CN115985899A - 一种功率半导体模块的封装结构及封装方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于功率半导体器件技术领域，具体公开了一种功率半导体模块的封装结构及封装方法。所述封装结构包括：覆铜陶瓷基板；贴装在覆铜陶瓷基板上的功率半导体芯片、热敏电阻、端子；功率半导体芯片通过互联结构构成了半桥电路；用于功率半导体芯片与覆铜陶瓷基板上金属层连接的键合线。本发明提供的封装结构通过合理的覆铜陶瓷基板金属层布局，对换流回路进行优化，实现了并联芯片换流回路的均衡，且实现了较小的寄生电感值，降低关断过电压和开关震荡；驱动回路采用Kelvin结构，减小了共源寄生电感对驱动回路的负反馈影响，提高了开关速度。所述的封装方法，为该封装结构提供了可靠的加工方法，使得该封装结构得以实现，且成本低、加工质量可靠。

Description

一种功率半导体模块的封装结构及封装方法

技术领域

本发明属于功率半导体模块的封装集成技术领域，更具体地，涉及一种功率半导体模块的封装结构及封装方法。

背景技术

电力电子变换装置广泛应用于电动汽车、航空航天、新能源发电等领域，随着技术进步和社会需求的发展，这些领域对电力电子变换装置提出更高的要求，例如提高功率密度、提高效率。功率半导体模块是电力电子变换装置的核心器件，其性能的提升极大地影响装置的性能。

宽禁带功率半导体器件相比传统硅基功率半导体器件具有更高的击穿电压、更高的开关速度、更高的工作温度等优势，可以大幅降低电力电子变换装置的器件损耗，提高功率密度和效率。然而在高开关速度下，宽禁带功率半导体器件对封装引入的寄生参数更加敏感，例如，主功率换流回路的寄生电感会引起器件关断过程的过电压；共源电感会降低开关速度，干扰驱动回路；并联芯片的寄生参数不对称会引起不均流问题。

因此，在功率半导体模块的封装结构设计中，需要有效地降低寄生电感，平衡并联芯片支路的寄生电感差异，从而可以充分发挥功率半导体芯片的优势，提高电力电子变换装置的性能。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种功率半导体模块的封装结构和封装方法，可实现极低的内部换流回路寄生电感、对称布局的并联芯片结构、内部连接容易的封装方法。本发明还提出一种功率半导体模块的封装方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

在第一个技术方案中，一种功率半导体模块的封装结构，包括覆铜陶瓷基板，该覆铜陶瓷基板正面具有正极铜箔、交流铜箔、负极铜箔、上桥臂驱动栅极铜箔、上桥臂驱动源极铜箔、下桥臂驱动栅极铜箔、下桥臂驱动源极铜箔、通过正极铜箔相互并联的第一功率芯片和第二功率芯片、以及通过交流铜箔相互并联的第三功率芯片和第四功率芯片，

正极铜箔的主体、交流铜箔、负极铜箔、上桥臂驱动栅极铜箔、上桥臂驱动源极铜箔、下桥臂驱动栅极铜箔、下桥臂驱动源极铜箔均为以纵向对称中心线为对称中心的镜像对称式形状；

所述第一功率芯片和第二功率芯片设置在正极铜箔处，所述第三功率芯片和第四功率芯片设置在交流铜箔处，且第一功率芯片和第二功率芯片以纵向对称中心线为对称中心镜像对称布置，所述第三功率芯片和第四功率芯片以纵向对称中心线为对称中心镜像对称布置。

在第一个技术方案中，作为优选的，所述正极铜箔焊接有两组正极端子，两组所述正极端子以纵向对称中心线为对称中心的镜像对称式布置；所述交流铜箔焊接有两组交流端子，两组所述交流端子以纵向对称中心线为对称中心的镜像对称式布置。

在第一个技术方案中，作为优选的，所述上桥臂驱动栅极铜箔焊接有上桥臂驱动栅极端子，所述上桥臂驱动源极铜箔焊接有上桥臂驱动源极端子，所述下桥臂驱动栅极铜箔焊接有下桥臂驱动栅极端子，所述下桥臂驱动源极铜箔焊接有下桥臂驱动源极端子，且所述上桥臂驱动栅极端子、上桥臂驱动源极端子、下桥臂驱动栅极端子和下桥臂驱动源极端子均焊接在纵向对称中心线上。

