CN115732450B - 一种新型功率模块高密度封装结构及其制造方法 - Google Patents
一种新型功率模块高密度封装结构及其制造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115732450B CN115732450B CN202211443116.3A CN202211443116A CN115732450B CN 115732450 B CN115732450 B CN 115732450B CN 202211443116 A CN202211443116 A CN 202211443116A CN 115732450 B CN115732450 B CN 115732450B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- chip
- power module
- metal column
- cushion block
- driving board
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 title claims abstract description 64
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 114
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 114
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 45
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 27
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 27
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 13
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims abstract description 5
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 64
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 55
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 53
- 238000005476 soldering Methods 0.000 claims description 38
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims description 27
- 238000007639 printing Methods 0.000 claims description 19
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 16
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 4
- 239000003973 paint Substances 0.000 claims description 4
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 claims description 4
- 239000003292 glue Substances 0.000 claims description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 3
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 claims 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 5
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 5
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 4
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 4
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 3
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- 229910016570 AlCu Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N lead(0) Chemical compound [Pb] WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
- Combinations Of Printed Boards (AREA)
Abstract
本发明公开了一种新型功率模块高密度封装结构及其制造方法，结构包括封装壳体和封装在封装壳体内的功率模块，功率模块中，芯片包括两种及以上电极的一面通过金属柱垫块连接到PCB驱动板上，芯片的另一面连接到基板上，芯片与基板之间、芯片与金属柱垫块之间和金属柱垫块与PCB驱动板上的铜焊盘之间采用烧结银焊膏连接，封装壳体用于保护和密封功率模块，封装壳体与功率模块之间的间隙采用耐高温填充材料填充。本发明采用具有各向异性导电性的金属柱垫块全覆盖在芯片表面，实现电极与PCB驱动板的电连接，避免使用引线、减少或者不使用金属柱端子，从而减小模块整体的杂散电感。
Description
技术领域
本发明属于功率电子器件封装技术领域，尤其涉及一种新型功率模块高密度封装结构及其制造方法。
背景技术
近年来，汽车电子、航空航天、高铁等领域不断发展，对功率模块的开关速度、封装密度提出了更严格的要求。宽禁带半导体具有高开关速度、高电流密度以及低开关损耗等优势，可以满足未来更高效的能量转换的理想功率器件，已经成为研究热点。
然而传统的封装形式(如TO型、QFN型封装等)较长的引脚会带来较大的杂散电感和电磁干扰等影响，不能完全发挥宽禁带半导体高导通速率的优势。因此，针对宽禁带半导体功率模块，常常要求驱动电路部分与功率器件部分集成封装在一起，从而获得更高的封装密度以及更小的杂散电感。
典型的集成封装形式为芯片连接到基板上，芯片表面电极与PCB驱动板上驱动电路的连接通过引线和金属柱端子实现，图1为典型的驱动电路与功率器件集成的功率模块。芯片通过烧结银连接到基板上，芯片表面电极与PCB驱动板上驱动电路的连接通过引线和金属柱端子实现。然而引线和金属柱端子的存在会带来较大的杂散电感。此外，此种类型的模块体积较大，无法进一步提升封装密度。此外，此种类型的模块体积较大，无法进一步提高封装密度。
发明内容
发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明公开了一种新型功率模块高密度封装结构及其制造方法，采用具有各向异性导电性的金属柱垫块全覆盖在芯片表面，实现电极与PCB驱动板的电连接，避免使用引线、减少金属柱端子的使用数量或不需要金属柱端子，实现芯片表面电极无引线引出，增大芯片有源区互连面积，缩短电流环路路径和环路面积，从而减小模块整体的杂散电感。
技术方案：为实现上述技术目的，本发明采用以下技术方案：
一种新型功率模块高密度封装结构，包括封装壳体和封装在封装壳体内的功率模块，所述功率模块包括基板、功率模块对应的芯片、PCB驱动板、铜焊盘和具有各向异性导电性的金属柱垫块，所述PCB驱动板上设有铜焊盘，PCB驱动板通过铜焊盘实现与芯片的电连接；所述芯片包括两种及以上电极的一面通过金属柱垫块连接到PCB驱动板上，芯片的另一面连接到基板上，芯片与基板之间、芯片与金属柱垫块之间和金属柱垫块与PCB驱动板之间采用烧结银焊膏连接，所述封装壳体用于保护和密封功率模块，封装壳体与功率模块之间的间隙采用耐高温填充材料填充。
优选地，所述芯片为垂直型结构的芯片时，功率模块还包括金属柱端子，基板通过金属柱端子与PCB驱动板连接。
优选的，所述金属柱垫块采用若干金属丝通过耐高温胶粘连制成，每根金属丝表面涂有耐高温的绝缘漆。
优选的，所述金属丝直径大于等于0.1mm，金属丝之间的间距大于等于0.01mm，保证金属柱垫块全覆盖在芯片表面时，每根金属丝不能同时接触芯片的两个电极，避免出现短路。
优选的，所述金属柱垫块厚度小于2mm，尺寸大于或等于芯片的尺寸，用于整体覆盖在芯片表面电极上。
优选的，所述金属柱端子、金属柱垫块采用导电性好、热导率高、易与烧结银连接的金属材料。
优选的，所述芯片为功率模块对应的芯片，为垂直型Si、SiC或平面型GaN的IGBT、MOSFET、HEMT功率器件。
一种新型功率模块高密度封装结构的制造方法，用于实现以上任一所述的一种新型功率模块高密度封装结构，包括如下步骤：
