CN220400571U - 一种散热型功率模块封装结构 - Google Patents
一种散热型功率模块封装结构 Download PDFInfo
- Publication number
- CN220400571U CN220400571U CN202322010964.1U CN202322010964U CN220400571U CN 220400571 U CN220400571 U CN 220400571U CN 202322010964 U CN202322010964 U CN 202322010964U CN 220400571 U CN220400571 U CN 220400571U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- chip
- copper
- dcb
- heat dissipation
- clad layer
- 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
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 title claims abstract description 32
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 27
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims abstract description 9
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 claims description 14
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 12
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims description 6
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 6
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000008393 encapsulating agent Substances 0.000 claims description 4
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims description 3
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 3
- 238000002788 crimping Methods 0.000 claims description 3
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 claims description 2
- 238000012536 packaging technology Methods 0.000 abstract description 6
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 abstract description 4
- 239000000945 filler Substances 0.000 abstract description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 4
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000001680 brushing effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000011900 installation process Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 238000012858 packaging process Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
本实用新型涉及模块封装技术领域，具体提供了一种散热型功率模块封装结构，包括：双面覆铜DCB陶瓷基板，第一功率芯片和第二功率芯片，多个弹性插针以及封胶体，包覆双面覆铜DCB陶瓷基板、第一功率芯片、第二功率芯片和多个弹性插针；本实用新型采用集成化无外框封装技术将多个芯片和其他功能组件集成在一个封装内，形成一个紧凑的模块，大大减少芯片在电路板上的占用空间，还通过选用异形插针作为连接电极，可以提供稳定的电气连接和机械支撑，提高连接的可靠性和稳定性；封装树脂填料有效地减轻芯片和基板因热膨胀系数不匹配产生热应力的影响，降低芯片损坏和失效的风险，并提高芯片的散热效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及模块封装技术领域，尤其涉及一种散热型功率模块封装结构。
背景技术
