一种功率模块封装结构的制作方法

文档序号:28317584发布日期:2022-01-01 01:57阅读:145来源:国知局

1.本实用新型涉及芯片封装领域,更具体的是涉及功率模块封装结构技术领域。


背景技术:

2.在半导体功率器件的实际应用中,对所用半导体功率器件基本特性(例如,器件的高耐压特性,大电流特性,低导通电阻)有严格的要求外,还对半导体器件的高可靠性提出了更高的需求,用来实现半导体器件应用系统稳定工作。半导体器件可靠性性能主要由半导体器件芯片和封装技术共同决定,特别是当具备了合格的半导体器件芯片时,选择合理的封装方法或技术就显得尤为重要了。
3.随着第三代宽禁带半导体氮化镍(gan)和碳化硅(sic)技术的迅速发展,不断推出了高电压、大电流、高频率等特性的高功率半导体器件芯片。第三代半导体芯片,多数采用分离元器件封装模式,安装在在pcb(printed circuit board,印制电路板)电路上。
4.目前,业界半导体功率器件芯片的封装主要采用to(transistor out

line,晶体管外形)系列和ofn(quad flat no

lead,方形扁平无引脚封装)等塑封形式,通过pcb布线将多个芯片和外围电路联在一起。这种结构由于采用分离的功率元器件连接,分离元器件封装模式的封装过程中引入的寄生电感将恶化高频工作条件下的信号振荡,从而增加了产品的寄生参量,降低导通电阻及频率响应。


技术实现要素:

5.本实用新型的目的在于:为了解决上述技术问题,本实用新型提供一种功率模块封装结构。
6.本实用新型为了实现上述目的具体采用以下技术方案:一种功率模块封装结构,包括基板,所述基板的背面开设有凹槽,所述凹槽用于安装功率集成芯片模块;所述功率集成芯片模块包括若干个功率半导体芯片,若干个所述功率半导体芯片固定于热沉板同一面,若干个所述功率半导体芯片之间键合连接,所述功率集成芯片模块固定安装于所述凹槽内,并且所述热沉板安装有所述功率集成芯片模块的一面朝向所述凹槽的内部。
7.作为一种可选的技术方案,若干个所述功率半导体芯片通过导电胶粘结或焊接的方式固定于所述热沉板。
8.作为一种可选的技术方案,所述热沉板为聚合基复合材料板或金属基复合材料板中的一种或多种。
9.作为一种可选的技术方案,若干个所述功率半导体芯片之间通过铝丝或金丝键合连接。
10.作为一种可选的技术方案,所述功率集成芯片模块安装于所述凹槽内的固定方式包括焊接、导电胶粘结、平行封焊或紧固件加固的一种或多种。
11.作为一种可选的技术方案,所述紧固件包括滑动轨道和压紧装置,所述滑动轨道的两端分别固定连接有支撑板,两个所述支撑板用于支撑所述基板;所述压紧装置包括相
互连接的伸缩杆和连接杆,所述伸缩杆远离所述连接杆的一端通过滑动块与所述滑动轨道连接,所述连接杆远离所述伸缩杆的一端与驱动件固定连接,所述驱动件用于驱动压紧柱,使得所述压紧柱具有与所述功率集成芯片模块压紧的抵顶状态和与所述功率集成芯片模块分离的解锁状态。
12.作为一种可选的技术方案,所述压紧柱为空心圆柱。
13.作为一种可选的技术方案,所述基板的正面设置有元器件表贴区和元器件插装区。
14.本实用新型的有益效果如下:
15.1、本实用新型为第三代半导体集成开发的封装结构,可以实现功率元器件芯片的集成化封装,改善了功率模块的工作效率,降低了模块生产成本;同时也实现了模块的小型化,减少了产品的寄生参量和体积,降低了导通电阻并提高了模块的响应频率。
16.2、本实用新型的热沉板是应用于电子封装技术中的微型散热的片状结构,主要用来冷却电子芯片,可以有效将电子芯片产生的热量导出,有利于配合电子芯片使其高效工作。
17.3、本实用新型利用压紧装置在功率集成芯片模块贴装完成之后夹紧固定,背面接触金属散热,实现其安装固定,结构简单可靠,密封效果好,操作简单。
附图说明
18.图1是本实用新型的功率集成芯片模块与基板的装配结构示意图;
19.图2是本实用新型的功率集成芯片模块立体结构示意图;
20.图3是本实用新型的基板的立体机构示意图;
21.图4是本实用新型的基板背面结构示意图;
22.图5是本实用新型的采用紧固件的方式夹紧固定基板和功率集成芯片模块的结构示意图,其中,压紧柱处于解锁状态;
23.图6是本实用新型的紧固件的立体结构示意图;
24.图7是本实用新型的紧固件的仰视视角的立体结构示意图。
25.附图标记:1