S1、烧结银焊膏印刷：在基板上印刷与芯片尺寸大小相等的烧结银焊膏；在芯片的包含两种及以上电极的一面，在电极位置处印刷烧结银焊膏；在芯片的另一侧贴在印刷好烧结银焊膏的基板；在PCB驱动板上用于连接芯片电极的铜焊盘位置处印刷烧结银焊膏；
S2、烧结银焊膏预干燥：将印刷烧结银焊膏后的基板、芯片和PCB驱动板预干燥；
S3、加压高密度封装：预干燥完成后，将金属柱垫块放置于芯片的包括两种及以上电极的一面上，PCB驱动板印刷烧结银焊膏的一面对准芯片电极的位置放置在金属柱垫块上方，PCB驱动板、金属柱垫块、芯片、基板构成的整体放置于加压模具中一次性加压烧结完成，封装在封装壳体9中，内部缝隙填充耐高温填充材料11，实现功率模块高密度封装。
优选地，所述步骤S3中还包括：金属柱端子设于基板、PCB驱动板之间，在一次性加压烧结时，PCB驱动板、金属柱垫块、芯片、基板和金属柱端子构成的整体放置于加压模具中一次性加压烧结完成。
优选的，所述步骤S2中预干燥过程为：将涂抹烧结银焊膏后的基板、芯片和PCB驱动板置于60~100℃的加热装置中预热5~10分钟，使烧结银焊膏中的低沸点有机物充分挥发；所述步骤S3中加压烧结的压力为2MPa；所述烧结银焊膏使用丝网印刷技术印刷，180℃条件下实现烧结连接，先进行预干燥工艺，后一次性加压烧结完成。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、本发明采用具有各向异性导电性的金属柱垫块全覆盖在芯片表面，实现电极与PCB驱动板的电连接，避免使用引线、减少金属柱端子的使用数量或不需要金属柱端子，实现芯片表面电极无引线引出，增大芯片有源区互连面积，缩短电流环路路径和环路面积，从而减小模块整体的杂散电感。
2、本发明使用金属柱垫块连接芯片表面电极与PCB驱动板，可以减小模块整体的体积，增大封装密度。
3、本发明使用金属柱垫块连接芯片表面电极与PCB驱动板，可以缩短驱动电路电流路径，减小环路面积，降低模块整体的杂散电感。
附图说明
图1是现有技术中典型的驱动电路与功率器件集成的功率模块示意图；
图2是本发明实施例一中所述的一种新型功率模块高密度封装结构示意图；
图3是图2的封装后效果示意图；
图4是是本发明实施例二中所述的一种新型功率模块高密度封装结构示意图；
所有附图中，附图标记为：1-金属柱端子；2-PCB驱动板；3-引线；4-芯片；5-基板；6-烧结银；7-金属柱垫块；8-金属丝；9-封装壳体；10-耐高温填充材料；11-耐高温胶；12-铜焊盘。
实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的一种新型功率模块高密度封装结构及其制造方法进行详细的说明和解释。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明的保护的范围。
实施例1
如附图2所示，本实施例中提出的一种新型功率模块高密度封装结构，包括封装壳体9和封装在封装壳体9内的功率模块，所述功率模块包括基板5、功率模块对应的芯片4、PCB驱动板2、铜焊盘12和具有各向异性导电性的金属柱垫块7；所述PCB驱动板2设有铜焊盘12，用来通过烧结银连接芯片4表面的电极，PCB驱动板2通过铜焊盘12实现与芯片4的电连接；所述芯片4包括两种及以上电极的一面通过金属柱垫块7连接到PCB驱动板2上，芯片4的另一面连接到基板5上，芯片4与基板5之间、芯片4与金属柱垫块7之间和金属柱垫块7与PCB驱动板2之间采用烧结银6焊膏连接，所述封装壳体9用于保护和密封功率模块，封装壳体9与功率模块之间的间隙采用耐高温填充材料10填充。
所述芯片4为功率模块对应的芯片，为垂直型Si、SiC或平面型GaN的IGBT、MOSFET、HEMT功率器件。本实施例中，芯片4为平面型结构的芯片，如GaN HEMT等，由于GaN HEMT为平面型结构，其源极、栅极和漏极均在芯片的同一侧表面，金属柱垫块全覆盖在GaN芯片表面，实现了GaN芯片与PCB驱动板的电连接，而不需要额外的金属柱端子。
本实施例中，PCB驱动板2材料可为常用FR4；PCB驱动板表面有铜焊盘用以对应连接芯片不同的电极；所述基板5是铜-陶瓷-铜的三明治结构，两侧的铜层主要起到支撑芯片、电连接和散热等功能，中间的陶瓷层主要起到电气绝缘的功能。基板的铜层表面可以做镀银或镀镍金处理，也可以不做处理；陶瓷层材料可采用氧化铝或氮化铝；基板为常用的DBC基板和AMB基板，为芯片提供电连接、保护、支撑和散热等功能；基板的铜层表面可以做图形化处理也可以不做；