在封装技术领域中，芯片封装在封装技术领域中扮演重要角色。它为半导体集成电路芯片提供外壳，并具备多重功能：安放、固定、密封和保护芯片，同时增强其电热性能。此外，芯片封装还充当连接芯片内部世界与外部电路的桥梁。芯片上的节点通过导线与封装外壳的引脚相连，而这些引脚再通过印制板上的导线与其他器件建立连接。鉴于集成电路追求小型化和微型化的发展趋势，为了适应这一需求并减少芯片在电路板上的占用面积，需要对芯片封装进行调整，以提供更多空间来布置电子元器件。目前，单管封装存在电气参数不一致的问题，给产品构成和长期稳定性带来了复杂性影响，同时，电路封装过程芯片和基板由于热膨胀系数不匹配可能产生热应力，影响电路的性能和稳定性；而当前的市场发展趋势要求器件小型化和集成化，并提高电气稳定特性。因此，需要对封装技术进行优化，确保产品长期稳定运行，并满足小型化、集成化的需求，同时降低成本。
为了解决上述问题，本实用新型提出了一种散热型功率模块封装结构。
实用新型内容
针对现有技术中所存在的不足，本实用新型提供了一种散热型功率模块封装结构，能够解决单管封装电气参数不一致，产品构成复杂以及产品长期运行不够稳定的问题。
本实用新型的实施例提供了一种散热型功率模块封装结构，其包括：
双面覆铜DCB陶瓷基板，所述双面覆铜DCB陶瓷基板包括第一DCB覆铜层、第二DCB覆铜层和陶瓷层，所述第一DCB覆铜层设置于陶瓷层的平面上，所述第二DCB覆铜层设置于陶瓷层的底部平面上，且所述第二DCB覆铜层的外侧作为封装外壳；
双面覆铜DCB陶瓷基板，所述双面覆铜DCB陶瓷基板包括第一DCB覆铜层、第二DCB覆铜层和陶瓷层，所述陶瓷层设置于第一DCB覆铜层和第二DCB覆铜层之间；
第一功率芯片和第二功率芯片，所述第一功率芯片和第二功率芯片设置于所述第一DCB覆铜层上，所述第一功率芯片和第二功率芯片电连接，所述第一功率芯片还与第一DCB覆铜层电连接；
多个弹性插针，所述弹性插针通过粘接方式设置于所述第一DCB覆铜层上；以及
封胶体，包覆所述双面覆铜DCB陶瓷基板、第一功率芯片、第二功率芯片和多个弹性插针。
优选地，所述第二DCB覆铜层的外侧作为封装外壳，所述第一功率芯片和第二功率芯片通过焊料以真空回流的方式焊接至第一DCB覆铜层。
优选地，所述第一功率芯片和第二功率芯片通过键合引线电连接，所述第一功率芯片还与第一DCB覆铜层通过键合引线电连接。
优选地，所述弹性插针包括插针顶部、插针弹性构建和插针底座，所述插针底座通过焊料粘接至第一DCB覆铜层。
优选地，所述封胶体的厚度不超过所述插针弹性构建，所述封胶体为封装树脂。
优选地，所述焊料为锡膏或纳米银焊膏。
优选地，还包括固定柱，所述固定柱包括第一端、第二端和过渡端，所述第一端和第二端呈螺纹状，所述固定柱的过渡端为铜柱柱体。
优选地，还包括电路板，每一所述弹性插针的插针顶部均贯穿焊接在所述电路板上。
优选地，还包括散热器，所述散热器通过压接的方式连接至所述第二DCB覆铜层的外侧，所述固定柱的第一端穿插到散热器上，所述固定柱的第二端穿插到电路板上，并分别用螺丝固定第一端和第二端带有螺纹状的螺纹端头。
优选地，所述第一功率芯片为IGBT芯片，所述第二功率芯片为续流二极管FRD芯片。
相比于现有技术，本实用新型具有如下有益效果：采用集成化无外框封装技术将多个芯片和其他功能组件集成在一个封装内，形成一个紧凑的模块，共享相同的环境条件和散热设计，使得功率模块内部各个单管之间的电气更加一致，减少性能差异并提高产品的长期运行稳定性，大大减小芯片封装的尺寸，从而减少芯片在电路板上的占用空间，为其他电子元器件的布置提供更多的空间；同时，选用的连接电极为异形插针，其弹性构建使得插针具有良好的弹性和弹性恢复性，提供稳定的电气连接和机械支撑，有助于减少插针与电路板之间不良接触现象，简化安装过程并提高连接的可靠性和稳定性；此外，采用封装树脂作为填充料以固定芯片和其他组件，为其提供良好的固定和支撑，并有效地减轻芯片和基板由于热膨胀系数不匹配产生热应力的影响，从而降低了芯片的损坏和失效的风险，封装树脂良好的热传导性能，提高了芯片的散热效率。
附图说明
图1为本实用新型实施例提供的一种散热型功率模块封装结构的封装模块整体结构示意图；
图2为本实用新型实施例提供的一种散热型功率模块封装结构的封装模块的剖面图；
图3为本实用新型实施例提供的一种散热型功率模块封装结构的安装结构示意图；
图4为本实用新型实施例提供的一种散热型功率模块封装结构中弹性插针的结构示意图；
图5为本实用新型实施例提供的一种散热型功率模块封装结构中固定柱的结构示意图。
上述附图中：100、双面覆铜DCB陶瓷基板；101、陶瓷层；102、第一DCB覆铜层；103、第二DCB覆铜层；200、第一功率芯片；300、第二功率芯片；400、弹性插针；401、插针顶部；402、插针弹性构建；403、插针底座；500、封胶体；600、键合引线；700、焊料层；10、功率模块；20、电路板；30、散热器；40、固定柱；41、铜柱柱体；42、螺纹端头。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本实用新型的技术方案，但本实用新型的保护范围不局限于以下所述。
为了使本实用新型的目的，技术方案及优点更加清楚明白，结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型，即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。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。
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。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
