功率模块封装和具有该功率模块封装的系统模块技术方案

此处公开了一种功率模块封装，该功率模块封装包括：第一衬底，该第一衬底具有安装在该第一衬底上的第一半导体芯片；以及第二衬底，该第二衬底具有安装在该第二衬底上的第二半导体芯片，所述第二衬底与所述第一衬底连接，以使得沿所述第二衬底的厚度方向的侧表面设置在所述第一衬底的上表面上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及功率模块封装和具有该功率模块封装的系统模块。
技术介绍
由于全世界能源消耗的増加，人们已经开始对如何有效地利用有限的能源表现出了极大的兴趣。因此，采用智能功率模块(IPM)以高效地转换能量的转换器在现有家用电器和エ业设备中得到了加速应用。随着功率模块的广泛应用，市场要求所需产品具有高集成度和小型化。因此，功率设备和控制设备中设置在同一模块中的一体化功率模块应运而生。通常，一体化功率模块分为功率设备(例如绝缘栅双极型晶体管(IGBT)和ニ极管)和控制设备(用于控制功率设备的运转)一起结合在引线框上然后成型的结构，引线框结合在陶瓷衬底上然后功率设备和控制设备结合在引线框上的结构，以及功率设备和控制设备结合在直接覆铜(direct bonding copper, DBC)衬底上的结构。但是，如上所述，由于根据现有技术的一体式功率模块具有设置在一个模块中的功率设备和控制设备，功率设备和控制设备不会彼此隔热。因此，与功率设备相比，很可能在易受热和电损坏的控制设备中引起操作失败。另外，当在控制设备中发生操作失败时，由于只有控制设备不能维修和更换，需要整体替换模块，这会引起维护成本的増加。
技术实现思路
本专利技术致カ于提供一种功率模块封装和具有该功率模块封装的系统模块，该功率模块封装具有只有控制设备能够选择性地更换的结构，该控制设备与功率设备相比易受热和电损坏。本专利技术还致カ于提供ー种具有三维结构的功率模块封装，在三维结构中功率设备和控制设备彼此隔热。根据本专利技术的ー种优选实施方式，提供一种功率模块封装，该功率模块封装包括第一衬底，该第一衬底具有安装在该第一衬底上的第一半导体芯片；以及第ニ衬底，该第二衬底具有安装在该第二衬底上的第二半导体芯片，所述第二衬底与所述第一衬底连接，以使得沿所述第二衬底的厚度方向的侧表面设置在所述第一衬底的上表面上。所述功率模块封装还可以包括连接单元，该连接単元电连接于所述第一半导体芯片并且形成在所述第一衬底上，所述连接単元具有用干与所述第二衬底连接的至少ー个连接槽。 与所述连接槽对应的连接销可以形成在沿所述第二衬底的长度方向的一端上。此处，彼此面对的第一固定凸起可以形成在所述连接単元的内侧的上部上，并且与所述第一固定凸起对应的第一固定槽可以形成在沿所述第二衬底的长度方向的一端的上部和下部。所述功率模块封装还可以包括密封树脂，该密封树脂具有插入槽，该插入槽用于露出穿过该插入槽的所述连接単元，并且用于包裹所述第一衬底的侧表面和上表面。此处，彼此面对的第二固定凸起可以形成在所述插入槽的内侧的上部上，并且与所述第二固定凸起对应的第二固定槽可以形成在沿所述第二衬底的长度方向的一端的上部和下部。 所述功率模块封装还可以包括引线框，该引线框具有埋设在所述密封树脂内并且连接于所述第一衬底的一端，以及凸出于所述密封树脂的另一端。所述第一半导体芯片和所述第二半导体芯片可以分别为功率设备和控制设备。所述第一衬底可以为具有阳极氧化层的金属衬底，并且所述金属衬底可以由铝制成。所述第二衬底可以为印刷电路板。根据本专利技术的另ー种优选实施方式，提供ー种系统模块，该系统模块包括功率模块封装，该功率模块封装包括第一衬底、第二衬底和引线框，所述第一衬底具有安装在该第一村底上的第一半导体芯片，所述第二衬底具有安装在该第二衬底上的第二半导体芯片，所述第二衬底与所述第一衬底连接，以使得沿所述第二衬底的厚度方向的侧表面设置在所述第一衬底的上表面上，所述引线框具有连接于所述第一衬底的一端以及凸出到外部的另一端；以及主板衬底，该主板衬底与凸出到外部的所述引线框的另一端连接，以允许所述功率模块封装安装在所述主板衬底上，所述主板衬底具有槽，该槽的尺寸与具有所述第二半导体芯片的所述第二衬底相对应。此处，所述槽的内侧可以安装有固定件，所述固定件通过支撑所述第二衬底的上表面和下表面以固定所述第二衬底。所述主板衬底可以具有通孔，所述引线框的另一端插入地贯穿所述通孔，并且所述主板衬底可以通过焊接与贯穿所述通孔的所述引线框的另一端結合。所述第一半导体芯片和所述第二半导体芯片可以分别为功率设备和控制设备。所述第一衬底可以为具有阳极氧化层的金属衬底，所述第二衬底可以为印刷电路板。附图说明本专利技术的上述和其它目的、特征和优点将通过下面结合附图的详细描述更加清楚地理解，其中图I是显示根据本专利技术的ー种优选实施方式的功率模块封装的结构的横截面视图；图2是显示根据本专利技术的ー种优选实施方式的功率模块封装的第一衬底的结构的横截面视图3是显示根据本专利技术的ー种优选实施方式的功率模块封装的第二衬底的结构的横截面视图；图4是显示根据本专利技术的另ー种优选实施方式的功率模块封装的结构的横截面视图；以及图5是显示具有根据本专利技术的ー种优选实施方式的功率模块封装的系统模块的结构的横截面视图。具体实施例方式本专利技术的目的、特征和优点将通过下面结合附图对优选实施方式的详细描述而更加清楚地得到理解。贯穿整个附图，相同的參考标记用于表示相同或相似的部件，忽略其多余的描述。此外，在下面的描述中，术语“第一”、“第二”、“一側”、“另ー侧”等用来区分ー个部件和另ー个部件，但是这些部件的结构不应该被这些术语所限定。此外，在本专利技术的描述中，当确定公知技术的详细描述可能使本专利技术的要点模糊时，对它的描述将被省略。 下面，本专利技术的优选实施方式将结合附图详细描述。功率模块封装图I是显示根据本专利技术的ー种优选实施方式的功率模块封装的结构的横截面视图；图2是显示根据本专利技术的ー种优选实施方式的功率模块封装的第一衬底的结构的横截面视图；图3是显示根据本专利技术的ー种优选实施方式的功率模块封装的第二衬底的结构的横截面视图；以及图4是显示根据本专利技术的另ー种优选实施方式的功率模块封装的结构的横截面视图。结合图I，根据优选实施方式的功率模块封装包括第一衬底110、第二衬底150、密封树脂117和引线框119。在本优选实施方式中，第一半导体芯片111可以安装在第一衬底110上。在本优选实施方式中，第一衬底110可以为具有阳极氧化层IlOa的金属衬底110b，但并不限定于此。作为示例，第一衬底110可以包括印刷电路板(PCB)、陶瓷衬底和直接覆铜(DBC)衬底。作为金属衬底IlOb的材料，例如可以使用与具有非常优秀的热传导特性的铝(Al)或铝合金一祥能够以相对较低的成本得到的金属材料。由于金属衬底IlOb具有非常优秀的热传导特性，因此该金属衬底IlOb能够作为从第一半导体芯片111辐射热量的热辐射元件。因此，不需要単独的热辐射元件。另外，阳极氧化层IlOa通过将铝或铝合金制成的金属衬底IlOb浸入电解溶液(例如硼酸、磷酸、硫酸、铬酸等)中，然后将阳极施加到金属衬底IlOb上且将阴极施加到电解溶液中而形成。因此，形成的阳极氧化层具有绝缘性和大约1(T30W/Km (瓦每开尔文每米)的相对较高的热传导率。在本优选实施方式中，由于铝或者铝合金被用于金属衬底110b，可以形成铝阳极氧化层(Al2O3X由于阳极氧化层IlOa具有绝缘特性，因此允许电路层形成在第一衬底110上。另夕卜，阳极氧化层IlOa可以以比一般的绝缘层薄的厚度形成，以能够减小金属衬底IlOb和第一半导体芯片111之间的距离，因此能够进ー步改善模块的热辐射性能并且能够使模本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率模块封装，该功率模块封装包括：第一衬底，该第一衬底具有安装在该第一衬底上的第一半导体芯片；以及第二衬底，该第二衬底具有安装在该第二衬底上的第二半导体芯片，所述第二衬底与所述第一衬底连接，以使得沿所述第二衬底的厚度方向的侧表面设置在所述第一衬底的上表面上。