本发明主要应用于功率电子器件封装场合，采用具有各向异性导电性的金属柱垫块全覆盖在芯片表面，实现电极与PCB驱动板的电连接，避免使用引线、不需要金属柱端子，从而减小模块整体的杂散电感。
本实施例中，所述金属柱垫块7采用若干金属丝8通过耐高温胶11粘连制成，每根金属丝表面涂有耐高温的绝缘漆，保证在180℃烧结温度下不发生退化，金属丝之间的间距约为金属丝直径的十分之一，金属丝直径大于等于0.1mm，金属丝之间的间距大于等于0.01mm，保证金属柱垫块全覆盖在芯片表面时，每根金属丝不能同时接触芯片4的两个电极，避免出现短路现象。
所述金属柱垫块7厚度小于等于2mm，也不能太薄，要保证芯片4与PCB板驱动2之间爬电距离的要求。金属柱垫块7尺寸大于或等于芯片4的尺寸，用于整体覆盖在芯片4表面电极上，尺寸不能过大，以免导致散热性能下降。本发明使用金属柱垫块连接芯片表面电极与PCB驱动板，可以减小模块整体的体积，增大封装密度，本发明使用金属柱垫块连接芯片表面电极与PCB驱动板，可以缩短驱动电路电流路径，减小环路面积，降低模块整体的杂散电感。
所述金属丝8采用导电性好、热导率高、易与烧结银连接的金属材料，如金、银、铜等金属材料。
芯片4表面电极从内向外依次溅射Ti、Ni、Ag金属层。芯片4表面的材质通常为AlCu合金，不具有焊接性，所以通常在AlCu合金表面依次附着Ti、Ni和Ag金属层，使其具备焊接性。Ti作为种子层，增强镀层与芯片的附着力；Ni作为过渡层防止Ag层向芯片一侧扩散。
所述烧结银6焊膏使用丝网印刷技术印刷，180℃条件下实现烧结连接，先进行预干燥工艺，后一次性加压烧结完成；烧结银焊膏烧结完成后耐温可达960℃。
本发明中，芯片使用烧结银连接在基板上，金属柱垫块通过烧结银连接在芯片表面电极和PCB驱动板之间，实现电连接。该模块为无引线封装结构，同时不采用金属柱端子，实现功率模块单面散热、高密度封装。此外，该模块缩短了驱动电路的电流路径，减小了功率环路面积，有利于降低模块整体的杂散电感。
本实施例中以芯片4为GaN HEMT芯片为例，GaN HEMT芯片使用金属柱垫块连接，消除引线和金属柱端子，实现完全无引线封装结构示意图。GaN芯片表面的源极和栅极之间的绝缘间距为70微米；GaN芯片的漏极、源极均为不规则的插指电极，绝缘间距为23微米，很难制作具有规则形状的金属垫块覆盖在GaN芯片表面实现电连接。参考附图3，是金属柱垫块全覆盖在芯片表面的示意图。均匀阵列分布的铜丝全覆盖在芯片表面，最大限度的将芯片表面电极实现电连接；同时，铜丝的直径和铜丝之间的间距都能保证一根铜丝不会同时覆盖在两个电极上，从而避免出现短路现象。使用本发明公开的结构，将金属柱垫块全覆盖在GaN芯片表面，可以不使用引线进行电连接，同时缩短电流路径，降低杂散电感。此外，使用该方法封装GaN芯片使模块整体尺寸减小，实现了高密度封装。
实施例2
如附图4所示，本实施例中提出的一种新型功率模块高密度封装结构，包括封装壳体9和封装在封装壳体9内的功率模块，所述功率模块包括金属柱端子1、基板5、功率模块对应的芯片4、PCB驱动板2、铜焊盘12和具有各向异性导电性的金属柱垫块7，所述PCB驱动板2上还设有铜焊盘12，以便于和芯片连接；所述芯片4包括两种及以上电极的一面通过金属柱垫块7连接到PCB驱动板2上，芯片4的另一面连接到基板5上，芯片4与基板5之间、芯片4与金属柱垫块7之间和金属柱垫块7与PCB驱动板2之间采用烧结银6焊膏连接， 基板5通过金属柱端子1与PCB驱动板2连接；所述封装壳体9用于保护和密封功率模块，材质可采用塑料，封装壳体9与功率模块之间的间隙采用耐高温填充材料10填充。
所述金属柱端子1采用导电性好、热导率高、易与烧结银连接的金属材料，如铜、银等。考虑成本和实际使用情况，通常选用铜材质并做镀银处理，防止在高温工作下被氧化。
本实施例中芯片4为垂直型结构的SiC芯片，以芯片4为SiC MOSFET为例，由于MOSFET的垂直型结构，其源极和栅极与漏极分别位于芯片的上下两侧。通常MOSFET的漏极和基板连接，这时就需要额外的金属柱端子连接基板与PCB驱动板，实现芯片漏极与PCB驱动板的电连接。
本实施例中，芯片使用烧结银连接在基板上，金属柱垫块通过烧结银连接在芯片表面电极和PCB驱动板之间，实现电连接。该模块为无引线封装结构，同时金属柱端子的数量大大减少，实现功率模块单面散热、高密度封装。此外，该模块缩短了驱动电路的电流路径，减小了功率环路面积，有利于降低模块整体的杂散电感。
实施例3
本实施例中提出的一种新型功率模块高密度封装结构的制造方法，包括以下步骤：
