新型功率半导体模块封装结构及其封装方法技术

本发明专利技术提供一种新型功率半导体模块封装结构及其封装方法，所述功率半导体模块封装结构包括：绝缘衬底；至少一个功率半导体芯片和至少一个驱动芯片，所述功率半导体芯片和所述驱动芯片均固定在所述绝缘衬底上；塑封材料，设置在所述绝缘衬底四周，并包封所述功率半导体芯片和所述驱动芯片；多个导电柱，设置在塑封材料中，所述多个导电柱的下端部分别连接所述功率半导体芯片的电极和驱动芯片的电极，上端部伸出所述塑封材料；重布线层，设置在所述多个导电柱的上端部一侧的所述塑封材料表面。本发明专利技术的功率半导体模块封装结构中功率半导体芯片与驱动芯片不使用键合线连接，可提高模块可靠性，降低成本，简化电路结构。简化电路结构。简化电路结构。

【技术实现步骤摘要】
新型功率半导体模块封装结构及其封装方法


[0001]本专利技术涉及功率半导体模块制造
，具体涉及一种新型功率半导体模块封装结构及其封装方法。

技术介绍

[0002]功率半导体模块就是按一定功能、模式的组合体，功率半导体模块是大功率电子电力器件按一定的功能组合再灌封成一体。功率半导体模块可根据封装的元器件的不同实现不同功能。
[0003]传统的智能功率半导体模块结构中，功率半导体芯片和驱动芯片安装在绝缘基板上，功率半导体芯片与驱动芯片用键合线相连，而键合线的可靠性是模块整体可靠性的瓶颈之一。并且，传统智能功率半导体模块中使用的驱动芯片为非隔离芯片，需要外加信号和电源隔离，或者需要采用自举供电方式，使得电路设计复杂。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本申请实施例提供一种新型功率半导体模块封装结构及其封装方法，以达到功率半导体芯片与驱动芯片不使用键合线连接，提高模块可靠性，降低成本，简化电路结构的目的。
[0005]本申请实施例提供以下技术方案：一种新型功率半导体模块封装结构，所述功率半导体模块封装结构包括：
[0006]绝缘衬底；
[0007]至少一个功率半导体芯片和至少一个驱动芯片，所述功率半导体芯片和所述驱动芯片均固定在所述绝缘衬底上；
[0008]塑封材料，设置在所述绝缘衬底四周，并包封所述功率半导体芯片和所述驱动芯片；
[0009]多个导电柱，设置在所述塑封材料中，所述多个导电柱的下端部分别连接所述功率半导体芯片的电极和所述驱动芯片的电极，所述多个导电柱的上端部伸出所述塑封材料；
[0010]重布线层，设置在所述多个导电柱的上端部一侧的所述塑封材料表面。
[0011]进一步地，所述绝缘衬底包括绝缘层和固定在所述绝缘层两侧表面的导体层。
[0012]进一步地，所述功率半导体模块封装结构还包括种子层，所述种子层设置在所述多个导电柱的下端部与所述功率半导体芯片的电极，以及所述驱动芯片的电极之间。
[0013]进一步地，所述种子层包括钛层。
[0014]进一步地，所述多个导电柱为铜柱。
[0015]进一步地，所述塑封材料为环氧树脂塑封料。
[0016]本专利技术实施例还提供一种新型功率半导体模块封装结构的封装方法，包括如下步骤：
[0017]将功率半导体芯片和驱动芯片固定在绝缘衬底上；
[0018]在所述绝缘衬底四周灌注塑封材料，并使所述塑封材料包封所述功率半导体芯片和所述驱动芯片；
[0019]在所述塑封材料上开设多个通孔，所述多个通孔的底部分别连接所述功率半导体芯片的电极和所述驱动芯片的电极；
[0020]在所述多个通孔内设置导电柱；
[0021]在所述塑封材料表面设置重布线层。
[0022]进一步地，在所述多个通孔内设置导电柱的步骤之前还包括：先在所述多个通孔底部的所述功率半导体芯片的电极和所述驱动芯片的电极表面通过真空溅射形成种子层。
[0023]进一步地，在所述多个通孔内通过电镀工艺形成所述导电柱。
[0024]进一步地，在所述塑封材料上通过激光钻孔形成所述多个通孔。
[0025]与现有技术相比，本说明书实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到的有益效果至少包括：本专利技术实施例提出的新型功率半导体模块封装结构及其封装方法，使用高附着力的电镀导电柱取代了芯片正面连接的键合线，提高模块的热循环和功率循环可靠性，并且封装结构内部集成了信号和电源隔离的驱动芯片，简化了智能功率半导体模块的电路结构。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0027]图1是本专利技术实施例中新型功率半导体模块封装结构示意图；