在第一个技术方案中，作为优选的，所述第一功率芯片、第二功率芯片、第三功率芯片和第四功率芯片的驱动信号连接均采用了Kelvin结构。

在第一个技术方案中，作为优选的，所述第一功率芯片的源极通过第一功率键合线连接到交流铜箔上，第二功率芯片的源极通过第二功率键合线连接到交流铜箔上；第一功率芯片的源极通过上桥臂第三驱动键合线连接到上桥臂驱动源极铜箔上，第二功率芯片的源极通过上桥臂第四驱动键合线连接到上桥臂驱动源极铜箔上；

第三功率芯片的源极通过第三功率键合线连接到负极铜箔上，第四功率芯片的源极通过第四功率键合线连接到负极铜箔上；第三功率芯片的源极通过下桥臂第三驱动键合线连接到下桥臂驱动源极铜箔上，第四功率芯片的源极通过下桥臂第四驱动键合线连接到下桥臂驱动源极铜箔上。

在第一个技术方案中，作为优选的，所述正极铜箔具有对应上桥臂驱动栅极铜箔和上桥臂驱动源极铜箔的缺口，所述上桥臂驱动源极铜箔为“山”字形结构，所述上桥臂驱动栅极铜箔为“品”字形结构；

所述交流铜箔具有对应下桥臂驱动栅极铜箔和下桥臂驱动源极铜箔的缺口，所述下桥臂驱动源极铜箔为“山”字形结构，所述下桥臂驱动栅极铜箔为“品”字形结构。

在第一个技术方案中，作为优选的，所述覆铜陶瓷基板为氮化铝覆铜陶瓷基板，该覆铜陶瓷基板的背面通过其表面的下层铜箔直接与散热器相连，以提高散热性能。

在第一个技术方案中，作为优选的，所述下层铜箔的四周边缘刻蚀有均匀且等间距布置的Dimple孔。

在第二个技术方案中，一种功率半导体模块的封装方法，封装如在第一个技术方案中任一项所述的功率半导体模块的封装结构，

根据拟封装的功率模块的结构制备相应的覆铜陶瓷基板，刻蚀所述覆铜陶瓷基板的正面金属层和底面金属层，之后进行表面处理；

采用第一焊料将功率芯片、热敏电阻焊接到所述覆铜陶瓷基板的对应位置上；

将功率芯片的顶部电极与所述覆铜陶瓷基板的相应金属层通过引线键合工艺进行电连接；

采用第二焊料将针式端子焊接至覆铜陶瓷基板对应的铜箔上；

将外壳粘接在覆铜陶瓷基板，注入硅凝胶并抽真空，通过加热或室温静置使硅凝胶固化。

使用本发明的有益效果是：

1、根据本发明提出的封装结构，通过优化金属层图案、芯片布局、端子布局的方式使得并联芯片的对称布局，实现了并联芯片换流回路的路径长度一致，从而实现了换流回路寄生参数的一致性；并联芯片换流回路的完全对称，使得各功率半导体芯片的工作状况(工作电压、电流、温度等)和使用寿命保持一致；通过各金属层图案优化、功率芯片的紧凑布局、端子的位置设置，实现了较小的换流回路路径长度，减小了半桥电路中主功率换流回路的寄生电感值，有助于降低功率半导体芯片的关断过电压和开关震荡。