S1、烧结银6焊膏印刷：在基板5上印刷与芯片4尺寸大小相等的烧结银6焊膏；在芯片4的包含两种及以上电极的一面，在电极位置处印刷烧结银6焊膏，印刷面积要小于电极有源区面积，保证焊膏不会溢出而造成电极之间的短路；将芯片4的另一侧贴在印刷好烧结银6焊膏的基板5上；在PCB驱动板2上用于连接芯片4电极的铜焊盘13位置处印刷烧结银6焊膏；烧结银焊膏的厚度通过印刷钢网的厚度进行控制，焊膏印刷面积等同于焊接面积；
S2、烧结银6焊膏预干燥：将印刷烧结银6焊膏后的基板5、芯片4和PCB驱动板2预干燥；
S3、加压高密度封装：预干燥完成后，将金属柱垫块7放置于芯片4的包括两种及以上电极的一面上，PCB驱动板2印刷烧结银6焊膏的一面对准芯片4电极的位置放置在金属柱垫块7上方，将安装好的整体，包括PCB驱动板2、金属柱垫块7、芯片4、基板5构成的整体放置于加压模具中，在回流炉真空环境中一次性加压烧结完成，封装在封装壳体9中，内部缝隙填充耐高温填充材料10，实现功率模块单面散热、高密度封装。
当芯片4为平面型结构的芯片时，采用上述步骤进行封装，当芯片4为垂直型结构的芯片时，所述步骤S3中还包括：金属柱端子1设于基板5、PCB驱动板2之间，在一次性加压烧结时，PCB驱动板2、金属柱垫块7、芯片4、基板5和金属柱端子1构成的整体放置于加压模具中一次性加压烧结完成。
本实施例中，在进行S1的烧结银6焊膏印刷前，可在芯片4表面电极镀Ti/Ni/Ag金属层，Ti作为种子层，增强镀层与芯片的附着力；Ni作为过渡层防止Ag层向芯片一侧扩散。
所述烧结银6焊膏使用丝网印刷技术印刷，180℃条件下实现烧结连接，先进行预干燥工艺，后一次性加压烧结完成；烧结银焊膏烧结完成后耐温可达960℃。所述步骤S2中预干燥过程为：将印刷烧结银6焊膏后的基板5、芯片4和PCB驱动板2置于60~100℃的加热装置中预热5~10分钟，使烧结银焊膏中的低沸点有机物充分挥发。所述步骤S3中加压烧结的压力为2MPa。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种新型功率模块高密度封装结构，其特征在于，包括封装壳体（9）和封装在封装壳体（9）内的功率模块，所述功率模块包括基板（5）、功率模块对应的芯片（4）、PCB驱动板（2）、铜焊盘（12）和具有各向异性导电性的金属柱垫块（7）；所述PCB驱动板（2）设有铜焊盘（12），PCB驱动板（2）通过铜焊盘（12）实现与芯片（4）的电连接；所述芯片（4）包括两种及以上电极的一面通过金属柱垫块（7）连接到PCB驱动板（2）上，芯片（4）的另一面连接到基板（5）上，芯片（4）与基板（5）之间、芯片（4）与金属柱垫块（7）之间和金属柱垫块（7）与PCB驱动板（2）之间采用烧结银（6）焊膏连接，所述封装壳体（9）用于保护和密封功率模块，封装壳体（9）与功率模块之间的间隙采用耐高温填充材料（10）填充；所述金属柱垫块（7）采用若干金属丝（8）通过耐高温胶（11）粘连制成，每根金属丝（8）表面涂有耐高温的绝缘漆。
2.根据权利要求1所述的一种新型功率模块高密度封装结构，其特征在于，所述芯片（4）为垂直型结构的芯片时，功率模块还包括金属柱端子（1），基板（5）通过金属柱端子（1）与PCB驱动板（2）连接。
3.根据权利要求1所述的一种新型功率模块高密度封装结构，其特征在于，所述金属丝（8）直径大于等于0.1mm，金属丝（8）之间的间距大于等于0.01mm，保证金属柱垫块全覆盖在芯片表面时，每根金属丝（8）不能同时接触芯片（4）的两个电极，避免出现短路。
4.根据权利要求1所述的一种新型功率模块高密度封装结构，其特征在于，所述金属柱垫块（7）厚度小于等于2mm，尺寸大于或等于芯片（4）的尺寸，用于整体覆盖在芯片（4）表面电极上。
5.根据权利要求1所述的一种新型功率模块高密度封装结构，其特征在于，所述芯片（4）为功率模块对应的芯片，为垂直型Si、SiC或平面型GaN的IGBT、MOSFET、HEMT功率器件。
6.一种新型功率模块高密度封装结构的制造方法，用于实现如权利要求1~5任一所述的一种新型功率模块高密度封装结构，其特征在于，包括如下步骤：
S1、烧结银（6）焊膏印刷：在基板（5）上印刷与芯片（4）尺寸大小相等的烧结银（6）焊膏；在芯片（4）的包含两种及以上电极的一面，在电极位置处印刷烧结银（6）焊膏；在芯片（4）的另一侧贴在印刷好烧结银（6）焊膏的基板（5）；在PCB驱动板（2）上的铜焊盘（12）用于连接芯片（4）位置处印刷烧结银（6）焊膏；
S2、烧结银（6）焊膏预干燥：将印刷烧结银（6）焊膏后的基板（5）、芯片（4）和PCB驱动板（2）预干燥；
