半导体功率模块及功率器件制造技术

本发明专利技术提供了一种半导体功率模块及功率器件，该功率模块包括衬板，衬板表面具有多个沿第一方向依次分布的金属层，金属层至少包括依次分布的第一金属层、第二金属层以及第三金属层；第一金属层与第三金属层均为沿垂直于第一方向的第二方向延伸的条状，第二金属层与第一金属层以及第三金属紧邻且第二金属层与衬板在第二方向上的宽度彼此匹配。基于本发明专利技术的技术方案，通过对金属层进行布局设计，减少小面积金属孤岛的数量并进行整合，提高衬板表面空间的利用率，最大限度地扩大其中一个至少金属层的面积，作为芯片焊接区域，从而降低器件的热阻，能够提升器件的电流等级，满足承受大电流高电压的半导体功率模块的要求。电流高电压的半导体功率模块的要求。电流高电压的半导体功率模块的要求。

【技术实现步骤摘要】
半导体功率模块及功率器件


[0001]本专利技术涉及半导体
，特别地涉及一种半导体功率模块及功率器件。

技术介绍

[0002]IGBT模块具有开关速度快、容量大、饱和压降低及电压型驱动等一系列优势，在工业领域及新能源领域越来越受市场的青睐。近年来功率半导体发展迅速，新器件更新速度加快，市场应用端要求半导体模块的电压电流等级达到更高的标准。另外，对于工作环境的适应性也提出更高的需求，要求功率半导体模块能够长时间在高温、高湿的严苛环境下工作，具有足够的耐受温度冲击的能力。这些要求对于功率半导体模块的散热、绝缘、焊接、密封等方面的技术都是一个严峻的挑战。要实现这一目标，封装方面需要保证更大的芯片面积、更可靠的端子焊接方式、更好的封装密封效果。
[0003]传统半导体模块衬板的金属层具有较多的孤岛用于信号线的跳线，这导致芯片的可焊接面积减少，不利于提高电流等级。因此，如何做好衬板表面金属层的布局设计，是半导体功率器件封装设计的关键技术之一。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术中的半导体功率模块存在的衬板金属层布局不合理的问题，本专利技术提出了一种半导体功率模块及功率器件。
[0005]第一方面，本专利技术提出的一种半导体功率模块，包括衬板，所述衬板表面具有多个沿第一方向依次分布的金属层，所述金属层至少包括依次分布的第一金属层、第二金属层以及第三金属层；
[0006]所述第一金属层与所述第三金属层均为沿垂直于所述第一方向的第二方向延伸的条状，所述第二金属层与所述第一金属层以及所述第三金属紧邻且所述第二金属层与所述衬板在所述第二方向上的宽度彼此匹配。
[0007]在一个实施方式中，所述第三金属层在所述第二方向上的宽度小于所述衬板在所述第二方向上的宽度，所述第二金属层与所述第三金属层相靠近的部分的两侧分别延伸出有键合区，两个所述键合区分别位于所述第三金属层的两端。
[0008]在一个实施方式中，多个所述衬板阵列式地分布在基板上且在所述基板上分为沿所述第二方向排布的多个衬板组，每个所述衬板组均包括沿所述第一方向相对设置的两个所述衬板，同一个所述衬板组中的两个所述衬板的所述金属层布局结构彼此对称且所述第三金属靠近对称轴。
[0009]在一个实施方式中，所述基板上在多个所述衬板分布区域的外围设置有多个辅助衬板，且所述辅助衬板位于与所述衬板的所述第一金属层相靠近的位置。
[0010]在一个实施方式中，还包括外壳，所述外壳包括固定于所述衬板所在的基板上的侧框以及扣合于所述侧框的顶盖，所述侧框的内壁上延伸出有位于所述衬板上方的装配座，与所述衬板的所述金属层连接的母排穿过所述装配座与所述顶盖，所述装配座与所述
顶盖上在所述母排穿过的位置设置有密封结构。
[0011]在一个实施方式中，所述密封结构包括设置于所述装配座上表面的密封槽，所述密封槽的槽底位置具有第一母排孔，所述顶盖内壁具有能够向下插入所述密封槽的插接部，所述插接部上具有与所述第一母排孔对应的第二母排孔；
[0012]其中，在所述密封槽中具有密封胶体，所述插接部能够在插入所述密封槽内时挤压所述密封胶体进入所述第一母排孔的孔壁以及所述第二母排孔的孔壁与所述母排之间的空隙中，以在固化后密封所述空隙。
[0013]在一个实施方式中，所述插接部的外壁以及所述第二母排孔的孔壁均为相对竖直方向倾斜且朝向所述密封槽的斜面，且所述第二母排孔的孔壁相对竖直方向的倾斜角度大于所述所述插接部的外壁相对竖直方向的倾斜角度。
[0014]在一个实施方式中，所述第二母排孔在所述插接部的端部所形成的孔口的大小大于所述第一母排孔在所述密封槽的槽底所形成的孔口的大小。
[0015]在一个实施方式中，还包括辅助发射极母排端子，所述辅助发射极母排端子与所述衬板上的金属层连接的位置对于位于所述衬板的中心部位。
