CN219998213U - 功率半导体模块 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种功率半导体模块，包括：第一绝缘陶瓷基板，上层为金属箔片通过刻蚀的方式生成的图形层；芯片，芯片的背面烧结在第一绝缘陶瓷基板的图形层；第二缘陶瓷基板，下层为金属箔片通过刻蚀的方式生成的图形层；金属垫高块，金属垫高块的两侧分别通过烧结的方式与芯片的正面和第二缘陶瓷基板的图形层固定连接；功率端子和信号端子，与第一绝缘陶瓷基板的图形层固定连接；金属线；环氧塑封。本实用新型增大了金属垫高块与覆金属绝缘陶瓷基板的图形层的连接面积，增大了热能传导的扩散角，提升了散热效率，进而提高了模块功率密度。
Description
技术领域
本实用新型涉及半导体技术领域，具体涉及一种功率半导体模块。
背景技术
目前功率半导体模块在变频、逆变等领域应用广泛，但随着新能源汽车行业的崛起，现有的模块封装工艺无法满足车用领域的高集成度和高可靠性的要求，尤其是针对例如碳化硅等第三代半导体材料所生产的功率半导体芯片，需要使用能耐受更高工作温度的封装材料或散热效率更高的封装结构以应对更加苛刻的应用条件。
实用新型内容
本实用新型为解决上述技术问题，提供了一种功率半导体模块。
本实用新型采用的技术方案如下：
本实用新型提出了一种功率半导体模块，包括：第一绝缘陶瓷基板，所述第一绝缘陶瓷基板的上下层覆金属，且所述第一绝缘陶瓷基板的上层为金属箔片通过刻蚀的方式生成的图形层；芯片，所述芯片的背面烧结在所述第一绝缘陶瓷基板的图形层；第二缘陶瓷基板，所述第二绝缘陶瓷基板的上下层覆金属，所述第二绝缘陶瓷基板的下层为金属箔片通过刻蚀的方式生成的图形层；金属垫高块，所述金属垫高块的两侧分别通过烧结的方式与所述芯片的正面和第二缘陶瓷基板的图形层固定连接，其中，所述金属垫高块与第二绝缘陶瓷基板的图形层的连接面积大于与芯片的正面的连接面积；功率端子和信号端子，所述功率端子和信号端子与所述第一绝缘陶瓷基板的图形层固定连接；金属线，所述金属线通过超声焊接的方式将芯片的信号控制区和第一绝缘陶瓷基板的图形层固定连接；环氧塑封，所述环氧塑封通过热压注塑的方式填充第一绝缘陶瓷基板和第二缘陶瓷基板的空隙。。
本实用新型上述提出的功率半导体模块还具有如下附加技术特征：
具体地，所述功率端子和信号端子通过超声焊接、软钎焊或含银浆料烧结的方式与所述第一绝缘陶瓷基板的图形层固定连接。
进一步地，所述金属垫高块形状为倒立的棱台或圆台。
具体地，所述信号端子和功率端子由一体成型引线框架制成。
本实用新型的有益效果：
本实用新型通过金属垫高块不仅可以代替金属线形成更高可靠性的电气连接，而且可以将功率芯片产生的部分的热量通过热传导的方式向外进行热能传递，同时增大了金属垫高块与覆金属绝缘陶瓷基板的图形层的连接面积，增大了热能传导的扩散角，提升了散热效率，进而提高了模块功率密度。
附图说明
图1是根据本实用新型一个实施例的功率半导体模块侧向剖面结构示意图；
图2是根据本实用新型一个实施例的功率半导体模块正向剖面结构示意图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
图1是根据本实用新型一个实施例的功率半导体模块侧向剖面结构示意图，图2是根据本实用新型一个实施例的功率半导体模块正向剖面结构示意图。如图1-2所示，该功率半导体模块包括：第一绝缘陶瓷基板1、芯片2、金属垫高块3、第二缘陶瓷基板4、功率端子5、信号端子6、金属线7、环氧塑封8。