S3、加压高密度封装：预干燥完成后，将金属柱垫块（7）放置于芯片（4）的包括两种及以上电极的一面上，PCB驱动板（2）印刷烧结银（6）焊膏的一面对准芯片（4）电极的位置放置在金属柱垫块（7）上方，PCB驱动板（2）、金属柱垫块（7）、芯片（4）、基板（5）构成的整体放置于加压模具中一次性加压烧结完成，封装在封装壳体（9）中，内部缝隙填充耐高温填充材料（10），实现功率模块高密度封装；所述金属柱垫块（7）采用若干金属丝（8）通过耐高温胶（11）粘连制成，每根金属丝（8）表面涂有耐高温的绝缘漆。
7.根据权利要求6所述的一种新型功率模块高密度封装结构的制造方法，其特征在于，所述步骤S3中还包括：金属柱端子（1）设于基板（5）、PCB驱动板（2）之间，在一次性加压烧结时，PCB驱动板（2）、金属柱垫块（7）、芯片（4）、基板（5）和金属柱端子（1）构成的整体放置于加压模具中一次性加压烧结完成。
8.根据权利要求6所述的一种新型功率模块高密度封装结构的制造方法，其特征在于，所述步骤S2中预干燥过程为：将涂抹烧结银（6）焊膏后的基板（5）、芯片（4）和PCB驱动板（2）置于60~100℃的加热装置中预热5~10分钟，使烧结银焊膏中的低沸点有机物充分挥发；
所述步骤S3中加压烧结的压力为2MPa；
所述烧结银（6）焊膏使用丝网印刷技术印刷，180℃条件下实现烧结连接，先进行预干燥工艺，后一次性加压烧结完成。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211443116.3A CN115732450B (zh) | 2022-11-18 | 2022-11-18 | 一种新型功率模块高密度封装结构及其制造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211443116.3A CN115732450B (zh) | 2022-11-18 | 2022-11-18 | 一种新型功率模块高密度封装结构及其制造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115732450A CN115732450A (zh) | 2023-03-03 |
| CN115732450B true CN115732450B (zh) | 2024-01-30 |
Family
ID=85296371
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211443116.3A Active CN115732450B (zh) | 2022-11-18 | 2022-11-18 | 一种新型功率模块高密度封装结构及其制造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115732450B (zh) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109411464A (zh) * | 2018-09-17 | 2019-03-01 | 天津大学 | 一种基于快速烧结纳米银焊膏无压互连技术的1200v/50a igbt功率模块 |
| CN110854103A (zh) * | 2019-11-09 | 2020-02-28 | 北京工业大学 | 一种嵌入式双面互连功率模块封装结构和制作方法 |
| CN113809032A (zh) * | 2021-08-09 | 2021-12-17 | 华为技术有限公司 | 一种功率模块、电源电路及芯片 |
| CN115116867A (zh) * | 2022-04-18 | 2022-09-27 | 天津工业大学 | 具有低模量高导热的烧结银垫块及其制作装置和方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7262444B2 (en) * | 2005-08-17 | 2007-08-28 | General Electric Company | Power semiconductor packaging method and structure |
-
2022
- 2022-11-18 CN CN202211443116.3A patent/CN115732450B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109411464A (zh) * | 2018-09-17 | 2019-03-01 | 天津大学 | 一种基于快速烧结纳米银焊膏无压互连技术的1200v/50a igbt功率模块 |