[0016]第二方面，本专利技术提出的一种功率器件，包括上述的半导体功率模块，进而具备其所具备的全部技术效果。
[0017]上述技术特征可以各种适合的方式组合或由等效的技术特征来替代，只要能够达到本专利技术的目的。
[0018]本专利技术提供的一种半导体功率模块及功率器件，与现有技术相比，至少具备有以下有益效果：
[0019]本专利技术的一种半导体功率模块及功率器件，通过对金属层进行布局设计，减少小面积金属孤岛的数量并进行整合，提高衬板表面空间的利用率，最大限度地扩大其中一个至少金属层的面积，作为芯片焊接区域，从而通过增大芯片焊接区域的整体面积来降低器件的热阻，能够提升器件的电流等级，满足承受大电流高电压的半导体功率模块的要求。
附图说明
[0020]在下文中将基于实施例并参考附图来对本专利技术进行更详细的描述。其中：
[0021]图1显示了本专利技术的功率模块的衬板的结构示意图；
[0022]图2显示了本专利技术的的功率模块的衬板键合了芯片后的结构示意图；
[0023]图3显示了本专利技术的的功率模块中的多个衬板在基板上的布局结构示意图；
[0024]图4显示了本专利技术的的功率模块的外形结构示意图；
[0025]图5显示了图4所示的结构的剖视图；
[0026]图6显示了图5所示的结构中X处的局部放大图；
[0027]图7显示了图4所示的结构中Y处的局部放大图。
[0028]在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。
[0029]附图标记：
[0030]1‑
衬板，11
‑
第一金属层，12
‑
第二金属层，121
‑
键合区，13
‑
第三金属层，14
‑
键合线，2
‑
基板，3
‑
辅助衬板，4
‑
外壳，41
‑
侧框，411
‑
装配座，412
‑
第一母排孔，413
‑
密封槽，414
‑
加强筋，42
‑
顶盖，421
‑
插接部，422
‑
第二母排孔，5
‑
密封胶体，6
‑
母排，7
‑
辅助发射极母排端
子，8
‑
栅极母排端子，9
‑
辅助集电极母排端子。
具体实施方式
[0031]下面将结合附图对本专利技术作进一步说明。
[0032]本专利技术的实施例提供了一种半导体功率模块，包括衬板1，衬板1表面具有多个沿第一方向依次分布的金属层，金属层至少包括依次分布的第一金属层11、第二金属层12以及第三金属层13；
[0033]第一金属层11与第三金属层13均为沿垂直于第一方向的第二方向延伸的条状，第二金属层12与第一金属层11以及第三金属紧邻且第二金属层12与衬板15在第二方向上的宽度彼此匹配。
[0034]具体地，如附图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体功率模块，其特征在于，包括衬板，所述衬板表面具有多个沿第一方向依次分布的金属层，所述金属层至少包括依次分布的第一金属层、第二金属层以及第三金属层；所述第一金属层与所述第三金属层均为沿垂直于所述第一方向的第二方向延伸的条状，所述第二金属层与所述第一金属层以及所述第三金属紧邻且所述第二金属层与所述衬板在所述第二方向上的宽度彼此匹配。2.根据权利要求1所述的半导体功率模块，其特征在于，所述第三金属层在所述第二方向上的宽度小于所述衬板在所述第二方向上的宽度，所述第二金属层与所述第三金属层相靠近的部分的两侧分别延伸出有键合区，两个所述键合区分别位于所述第三金属层的两端。3.根据权利要求1或2所述的半导体功率模块，其特征在于，多个所述衬板阵列式地分布在基板上且在所述基板上分为沿所述第二方向排布的多个衬板组，每个所述衬板组均包括沿所述第一方向相对设置的两个所述衬板，同一个所述衬板组中的两个所述衬板的所述金属层布局结构彼此对称且所述第三金属靠近对称轴。4.根据权利要求3所述的半导体功率模块，其特征在于，所述基板上在多个所述衬板分布区域的外围设置有多个辅助衬板，且所述辅助衬板位于与所述衬板的所述第一金属层相靠近的位置。5.根据权利要求1所述的半导体功率模块，其特征在于，还包括外壳，所述外壳包括固定于所述衬板所在的基板上的侧框以及扣合于所述侧框的顶盖，所述侧框的内壁上延伸出有位于...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄建新，李寒，常桂钦，石廷昌，陈超，罗海辉，罗启文，郭倩颖，彭勇殿，
申请(专利权)人：株洲中车时代半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：