[0028]图2是本专利技术实施例中新型功率半导体模块封装方法流程图。
具体实施方式
[0029]下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。
[0030]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0031]如图1所示，本专利技术实施例提供了一种新型功率半导体模块封装结构，所述功率半导体模块封装结构包括：
[0032]绝缘衬底3；至少一个功率半导体芯片1和至少一个驱动芯片2，所述功率半导体芯片1和所述驱动芯片2均固定在所述绝缘衬底3上；塑封材料4，设置在所述绝缘衬底3四周，并包封所述功率半导体芯片1和所述驱动芯片2；多个导电柱5，设置在所述塑封材料4中，所述多个导电柱5的下端部分别连接所述功率半导体芯片1的电极和所述驱动芯片2的电极，所述多个导电柱5的上端部伸出所述塑封材料4；重布线层6，设置在所述多个导电柱5的上端部一侧的所述塑封材料4表面。
[0033]本专利技术实施例的新型功率半导体模块封装结构通过将多颗功率半导体芯片1和驱动芯片2封装在塑封体内，使塑封体内部集成了信号和电源隔离，简化了模块的电路结构。并且，功率半导体芯片1与驱动芯片2之间通过导电柱5连接，芯片正面不再需要连接的键合线，提高了模块的热循环和功率循环可靠性。
[0034]本专利技术实施例中，上述绝缘衬底3包括绝缘层和固定在所述绝缘层两侧表面的导体层。所述绝缘层包括但不限于陶瓷材料如氧化铝DBC、氮化铝DBC、氮化铝AMB、氮化硅AMB、氧化铝DBA、或有机绝缘薄膜等；所述导体层为金属层。
[0035]上述功率半导体芯片1包括但不限于Si IGBT、Si FRD、SiC MOSFET、SiC SBD等；上述驱动芯片2内部包括集成功率变压器、集成信号变压器、原边芯片和副边芯片。所述功率半导体芯片1和驱动芯片2在所述绝缘衬底3上的固定方式包括但不限于锡焊、银烧结、铜烧结等方式。
[0036]在本专利技术第二实施例中，所述功率半导体模块封装结构还包括种子层，所述种子层设置在所述多个导电柱5的下端部与所述功率半导体芯片1的电极，以及所述驱动芯片2的电极之间。
[0037]在具体实施时，为了使所述导电柱5的导电端与所述功率半导体芯片1的电极和驱动芯片2的电极之间的结合力更好，保证稳定的导电性能，在所述导电柱5与所述功率半导体芯片1的电极和驱动芯片2的电极之间的接触面上设置种子层。
[0038]可选地，所述种子层包括钛层。
[0039]所述导电柱5的数量为多个，具体可根据设计需求设置；可选地，所述导电柱5为铜柱，确保良好的导电性。
[0040]可选地，所述塑封材料4为环氧塑封料。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型功率半导体模块封装结构，其特征在于，所述功率半导体模块封装结构包括：绝缘衬底；至少一个功率半导体芯片和至少一个驱动芯片，所述功率半导体芯片和所述驱动芯片均固定在所述绝缘衬底上；塑封材料，设置在所述绝缘衬底四周，并包封所述功率半导体芯片和所述驱动芯片；多个导电柱，设置在所述塑封材料中，所述多个导电柱的下端部分别连接所述功率半导体芯片的电极和所述驱动芯片的电极，所述多个导电柱的上端部伸出所述塑封材料；重布线层，设置在所述多个导电柱的上端部一侧的所述塑封材料表面。2.根据权利要求1所述的新型半导体电容封装结构，其特征在于，所述绝缘衬底包括绝缘层和固定在所述绝缘层两侧表面的导体层。3.根据权利要求1所述的新型半导体电容封装结构，其特征在于，所述功率半导体模块封装结构还包括种子层，所述种子层设置在所述多个导电柱的下端部与所述功率半导体芯片的电极，以及所述驱动芯片的电极之间。4.根据权利要求3所述的新型半导体电容封装结构，其特征在于，所述种子层包括钛层。5.根据权利要求1所述的新型半导体电容封装结构，其特征在于，所述多个...

【专利技术属性】
技术研发人员：史经奎，朱楠，邓永辉，徐贺，梅营，
申请(专利权)人：致瞻科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：