| CN110854103A (zh) * | 2019-11-09 | 2020-02-28 | 北京工业大学 | 一种嵌入式双面互连功率模块封装结构和制作方法 |
| CN113809032A (zh) * | 2021-08-09 | 2021-12-17 | 华为技术有限公司 | 一种功率模块、电源电路及芯片 |
| CN115116867A (zh) * | 2022-04-18 | 2022-09-27 | 天津工业大学 | 具有低模量高导热的烧结银垫块及其制作装置和方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115732450A (zh) | 2023-03-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101752329B (zh) | 带有堆积式互联承载板顶端散热的半导体封装及其方法 | |
| US20180308781A1 (en) | Semiconductor package structure and manufacturing method thereof | |
| US8630097B2 (en) | Power module using sintering die attach and manufacturing method thereof | |
| US8916958B2 (en) | Semiconductor package with multiple chips and substrate in metal cap | |
| EP2058857A2 (en) | IC chip package with directly connected leads | |
| TW200522328A (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
| WO1994005038A1 (en) | Metal electronic package incorporating a multi-chip module | |
| CN102420217A (zh) | 多芯片半导体封装体及其组装 | |
| JP2000223634A (ja) | 半導体装置 | |
| US20210013175A1 (en) | Method of assembling a semiconductor power module component and a semiconductor power module with such a module component and manufacturing system therefor | |
| CN100562999C (zh) | 电路模块 | |
| JPH11204724A (ja) | パワーモジュール | |
| WO2007057954A1 (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
| CN115732450B (zh) | 一种新型功率模块高密度封装结构及其制造方法 | |
| CN202034361U (zh) | 一种半导体封装结构 | |
| US10236244B2 (en) | Semiconductor device and production method therefor | |
| CN112086372B (zh) | 一种用于高结温功率模块芯片正面连接的封装材料结构层及其制作方法 | |
| JP5233339B2 (ja) | 半導体装置及び半導体装置の製造方法 | |
| CN113257766A (zh) | 半导体装置及其制造方法 | |
| CN221057406U (zh) | 一种具有银浆烧结层的功率模块 | |
| JP3314574B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| CN116072558B (zh) | 一种新型嵌入式封装结构及其制备方法 | |
| CN220774344U (zh) | 一种车规级功率半导体模组结构及封装模组 | |
| CN220556592U (zh) | 一种dpim三相整流模块 | |
| KR100215119B1 (ko) | 알루미늄 박판을 이용한 csp 패키지 제조방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |