技术通过扇出封装技术和三维垂直集成协同设计驱动电路和功率电路，有效降低了集成功率模块中的寄生参数，缩小了集成功率模块的体积，具有高集成、小型化、高良率、低成本的优良性能。
附图说明
[0016]图1是本专利技术实施例提供的基于TMV和Fanout的集成功率模块整体结构示意图；图2是本专利技术实施例提供的驱动电路集成结构示意图；图3是本专利技术实施例提供的陶瓷基覆铜板DCB结构示意图；图4是本专利技术实施例提供的DCB刻蚀线路凹槽和爬电凹槽示意图；图5是本专利技术实施例提供的半导体功率器件和无源器件键合步骤示意图；图6是本专利技术实施例提供的DCB功率塑封体结构示意图；图7是本专利技术实施例提供的DCB功率塑封体钻孔及金属化示意图；图8是本专利技术实施例提供的金属化层形成及线路刻蚀示意图；图9是本专利技术实施例提供的驱动电路和DCB功率电路集成示意图；图10是本专利技术实施例提供的通过无引线引脚方式塑封形成集成功率模块本体的示意图；图11是本专利技术实施例提供的有金属化层的四周边缘键合引线引脚金属层的示意图；图12是本专利技术实施例提供的通过有引线引脚方式塑封形成集成功率模块本体的示意图；图13是本专利技术实施例提供的集成功率模块基本原理示意图。
[0017]图形标注：扇出型半导体封装体10；金属球阵列11；半导体芯片101；驱动电路无源器件102；DCB功率塑封体20；陶瓷基本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于TMV和Fanout的集成功率模块，其特征在于：包括集成功率模块本体，所述集成功率模块本体包括上下集成的驱动电路和DCB功率电路；所述驱动电路包括扇出型半导体封装体以及设置在所述扇出型半导体封装体底部的金属球阵列，所述扇出型半导体封装体包括通过扇出封装方式集成的若干半导体芯片和驱动电路无源器件；所述DCB功率电路包括DCB功率塑封体，所述DCB功率塑封体包括陶瓷基覆铜板、键合于陶瓷基覆铜板最上层的半导体功率器件和无源器件、从所述DCB功率塑封体的顶部延伸至所述陶瓷基覆铜板最上层和所述半导体功率器件顶部的金属孔以及设置在DCB功率塑封体顶部的金属化层；其中，所述陶瓷基覆铜板的最上层和最下层的四周边缘上均刻蚀有爬电凹槽，以使所述陶瓷基覆铜板最上层与最下层之间满足预设的爬电距离。2.如权利要求1所述的一种基于TMV和Fanout的集成功率模块，其特征在于：所述半导体芯片包括若干半导体驱动芯片和半导体逻辑芯片。3.如权利要求1所述的一种基于TMV和Fanout的集成功率模块，其特征在于：所述陶瓷基覆铜板的最上层内部和所述金属化层上均刻蚀有线路凹槽。4.如权利要求1所述的一种基于TMV和Fanout的集成功率模块，其特征在于：所述陶瓷基覆铜板的下表面裸露于所述DCB功率塑封体之外。5.如权利要求1所述的一种基于TMV和Fanout的集成功率模块，其特征在于：当采用无引线引脚方式塑封形成集成功率模块本体时，所述金属化层上形成有第一集成功率塑封层，所述第一集成功率塑封层塑封所述驱动电路并露出集成功率模块本体四周的对外金属引脚；所述集成功率模块本体还包括从所述第一集成功率塑封层顶部纵向贯穿所述集成功率模块本体的第一安装孔。6.如权利要求1所述的一种基于TMV和Fanout的集成功率模块，其特征在于：当采用有引线引脚方式塑封形成集成功率模块本体时，所述金属化层的四周边缘键合有引线引脚金属层，所述引线引脚金属层向所述集成功率模块本体的最外侧延伸并凸出。7.如权利要求6所述的一种基于TMV和Fanout的集成功率模块，其特征在于：所述金属化层上形成有第二集成功率塑封层，驱动电路塑封于所述第二集成功率塑封层内，且所述第二集成功率塑封层的最外侧与所述金属化层的最外侧对齐，并覆盖与所述金属化层...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖安谋，王云，任广辉，
申请(专利权)人：广东省大湾区集成电路与系统应用研究院，
类型：发明
国别省市：