2、此外驱动回路采用Kelvin连接方式，降低共源电感，有助于减小主功率回路和驱动回路的电磁耦合。

3、同时驱动端子到并联芯片的距离一致，可以实现并联芯片驱动特性的一致性。

4、根据本发明实施例的封装结构，通过采用氮化铝(AlN)覆铜陶瓷基板，且直接与散热器相连的方式，可以有效提高散热性能。

5、此外覆铜陶瓷基板的铜箔边缘刻蚀了Dimple孔，用于释放应力，有助于提高功率模块在应用中经受热应力循环下的寿命。

附图说明

图1是本发明实施例的覆铜陶瓷基板的结构的侧视示意图。

图2是本发明实施例的覆铜陶瓷基板的结构的俯视示意图。

图3是本发明实施例的覆铜陶瓷基板的结构的后视示意图。

图4是本发明实施例的半桥模块的内部结构示意图。

图5是本发明实施例的半桥模块的顶视图。

图6是本发明实施例的半桥模块的外部视图。

图7是本发明实施例提出的半桥模块的电路拓扑图。

图8是本发明实施例提供的封装方法的流程示意图。

附图标记包括：

1-覆铜陶瓷基板、2-陶瓷基板、3-下层铜箔、4-下层铜箔边沿的Dimple孔、5-上层铜箔边沿的Dimple孔、6-正极铜箔、7-交流铜箔、8-负极铜箔、9-第一热敏电阻铜箔、10-第二热敏电阻铜箔、11-上桥臂驱动栅极铜箔、12-上桥臂驱动源极铜箔、13-下桥臂驱动栅极铜箔、14-下桥臂驱动源极铜箔、15-阻焊层、16-第一MOSFET芯片、17-第二MOSFET芯片、18-第三MOSFET芯片、19-第四MOSFET芯片、20-热敏电阻、21-正极端子、22-交流端子、23-负极端子、24-上桥臂驱动栅极端子、25-上桥臂驱动源极端子、26-下桥臂驱动栅极端子、27-下桥臂驱动源极端子、28-第一热敏电阻的端子、29-第二热敏电阻的端子、30-第一功率键合线、31-第二功率键合线、32-第三功率键合线、33-第四功率键合线、34a-上桥臂第一驱动键合线、34b-上桥臂第二驱动键合线、35a-上桥臂第三驱动键合线、35b-上桥臂第四驱动键合线、36a-下桥臂第一驱动键合线、36b-下桥臂第二驱动键合线、37a-下桥臂第三驱动键合线、37b-下桥臂第四驱动键合线、38-外壳、39-针孔、40-金属弹片、41-灌封胶、42-灌胶孔、43-上桥臂、44-下桥臂。

具体实施方式

为使本技术方案的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式，对本技术方案进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而不是要限制本技术方案的范围。

本发明提出一种功率半导体模块的封装结构，包括覆铜陶瓷基板11，该覆铜陶瓷基板1正面具有正极铜箔6、交流铜箔7、负极铜箔8、上桥臂驱动栅极铜箔11、上桥臂驱动源极铜箔12、下桥臂驱动栅极铜箔13、下桥臂驱动源极铜箔14、通过正极铜箔6相互并联的第一功率芯片和第二功率芯片、以及通过交流铜箔7相互并联的第三功率芯片和第四功率芯片，

正极铜箔6的主体、交流铜箔7、负极铜箔8、上桥臂驱动栅极铜箔11、上桥臂驱动源极铜箔12、下桥臂驱动栅极铜箔13、下桥臂驱动源极铜箔14均为以纵向对称中心线为对称中心的镜像对称式形状；

第一功率芯片和第二功率芯片设置在正极铜箔6处，第三功率芯片和第四功率芯片设置在交流铜箔7处，且第一功率芯片和第二功率芯片以纵向对称中心线为对称中心镜像对称布置，第三功率芯片和第四功率芯片以纵向对称中心线为对称中心镜像对称布置。

正极铜箔6焊接有两组正极端子，两组正极端子以纵向对称中心线为对称中心的镜像对称式布置；交流铜箔7焊接有两组交流端子，两组交流端子以纵向对称中心线为对称中心的镜像对称式布置。

上桥臂驱动栅极铜箔11焊接有上桥臂驱动栅极端子24，上桥臂驱动源极铜箔12焊接有上桥臂驱动源极端子25，下桥臂驱动栅极铜箔13焊接有下桥臂驱动栅极端子26，下桥臂驱动源极铜箔14焊接有下桥臂驱动源极端子27，且上桥臂驱动栅极端子24、上桥臂驱动源极端子25、下桥臂驱动栅极端子26和下桥臂驱动源极端子27均焊接在纵向对称中心线上。

第一功率芯片、第二功率芯片、第三功率芯片和第四功率芯片的驱动信号连接均采用了Kelvin结构。

第一功率芯片的源极通过第一功率键合线30连接到交流铜箔7上，第二功率芯片的源极通过第二功率键合线31连接到交流铜箔7上；第一功率芯片的源极通过上桥臂的上桥臂第三驱动键合线35a连接到上桥臂驱动源极铜箔12上，第二功率芯片的源极通过上桥臂第四驱动键合线35b连接到上桥臂驱动源极铜箔12上；

第三功率芯片的源极通过第三功率键合线32连接到负极铜箔8上，第四功率芯片的源极通过第四功率键合线34连接到负极铜箔8上；第三功率芯片的源极通过下桥臂第三驱动键合线37a连接到下桥臂驱动源极铜箔14上，第四功率芯片的源极通过下桥臂第四驱动键合线37b连接到下桥臂驱动源极铜箔14上。