其中，第一绝缘陶瓷基板1上下层覆金属，且第一绝缘陶瓷基板1上层为金属箔片通过刻蚀的方式生成的图形层；芯片2的背面通过含银浆料烧结在第一绝缘陶瓷基板1的图形层；第二绝缘陶瓷基板3的上下层覆金属，第二绝缘陶瓷基板3的下层为金属箔片通过刻蚀的方式生成的图形层；金属垫高块3的两侧分别通过软钎焊或含银浆料烧结的方式与芯片2的正面和第二缘陶瓷基板4的图形层固定连接，其中，金属垫高块3与第二绝缘陶瓷基板3的图形层的连接面积大于与芯片2的正面的连接面积；功率端子5和信号端子6与第一绝缘陶瓷基板1的图形层固定连接；金属线7通过超声焊接的方式将芯片的信号控制区和第一绝缘陶瓷基板1的图形层固定连接；环氧塑封8通过热压注塑的方式填充第一绝缘陶瓷基板1和第二缘陶瓷基板4的空隙。
进一步地，在本实用新型的一个具体示例中，金属垫高块3的形状可以为倒立的棱台或圆台。功率端子5和信号端子6可以通过超声焊接、软钎焊或含银浆料烧结的方式与第一绝缘陶瓷基板的图形层固定连接。
具体地，金属垫高块3通过软钎焊或含银浆料烧结的方式同时与芯片2的正面和第二绝缘陶瓷基板3的图形层固定连接，以达到传输电流和传导热能的目的；金属线7通过超声焊接的方式将芯片2的信号控制区和第一绝缘陶瓷基板1的图形层固定连接，以达到传输控制信号的目的；环氧塑封材料8通过热压注塑的方式填充绝缘陶瓷基板的空隙以实现电气隔离和器件物理保护的作用。金属垫高块3形状为倒立的棱台或圆台，通常采用Cu、Mo、MoCu合金、AlSiC等制成，如图1所示，金属垫高块3与第二绝缘陶瓷基板3的图形层的连接面积大于与芯片2的正面的连接面积，从而增大了金属垫高块与覆金属绝缘陶瓷基板的图形层的连接面积，增大了热能传导的扩散角，提升了散热效率，进而提高了模块功率密度。
在本实用新型中，功率端子5和信号端子6在切金成型工序前是一体成型引线框架，这种方式大大降低了双面散热结构的封装难度，通常采用无氧铜等制成。
第一绝缘陶瓷基板1和第二缘陶瓷基板4的结构通常为三层，上下两层覆金属，通常采用裸铜、铜镀金或铜镀银等，并且其中有一层金属箔片通过刻蚀的方式生成设计的图形。中间一层为绝缘陶瓷材料，通常采用Al3O2、Si3N4、AlN等制成。
综上所述，根据本实用新型实施例的功率半导体模块，通过金属垫高块不仅可以代替金属线形成更高可靠性的电气连接，而且可以将功率芯片产生的部分的热量通过热传导的方式向外进行热能传递，同时增大了金属垫高块与覆金属绝缘陶瓷基板的图形层的连接面积，增大了热能传导的扩散角，提升了散热效率，进而提高了模块功率密度。
在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (4)
1.一种功率半导体模块，其特征在于，包括：
第一绝缘陶瓷基板，所述第一绝缘陶瓷基板的上下层覆金属，且所述第一绝缘陶瓷基板的上层为金属箔片通过刻蚀的方式生成的图形层；
芯片，所述芯片的背面烧结在所述第一绝缘陶瓷基板的图形层；
第二缘陶瓷基板，所述第二绝缘陶瓷基板的上下层覆金属，所述第二绝缘陶瓷基板的下层为金属箔片通过刻蚀的方式生成的图形层；
金属垫高块，所述金属垫高块的两侧分别通过烧结的方式与所述芯片的正面和第二缘陶瓷基板的图形层固定连接，其中，所述金属垫高块与第二绝缘陶瓷基板的图形层的连接面积大于与芯片的正面的连接面积；
功率端子和信号端子，所述功率端子和信号端子与所述第一绝缘陶瓷基板的图形层固定连接；
金属线，所述金属线通过超声焊接的方式将芯片的信号控制区和第一绝缘陶瓷基板的图形层固定连接；
环氧塑封，所述环氧塑封通过热压注塑的方式填充第一绝缘陶瓷基板和第二缘陶瓷基板的空隙。
2.根据权利要求1所述的功率半导体模块，其特征在于，所述功率端子和信号端子通过超声焊接、软钎焊或含银浆料烧结的方式与所述第一绝缘陶瓷基板的图形层固定连接。
3.根据权利要求1所述的功率半导体模块，其特征在于，所述金属垫高块形状为倒立的棱台或圆台。
4.根据权利要求1所述的功率半导体模块，其特征在于，所述信号端子和功率端子由一体成型引线框架制成。
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