一种应力可调的半导体模块封装结构及其应力调整方法技术

本发明专利技术公开了一种应力可调的半导体模块封装结构及其应力调整方法，属于半导体封装技术领域，半导体模块封装结构通过将电控可变刚度支撑层集成于半导体模块封装结构中，实现了封装结构在运行全过程中对热‑机械应力的实时自适应补偿，由于可变刚度支撑层能够根据实时检测到的温度和应力分布主动调节其刚度，半导体模块封装结构内部的应力集中现象被显著缓解；应力调整方法通过闭环控制策略不断迭代调节支撑层刚度，实现应力平衡后的稳态保持，使得半导体模块封装结构在频繁启停和高海拔低气压等复杂工况下依然能保持良好的力学与热学稳定性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于半导体封装，具体涉及一种应力可调的半导体模块封装结构及其应力调整方法。

技术介绍

1、目前，高压大功率半导体模块尤其是采用碳化硅（sic）器件的模块，仍普遍沿用dbc（direct bonded copper）或dcb（direct copper bonded）陶瓷基板配合铝线焊接的传统封装方案。这类静态结构虽然在电气互连、绝缘和散热方面满足了基本需求，但在高频大电流工作条件下，其固有的热阻及寄生电感会显著制约器件性能。此外，多层热界面材料和多次焊接工艺中的界面应力集中，在热循环过程中极易产生裂纹或焊点疲劳失效，从而降低模块整体的可靠性和使用寿命。

2、为了改善这一状况，无焊锡压力接触（pressure contact）封装技术逐渐受到关注。该技术通过施加恒定机械载荷来替代传统焊接工艺，虽可减少因热循环引发的界面失效，但同样因无法根据温度变化或振动工况动态调整接触压力，导致在长时间或极端条件下出现局部接触不良、疲劳失效等问题，难以彻底解决封装可靠性受限的瓶颈。

3、与此同时，三维堆叠（3d stacking）和柔性封装本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种应力可调的半导体模块封装结构，其特征在于，包括底板、外壳、基板和控制模块；

2.根据权利要求1所述的应力可调的半导体模块封装结构，其特征在于，所述基板的上端面和下端面分别设置有上铜层和下铜层；所述上铜层上设置有所述芯片；所述下铜层的下端面设置有PCB板；所述电控变刚性支撑层和应力传感器的顶部设置有与所述PCB板电性连接，所述温度传感器与PCB板电性连接；PCB板上设置有与外部控制模块电性连接的引出线。

3.根据权利要求2所述的应力可调的半导体模块封装结构，其特征在于，所述电控变刚性支撑层内设置有多个呈矩阵式布置的支撑单元，所述应力传感器的数量为多个，多个应...

【技术特征摘要】

1.一种应力可调的半导体模块封装结构，其特征在于，包括底板、外壳、基板和控制模块；

2.根据权利要求1所述的应力可调的半导体模块封装结构，其特征在于，所述基板的上端面和下端面分别设置有上铜层和下铜层；所述上铜层上设置有所述芯片；所述下铜层的下端面设置有pcb板；所述电控变刚性支撑层和应力传感器的顶部设置有与所述pcb板电性连接，所述温度传感器与pcb板电性连接；pcb板上设置有与外部控制模块电性连接的引出线。

3.根据权利要求2所述的应力可调的半导体模块封装结构，其特征在于，所述电控变刚性支撑层内设置有多个呈矩阵式布置的支撑单元，所述应力传感器的数量为多个，多个应力传感器呈矩阵式布置；每个所述支撑单元和应力传感器均通过独立电极与所述pcb板电性连接。

4.根据权利要求3所述的应力可调的半导体模块封装结构，其特征在于，所述电控变刚性支撑层中多个所...

【专利技术属性】
技术研发人员：马妍君，江军，张骏哲，李荣辉，周铭鑫，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：