正极铜箔6具有对应上桥臂驱动栅极铜箔11和上桥臂驱动源极铜箔12的缺口，上桥臂驱动源极铜箔12为“山”字形结构，上桥臂驱动栅极铜箔11为“品”字形结构；

交流铜箔7具有对应下桥臂驱动栅极铜箔13和下桥臂驱动源极铜箔14的缺口，下桥臂驱动源极铜箔14为“山”字形结构，下桥臂驱动栅极铜箔13为“品”字形结构。

覆铜陶瓷基板1为氮化铝覆铜陶瓷基板1，该覆铜陶瓷基板1的背面通过其表面的下层铜箔3直接与散热器相连，以提高散热性能。

下层铜箔3的四周边缘刻蚀有均匀且等间距布置的下层铜箔边沿的Dimple孔4。

以下通过实施例1详细说明本封装结构。

实施例1

覆铜陶瓷基板1、焊接在覆铜陶瓷基板1上的功率半导体芯片(16、17、18、19)、用于连接功率半导体芯片表面电极的键合线(第一功率键合线30、第二功率键合31、第三功率键合线32、第四功率键合线33、上桥臂第一驱动键合线34a、上桥臂第二驱动键合线34b、上桥臂第三驱动键合线35a、上桥臂第四驱动键合线35b、3下桥臂第一驱动键合线36a、下桥臂第二驱动键合线36b、下桥臂第三驱动键合线37a、下桥臂第四驱动键合线37b)、焊接在覆铜陶瓷基板1上的针式端子(正极端子21a、21b、21c、21d、交流端子22a、22b、22c、22d、负极端子23a、23b、23c、23d、上桥臂驱动栅极端子24、上桥臂驱动源极端子25、下桥臂驱动栅极端子26、下桥臂驱动源极端子27、第一热敏电阻的端子28、第二热敏电阻的端子29)、焊接在覆铜陶瓷基板1上的热敏电阻20、外壳38、灌封胶41组成。

如图1-图3所示，覆铜陶瓷基板1为三层结构，上层下层都是导体层，中间层是陶瓷基板2。上层导体层通过刻蚀形成多个独立的导体层，与功率芯片、键合线、端子等一起构成电路拓扑。中间层的陶瓷基板2起绝缘和导热作用。下层铜箔3一般通过热界面材料与散热器连接，起导热作用。本实施例中，导体层为高导无氧铜，以下简称铜箔，铜箔表面可以通过电镀处理防氧化。中间层的陶瓷基板2，一般可选氧化铝、氮化铝、掺杂氧化锆的氧化铝、氮化硅等陶瓷材料。本实施例中，为了提高散热性能，陶瓷基板2选择导热系数最高的氮化铝陶瓷。上层铜箔的部分铜箔角落处刻蚀有上层铜箔边沿的Dimple孔5，下层铜箔3距离边缘一定距离处也刻蚀了一圈下层铜箔边沿的Dimple孔4，上层铜箔也具有一些上层铜箔边沿的Dimple孔5，刻蚀的Dimple孔(4、5)有助于释放铜箔边缘的热应力，提高可靠性。

上层铜箔、下层铜箔3的外边沿距离陶瓷基板2边缘有一定距离，该距离根据模块的耐压要求确定，本实施例中，上层铜箔最外边沿距离陶瓷基板2边缘设置为1.9mm，下层铜箔3最外边沿距离陶瓷基板2边缘设置为0.55mm。上层铜箔通过加工形成电路图案，起导电和传热作用。本实施案例中，上层铜箔上有阻焊层15，起到防止焊料融化后外溢的效果。

上层铜箔由正极铜箔6、交流铜箔7、负极铜箔8、第一热敏电阻铜箔9、第二热敏电阻铜箔10、上桥臂驱动栅极铜箔11、上桥臂驱动源极铜箔12、下桥臂驱动栅极铜箔13、下桥臂驱动源极铜箔14组成。

如图4、图5所示，本实施例提出的半桥电路由上桥臂43和下桥臂44串联组成，上桥臂和下桥臂可以是IGBT、MOSFET、Diode等功率半导体芯片，本实施例中上下桥臂均由MOSFET芯片组成。上桥臂43由第一MOSFET芯片16和第二MOSFET芯片17并联组成，下桥臂44由第三MOSFET芯片18和第四MOSFET芯片19并联组成。连接功率半导体芯片表面电极的键合线材料有铜、铝、金等导体材料，本实施例中，键合线选择成本低、应用最多的铝键合线。

