具有垂直对准的第一衬底和第二衬底的功率模块的制作方法

背景技术：

1、功率模块通常具有在同一模块中具有高侧开关和低侧开关的半桥配置。每个开关通常由1至4个功率晶体管管芯(芯片)形成，这导致每个模块总共2至8个管芯。在用于实现半桥开关的sic晶体管管芯的情况下，与si技术相比，sic技术更昂贵。然而，与现有的si技术相比，sic技术提供更高的电压操作、更宽的温度范围和增加的开关频率。热优化是功率模块的问题，特别是在具有8个sic晶体管管芯的完全填充的功率模块的情况下。由于单个sic管芯之间的距离相对较短，因此在sic管芯之间产生强的热耦合。此外，功率模块的顶部管芯载体衬底仅贡献约30％的总散热。这意味着相对昂贵的sic管芯和顶部衬底在常规功率模块设计中的热性能方面没有被充分利用。

2、因此，需要形成具有优化的热性能的改进的功率模块设计。

技术实现思路

1、根据功率模块的实施例，功率模块包括：第一衬底，所述第一衬底具有图案化的第一金属化部；第二衬底，所述第二衬底与所述第一衬底垂直对准，并且包括面对所述图案化的第一金属化部的图案化的第二金属化部；第一多个垂直功率晶体管管芯，所述第一多个垂直功率晶体管管芯具有附接到所述图案化的第一金属化部的第一岛状物的漏极焊盘和经由第一多个间隔物电连接到所述图案化的第二金属化部的第一岛状物的源极焊盘；以及第二多个垂直功率晶体管管芯，所述第二多个垂直功率晶体管管芯具有经由第二多个间隔物电连接到所述图案化的第一金属化部的第一岛状物的源极焊盘，其中，所述第二多个垂直功率晶体管管芯的第一子集具有附接到所述图案化的第二金属化部的第二岛状物的漏极焊盘，并且所述第二多个垂直功率晶体管管芯的第二子集具有附接到所述图案化的第二金属化部的第三岛状物的漏极焊盘。

2、根据生产功率模块的方法的实施例，该方法包括：将第一多个垂直功率晶体管管芯的漏极焊盘附接到第一衬底的图案化的第一金属化部的第一岛状物；将第二多个垂直功率晶体管管芯的第一子集的漏极焊盘附接到第二衬底的图案化的第二金属化部的第二岛状物；将所述第二多个垂直功率晶体管管芯的第二子集的漏极焊盘附接到所述图案化的第二金属化部的第三岛状物；将附接有所述第二多个垂直功率晶体管管芯的所述第二衬底与附接有所述第一多个垂直功率晶体管管芯的所述第一衬底垂直对准，使得所述图案化的第二金属化部面对所述图案化的第一金属化部；在所述垂直对准之后，经由第一多个间隔物将所述第一多个垂直功率晶体管管芯的源极焊盘电连接到所述图案化的第二金属化部的第一岛状物，并且经由第二多个间隔物将所述第二多个垂直功率晶体管管芯的源极焊盘电连接到所述图案化的第一金属化部的第一岛状物。

3、本领域技术人员在阅读以下具体实施方式并查看附图时将认识到附加特征和优点。

技术特征：

1.一种功率模块，包括：

2.根据权利要求1所述的功率模块，其中，所述图案化的第一金属化部包括栅极岛状物，并且其中，引线接合连接部形成在所述图案化的第一金属化部的所述栅极岛状物与所述第一多个垂直功率晶体管管芯的栅极焊盘之间。

3.根据权利要求1所述的功率模块，其中，所述图案化的第二金属化部包括至少一个栅极岛状物，并且其中，第一引线接合连接部形成在所述图案化的第二金属化部的所述至少一个栅极岛状物与所述第二多个垂直功率晶体管管芯的栅极焊盘之间。

4.根据权利要求3所述的功率模块，还包括：

5.根据权利要求4所述的功率模块，还包括：

6.根据权利要求3所述的功率模块，其中，所述图案化的第二金属化部的所述至少一个栅极岛状物在所述图案化的第二金属化部的所述第一岛状物和所述第二岛状物之间以及在所述图案化的第二金属化部的所述第一岛状物和所述第三岛状物之间延伸。

7.根据权利要求3所述的功率模块，还包括：

8.根据权利要求7所述的功率模块，还包括：

9.根据权利要求1所述的功率模块，其中，所述第一多个垂直功率晶体管管芯并联电耦合以形成半桥的第一开关，并且其中，所述第二多个垂直功率晶体管管芯并联电耦合以形成所述半桥的第二开关。

10.根据权利要求9所述的功率模块，还包括：

11.根据权利要求10所述的功率模块，还包括：

12.根据权利要求11所述的功率模块，还包括：

13.根据权利要求9所述的功率模块，还包括：

14.根据权利要求13所述的功率模块，还包括：

15.根据权利要求9所述的功率模块，还包括：

16.根据权利要求1所述的功率模块，其中，所述第一衬底和所述第二衬底具有相同的面积。

17.根据权利要求1所述的功率模块，其中，所述第一多个垂直功率晶体管管芯在第一侧上侧面有所述第二多个垂直功率晶体管管芯的第一子集，并且其中，所述第一多个垂直功率晶体管管芯在与所述第一侧相反的第二侧上侧面有所述第二多个垂直功率晶体管管芯的第二子集。

18.根据权利要求1所述的功率模块，其中，在所述功率模块的相对的第一边缘和第二边缘之间，所述第二多个垂直功率晶体管管芯的第一子集介于所述第一边缘与所述第一多个垂直功率晶体管管芯之间，并且所述第二多个垂直功率晶体管管芯的第二子集介于所述第二边缘与所述第一多个垂直功率晶体管管芯之间。

19.一种生产功率模块的方法，所述方法包括：

20.根据权利要求19所述的方法，还包括：

技术总结
本公开内容提供了具有垂直对准的第一衬底和第二衬底的功率模块。一种功率模块包括：第一衬底，其具有图案化的第一金属化部；第二衬底，其与第一衬底垂直对准并具有面对图案化的第一金属化部的图案化的第二金属化部；第一垂直功率晶体管管芯，其具有附接到图案化的第一金属化部的第一岛状物的漏极焊盘和经由第一间隔物电连接到图案化的第二金属化部的第一岛状物的源极焊盘；以及第二垂直功率晶体管管芯，其具有经由第二间隔物电连接到图案化的第一金属化部的第一岛状物的源极焊盘。第二垂直功率晶体管管芯的第一子集具有附接到图案化的第二金属化部的第二岛状物的漏极焊盘。第二垂直功率晶体管管芯的第二子集具有附接到图案化的第二金属化部的第三岛状物的漏极焊盘。描述了一种生产该模块的方法。

技术研发人员：A·利斯,E·京特,T·施密德
受保护的技术使用者：英飞凌科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8