【技术特征摘要】
2011.06.17 KR 10-2011-00589201.一种功率模块封装，该功率模块封装包括第一衬底，该第一衬底具有安装在该第一衬底上的第一半导体芯片；以及第二衬底，该第二衬底具有安装在该第二衬底上的第二半导体芯片，所述第二衬底与所述第一衬底连接，以使得沿所述第二衬底的厚度方向的侧表面设置在所述第一衬底的上表面上。2.根据权利要求I所述的功率模块封装，其中，该功率模块封装还包括连接单元，该连接単元电连接于所述第一半导体芯片并且形成在所述第一衬底上，所述连接単元具有用于与所述第二衬底连接的至少ー个连接槽。3.根据权利要求2所述的功率模块封装，其中，与所述连接槽对应的连接销形成在沿所述第二衬底的长度方向的一端上。4.根据权利要求2所述的功率模块封装，其中，彼此面对的第一固定凸起形成在所述连接单元的内侧的上部上。5.根据权利要求4所述的功率模块封装，其中，与所述第一固定凸起对应的第一固定槽形成在沿所述第二衬底的长度方向的一端的上部和下部。6.根据权利要求2所述的功率模块封装，其中，该功率模块封装还包括密封树脂，该密封树脂具有插入槽，该插入槽用于露出穿过该插入槽的所述连接単元，并且用于包裹所述第一衬底的侧表面和上表面。7.根据权利要求6所述的功率模块封装，其中，彼此面对的第二固定凸起形成在所述插入槽的内侧的上部上。8.根据权利要求7所述的功率模块封装，其中，与所述第二固定凸起对应的第二固定槽形成在沿所述第二衬底的长度方向的一端的上部和下部。9.根据权利要求6所述的功率模块封装，其中，该功率模块封装还包括引线框，该引线框具有埋设在所述密封树脂内并且连接于所述第一衬底的一端，以及凸出于所述密封树脂的另一端。1...

【专利技术属性】
技术研发人员：金洸洙，李荣基，崔硕文，朴成根，
申请(专利权)人：三星电机株式会社，
类型：发明
国别省市：