第一MOSFET芯片16和第二MOSFET芯片17的漏极均焊接在正极铜箔6上，针式正极端子(21a、21b、21c、21d)均焊接在正极铜箔6上，由此第一MOSFET芯片16和第二MOSFET芯片17的漏极通过正极铜箔6和针式正极端子(21a、21b、21c、21d)得以与外部电路实现连接。第一MOSFET芯片16的源极通过第一功率键合线30连接到交流铜箔7上，第二MOSFET芯片17的源极通过第二功率键合线31连接到交流铜箔7上。第一MOSFET芯片16的栅极通过上桥臂第一驱动键合线34a连接到上桥臂驱动栅极铜箔11上，第二MOSFET芯片17的栅极通过上桥臂第二驱动键合线34b连接到上桥臂驱动栅极铜箔11上。第一MOSFET芯片16的源极通过上桥臂第三驱动键合线35a连接到上桥臂驱动源极铜箔12上，第二MOSFET芯片17的源极通过上桥臂第四驱动键合线35b连接到上桥臂驱动源极铜箔12上。

第三MOSFET芯片18和第四MOSFET芯片19的漏极均焊接在交流铜箔7上，针式交流端子(22a、22b、22c、22d)均焊接在交流铜箔7上，由此第三MOSFET芯片18和第四MOSFET芯片19的漏极通过交流铜箔7和针式交流端子(22a、22b、22c、22d)得以与外部电路实现连接。第三MOSFET芯片18的源极通过第三功率键合线32连接到负极铜箔8上，第四MOSFET芯片19的源极通过第四功率键合线33连接到负极铜箔8上。第三MOSFET芯片18的栅极通过下桥臂第一驱动键合线36a连接到下桥臂驱动栅极铜箔13上，第四MOSFET芯片19的栅极通过下桥臂第二驱动键合线36b连接到下桥臂驱动栅极铜箔13上。第三MOSFET芯片18的源极通过下桥臂第三驱动键合线37a连接到下桥臂驱动源极铜箔14上，第四MOSFET芯片19的源极通过下桥臂第四驱动键合线37b连接到下桥臂驱动源极铜箔14上。

为了提高通流能力，功率键合线(第一功率键合线30、第二功率键合31、第三功率键合线32、第四功率键合线33)一般由多根粗键合线并联组成，本实施例中功率键合线(第一功率键合线30、第二功率键合31、第三功率键合线32、第四功率键合线33)各由8根15mil直径的铝键合线并联组成，实际应用可根据芯片上可键合的面积大小尽量选择多根键合线。本实施例中，考虑到芯片栅极尺寸较小，驱动键合线(上桥臂第一驱动键合线34a、上桥臂第二驱动键合线34b、上桥臂第三驱动键合线35a、上桥臂第四驱动键合线35b、3下桥臂第一驱动键合线36a、下桥臂第二驱动键合线36b、下桥臂第三驱动键合线37a、下桥臂第四驱动键合线37b)各由1根5mil直径的铝键合线组成。

为了提高端子的韧性，本实施例中选择带有缓冲部位的针式端子(正极端子21a、21b、21c、21d、交流端子22a、22b、22c、22d、负极端子23a、23b、23c、23d、上桥臂驱动栅极端子24、上桥臂驱动源极端子25、下桥臂驱动栅极端子26、下桥臂驱动源极端子27、第一热敏电阻的端子28、第二热敏电阻的端子29)，该针式端子中间有S型折弯部分，在外部应力下具有一定的缓冲效果。此外，为了提高端子在潮湿、霉菌、盐雾等恶略环境下的抗腐蚀性，本实施例中选用的针式端子表面镀金处理，还可选镀镍处理。

图6是本发明实施例的半桥模块的外部视图。外壳38由塑料壳体、塑料壳体上表面的若干针孔39、两侧的金属弹片(40a、40b)、灌胶孔42组成。外壳38底部粘接在覆铜陶瓷基板1上，焊接在覆铜陶瓷基板1上的针式端子(正极端子21a、21b、21c、21d、交流端子22a、22b、22c、22d、负极端子23a、23b、23c、23d、上桥臂驱动栅极端子24、上桥臂驱动源极端子25、下桥臂驱动栅极端子26、下桥臂驱动源极端子27、第一热敏电阻的端子28、第二热敏电阻的端子29)从外壳38顶部上的若干针孔39中伸出，外壳38内有保护模块内部件不受外界污染的硅凝胶41，外壳38两侧的金属弹片(40a、40b)用于连接底部散热器，外壳38顶部上留有用于注胶用的灌胶孔42。