基板;11

凹槽;2

功率集成芯片模块;21

功率半导体芯片;22

热沉板;3

元器件表贴区;4

元器件插装区;5

紧固件;51

滑动轨道;53

支撑板;54

滑动块;55

伸缩杆;56

连接杆;57

压紧装置;571

驱动件;572

压紧柱。
具体实施方式
26.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
27.因此,以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围,而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例,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,都属于本实用新型保护的范围。
28.实施例1
29.如图1到4所示,本实施例提供一种功率模块封装结构,包括基板1,所述基板1的背面开设有凹槽11,所述凹槽11用于安装功率集成芯片模块2;所述功率集成芯片模块2包括若干个功率半导体芯片21,若干个所述功率半导体芯片21固定于热沉板22同一面,若干个所述功率半导体芯片21之间键合连接,所述功率集成芯片模块2固定安装于所述凹槽11内,并且所述热沉板22安装有所述功率集成芯片模块2的一面朝向所述凹槽11的内部。所述热沉板22为聚合基复合材料板或金属基复合材料板中的一种或多种。所述基板的正面设置有元器件表贴区3和元器件插装区4。
30.即是从整体结构上来说,功率集成芯片模块2是倒扣在基板的凹槽11内实现密封的,并且本实用新型为第三代半导体集成开发的封装结构,可以实现功率元器件芯片的集成化封装,改善了功率集成芯片模块2的工作效率,降低了功率集成芯片模块2生产成本;同时也实现了功率集成芯片模块2的小型化,减少了功率集成芯片模块2的寄生参量和体积,降低了导通电阻并提高了功率集成芯片模块2的响应频率。
31.需要说明的是,本实用新型的功率半导体芯片可以由第三代半导体技术中的氮化镓(gan)和碳化硅(sic)、氧化锌(zno)、金刚石等材料制成,具有更宽的禁带宽度、更高的导热率、更高的抗辐射能力、更大的电子饱和漂移速率等特性。
32.此外,本实用新型的元器件包括电阻、电容和电感等等电子元器件,相应的,也可以设置集成电路表贴区,用以表贴集成电路(包括协议、整流等功能的微芯片)。
33.实施例2
34.本实施例在实施例1的基础之上,若干个所述功率半导体芯片21通过导电胶粘结或焊接的方式固定于所述热沉板22。
35.本实用新型的热沉板22是应用于电子封装技术中的微型散热的片状结构,主要用来冷却电子芯片,可以有效将电子芯片产生的热量导出,有利于配合电子芯片使其高效工作。
36.实施例3
37.本实施例在实施例1的基础之上,若干个所述功率半导体芯片21之间通过铝丝或金丝键合连接。
38.通过键合线(即铝丝或金丝)将半导体集成电路元件的输入和输出电极与基板上的导体布线电极实现电气连接的工艺,成为引线连接。其中,金丝键合可以实现键合牢固、强度高并且无方向性问题,可以在略微粗糙的表面上实现键合;铝丝键合可以不需要单独加热,对键合表面的洁净度要求不高,并且很少引发金属间化合物的合金劣化问题。
39.实施例4
40.本实施例在实施例1的基础之上,所述功率集成芯片模块2安装于所述凹槽11内的固定方式包括焊接、导电胶粘结、平行封焊或紧固件5加固的一种或多种。当固定方式为紧固件加固时,所述紧固件5包括滑动轨道51和压紧装置57,所述滑动轨道51的两端分别固定连接有支撑板53,两个所述支撑板53用于支撑所述基板1;所述压紧装置57包括相互连接的伸缩杆55和连接杆56,所述伸缩杆55远离所述连接杆56的一端通过滑动块54与所述滑动轨道连接,所述连接杆56远离所述伸缩杆55的一端与驱动件571固定连接,所述驱动件571用于驱动压紧柱572,使得所述压紧柱572具有与所述功率集成芯片模块2压紧的抵顶状态和
与所述功率集成芯片模块2分离的解锁状态。所述压紧柱572为空心圆柱。
41.本实施例中,支撑板53用于支撑整个pcb板,并与压紧装置57一起将功率集成芯片模块2和基板1夹紧固定,可以理解的是,可以将支撑板53替换为支撑台用以支撑复杂构造的pcb板,滑动轨道51用于提高压紧装置57的适用范围,伸缩杆55用于调节压紧装置57与pcb板之间的间距,连接杆56可以设置为伸缩结构以扩大适用范围。压紧柱572用于压紧功率集成芯片模块2使其保证密封性;此外,本实用新型的压紧装置57和/或滑动轨道51均可以设置为多个,用以适用同一基板1上多个需要压紧的功率集成芯片模块2;本实用新型中的压紧柱572设置为空心圆柱是避免压紧柱572的压紧面平整度不够,影响到芯片结构,空心圆柱形的压紧柱572可以形成环形夹紧截面,对于压紧面的平整度要求不高。
42.本实施例的工作原理为:首先确定需要压紧的功率集成芯片模块2位置,将压紧装置57通过滑动轨道51移动到对应位置,利用伸缩杆55调节压紧柱572与功率集成芯片模块2的间距,调节驱动件571使其以合适的压力驱动压紧柱572压紧功率集成芯片模块2。
43.此外,需要说明的是,本实用新型中的驱动件571可以采用多种形式的微型伸缩驱动装置,此技术在本领域中使用得十分广泛,例如,在芯片夹持装置中的伸缩驱动器和芯片清洗装置中单向夹紧驱动装置,本说明书对此就不再赘述。
44.在上文中,结合具体的实施例对本实用新型的各种实施方式进行了描述。然而,应当得出的理解是:本实用新型的对各个实施例描述的用意不是对本实用新型的限制。以上所述仅是本实用新型的示范性实施例,而非用于限制本实用新型的保护范围,本实用新型的保护范围由权利要求确定。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。
当前第1页1 2 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1