图7是本发明实施例提供的封装结构对应的半桥电路示意图。

半桥电路的主功率换流回路：换流时瞬态电流从正极端子(21a、21b、21c、21d)流入正极铜箔6上，再通过正极铜箔6流入第一MOSFET芯片16和第二MOSFET芯片17的漏极，然后，瞬态电流再经过第一MOSFET芯片16和第二MOSFET芯片17的源极功率键合线(第一功率键合线30、第二功率键合31)流入交流铜箔7上，之后，瞬态电流再通过交流铜箔7流入第三MOSFET芯片18和第四MOSFET芯片19的漏极，然后，瞬态电流再经过第一MOSFET芯片16和第二MOSFET芯片17的源极功率键合线(第三功率键合线32、第四功率键合线33)流进负极铜箔8上，最后，瞬态电流通过负极铜箔8流到交流端子(22a、22b、22c、22d)上，最后流出模块。本实施例中，功率换流回路的路径经过优化后，换流回路的路径较短，并且功率端子采用多根针式端子并联，可以有效降低主功率换流回路的寄生电感，从而降低关断过程的过电压和降低开关损耗。

本实施例中，第一MOSFET芯片16和第二MOSFET芯片17左右对称，正极端子(21a、21b)和正极端子(21c、21d)左右对称；第三MOSFET芯片18和第四MOSFET芯片19左右对称，交流端子(22a、22b)和交流端子(22c、22d)左右对称；上桥臂驱动栅极端子24和上桥臂驱动源极端子25处于第一MOSFET芯片16和第二MOSFET芯片17的中间，距离第一MOSFET芯片16和第二MOSFET芯片17的距离相同；下桥臂驱动栅极端子26和下桥臂驱动源极端子27处于第三MOSFET芯片18和第四MOSFET芯片19的中间，距离第三MOSFET芯片18和第四MOSFET芯片19的距离相同；由此实现了上下桥臂并联芯片功率换流回路和驱动回路的对称性，可以提高并联芯片的均流特性。

本实施例中，MOSFET芯片(第一MOSFET芯片16、第二MOSFET芯片17、第三MOSFET芯片18和第四MOSFET芯片19)的驱动信号连接均采用了Kelvin结构：MOSFET芯片(第一MOSFET芯片16、第二MOSFET芯片17、第三MOSFET芯片18和第四MOSFET芯片19)的源极单独引出键合线与单独的信号端子连接起来。该连接方式可以有效降低换流回路的共源电感，降低MOSFET芯片主功率回路和驱动回路的耦合，提高开关速度，从而降低开关损耗。

实施例2

在第二个技术方案中，本实施例提出一种功率半导体模块的封装方法，封装如在实施例1中的功率半导体模块的封装结构，

根据拟封装的功率模块的结构制备相应的覆铜陶瓷基板，刻蚀覆铜陶瓷基板的正面金属层和底面金属层，之后进行表面处理；

采用第一焊料将功率芯片、热敏电阻焊接到覆铜陶瓷基板的对应位置上；

将功率芯片的顶部电极与覆铜陶瓷基板的相应金属层通过引线键合工艺进行电连接；

采用第二焊料将针式端子焊接至覆铜陶瓷基板对应的铜箔上；

将外壳粘接在覆铜陶瓷基板，注入硅凝胶并抽真空，通过加热或室温静置使硅凝胶固化。

以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本技术内容的思想，在具体实施方式及应用范围上可以作出许多变化，只要这些变化未脱离本发明的构思，均属于本专利的保护范围。

Claims (9)

1.一种功率半导体模块的封装结构，包括覆铜陶瓷基板，该覆铜陶瓷基板正面具有正极铜箔、交流铜箔、负极铜箔、上桥臂驱动栅极铜箔、上桥臂驱动源极铜箔、下桥臂驱动栅极铜箔、下桥臂驱动源极铜箔、通过正极铜箔相互并联的第一功率芯片和第二功率芯片、以及通过交流铜箔相互并联的第三功率芯片和第四功率芯片，其特征在于：

正极铜箔的主体、交流铜箔、负极铜箔、上桥臂驱动栅极铜箔、上桥臂驱动源极铜箔、下桥臂驱动栅极铜箔、下桥臂驱动源极铜箔均为以纵向对称中心线为对称中心的镜像对称式形状；

所述第一功率芯片和第二功率芯片设置在正极铜箔处，所述第三功率芯片和第四功率芯片设置在交流铜箔处，且第一功率芯片和第二功率芯片以纵向对称中心线为对称中心镜像对称布置，所述第三功率芯片和第四功率芯片以纵向对称中心线为对称中心镜像对称布置。

2.根据权利要求1所述的功率半导体模块的封装结构，其特征在于：所述正极铜箔焊接有两组正极端子，两组所述正极端子以纵向对称中心线为对称中心的镜像对称式布置；所述交流铜箔焊接有两组交流端子，两组所述交流端子以纵向对称中心线为对称中心的镜像对称式布置。

3.根据权利要求1所述的功率半导体模块的封装结构，其特征在于：所述上桥臂驱动栅极铜箔焊接有上桥臂驱动栅极端子，所述上桥臂驱动源极铜箔焊接有上桥臂驱动源极端子，所述下桥臂驱动栅极铜箔焊接有下桥臂驱动栅极端子，所述下桥臂驱动源极铜箔焊接有下桥臂驱动源极端子，且所述上桥臂驱动栅极端子、上桥臂驱动源极端子、下桥臂驱动栅极端子和下桥臂驱动源极端子均焊接在纵向对称中心线上。

4.根据权利要求1所述的功率半导体模块的封装结构，其特征在于：所述第一功率芯片、第二功率芯片、第三功率芯片和第四功率芯片的驱动信号连接均采用了Kelvin结构。

5.根据权利要求4所述的功率半导体模块的封装结构，其特征在于：所述第一功率芯片的源极通过第一功率键合线连接到交流铜箔上，第二功率芯片的源极通过第二功率键合线连接到交流铜箔上；第一功率芯片的源极通过上桥臂第三驱动键合线连接到上桥臂驱动源极铜箔上，第二功率芯片的源极通过上桥臂第四驱动键合线连接到上桥臂驱动源极铜箔上；

第三功率芯片的源极通过第三功率键合线连接到负极铜箔上，第四功率芯片的源极通过第四功率键合线连接到负极铜箔上；第三功率芯片的源极通过下桥臂第三驱动键合线连接到下桥臂驱动源极铜箔上，第四功率芯片的源极通过下桥臂第四驱动键合线连接到下桥臂驱动源极铜箔上。

6.根据权利要求1所述的功率半导体模块的封装结构，其特征在于：所述正极铜箔具有对应上桥臂驱动栅极铜箔和上桥臂驱动源极铜箔的缺口，所述上桥臂驱动源极铜箔为“山”字形结构，所述上桥臂驱动栅极铜箔为“品”字形结构；

所述交流铜箔具有对应下桥臂驱动栅极铜箔和下桥臂驱动源极铜箔的缺口，所述下桥臂驱动源极铜箔为“山”字形结构，所述下桥臂驱动栅极铜箔为“品”字形结构。

7.根据权利要求1所述的功率半导体模块的封装结构，其特征在于：所述覆铜陶瓷基板为氮化铝覆铜陶瓷基板，该覆铜陶瓷基板的背面通过其表面的下层铜箔直接与散热器相连，以提高散热性能。

8.根据权利要求7所述的功率半导体模块的封装结构，其特征在于：所述下层铜箔的四周边缘刻蚀有均匀且等间距布置的Dimple孔。

9.一种功率半导体模块的封装方法，封装如权利要求1-8任一项所述的功率半导体模块的封装结构，其特征在于：

根据拟封装的功率模块的结构制备相应的覆铜陶瓷基板，刻蚀所述覆铜陶瓷基板的正面金属层和底面金属层，之后进行表面处理；

采用第一焊料将功率芯片、热敏电阻焊接到所述覆铜陶瓷基板的对应位置上；

将功率芯片的顶部电极与所述覆铜陶瓷基板的相应金属层通过引线键合工艺进行电连接；

采用第二焊料将针式端子焊接至覆铜陶瓷基板对应的铜箔上；

将外壳粘接在覆铜陶瓷基板，注入硅凝胶并抽真空，通过加热或室温静置使硅凝胶固化。

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