而且，术语“包括”，“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程，方法，物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程，方法，物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程，方法，物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以下结合实施例对本实用新型的特征和性能作进一步的详细描述
图1为一种散热型功率模块封装结构的封装模块整体结构示意图，图2为本实用新型实施例提供的一种散热型功率模块封装结构的封装模块的剖面图；如图1和图2所示，包括：双面覆铜DCB陶瓷基板100，双面覆铜DCB陶瓷基板100包括第一DCB覆铜层102、第二DCB覆铜层103和陶瓷层101，陶瓷层101设置于第一DCB覆铜层102和第二DCB覆铜层103之间；第一功率芯片200和第二功率芯片300，第一功率芯片200和第二功率芯片300设置于第一DCB覆铜层102上，第一功率芯片200和第二功率芯片300电连接，第一功率芯片200还与第一DCB覆铜层102电连接；多个弹性插针400，弹性插针400通过粘接方式设置于第一DCB覆铜层102上；以及封胶体500，包覆双面覆铜DCB陶瓷基板100、第一功率芯片200、第二功率芯片300和多个弹性插针400。
优选地，第二DCB覆铜层103的外侧作为封装外壳，第一功率芯片200和第二功率芯片300通过焊料以真空回流的方式焊接至第一DCB覆铜层102。
优选地，第一功率芯片200和第二功率芯片300通过键合引线600电连接，第一功率芯片200还与第一DCB覆铜层102通过键合引线600电连接。
优选地，第一功率芯片200为IGBT芯片，第二功率芯片300为续流二极管FRD芯片
可以理解的是，双面覆铜DCB陶瓷基板100包括第一DCB覆铜层102、第二DCB覆铜层103和陶瓷层101；陶瓷层101具有优异的绝缘性能、热稳定性和机械强度，可用于高温、高功率和高频率的电子应用，在陶瓷基板的两个表面上覆盖一层铜，且铜层直接键合到陶瓷层101上，可以在陶瓷基板上实现双面布线，使电子元件可以在两个覆铜层表面上进行电路连接。
从图中可以看出，本实施例提出的封装模块结构设置有4个IGBT芯片和4个续流二极管FRD芯片，本实用新型采用集成化无外框封装技术将多个芯片和其他功能组件集成在一个封装内，形成一个紧凑的模块，共享相同的环境条件和散热设计，使得功率模块内部各个单管之间的电气更加一致，减少性能差异并提高产品的长期运行稳定性；同时还大大减小芯片封装的尺寸，从而减少芯片在电路板上的占用空间，为其他电子元器件的布置提供更多的空间。
图4为一种散热型功率模块封装结构中弹性插针400的结构示意图，如图4所示，弹性插针400包括插针顶部401、插针弹性构建402和插针底座403，插针底座403通过焊料粘接至第一DCB覆铜层102。
需要说明的是，本实用新型选用的连接电极为异形插针，其弹性构建使得插针具有良好的弹性和弹性恢复性，提供稳定的电气连接和机械支撑，有助于减少插针与电路板之间不良接触现象，提高连接的可靠性和稳定性；此外，通过刷覆纳米银焊膏的方式使得插针底座403与第一DCB覆铜层102粘接，纳米银颗粒能够填充插针底座403和第一DCB覆铜层102之间的微小间隙，形成良好的电气连接和机械粘接，插针不需要额外的机械固定装置减少了安装步骤和组件。
优选地，封胶体500的厚度不超过插针弹性构建，封胶体500为封装树脂。
需要说明的是，本方案采用的封装树脂作为填充料以固定芯片和其他组件，为芯片、基板和弹性插针等组件提供良好的固定和支撑；同时，封装树脂填料的充分填注可以填满芯片和基板之间的空隙，形成一个连续的结构，有效地减轻芯片和基板由于热膨胀系数不匹配产生热应力的影响，从而降低了芯片的损坏和失效的风险，以及封装树脂良好的热传导性能，提高了芯片的散热效率。
如图5所示，图5为一种散热型功率模块封装结构中固定柱的结构示意图，固定柱40包括第一端、第二端和过渡端，第一端和第二端呈螺纹状，固定柱40的过渡端为铜柱柱体41。
如图3所示，图3为一种散热型功率模块封装结构的安装结构示意图，每一弹性插针400的插针顶部401均贯穿焊接在电路板20上；散热器30通过压接的方式连接至第二DCB覆铜层103的外侧，固定柱40的第一端穿插到散热器30上，固定柱40的第二端穿插到电路板20上，并分别用螺丝固定第一端和第二端带有螺纹状的螺纹端头42。
需要说明的是，还通过在第二DCB覆铜层103一侧压接散热器30提高功率模块10的散热效果，将功率模块10上的弹性插针400贯穿焊接在电路板20上，电路板20通过固定柱40与散热器30连接时，给到模块一定的压力，使弹性插针400发生形变，插针的弹力使功率模块10与散热器30紧密贴合。
相对于传统的多个单管串并联方式，使用具有弹性和形变特性的插针可以通过向其施加一定压力实现功率模块与散热器的紧密贴合，无需进行传统的散热器打孔和固定工序。既可以减少固定工序和简化装配过程，还能节省安装时间和劳动力，从而提高效率。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种散热型功率模块封装结构，其特征在于，包括：
双面覆铜DCB陶瓷基板，所述双面覆铜DCB陶瓷基板包括第一DCB覆铜层、第二DCB覆铜层和陶瓷层，所述陶瓷层设置于第一DCB覆铜层和第二DCB覆铜层之间；
第一功率芯片和第二功率芯片，所述第一功率芯片和第二功率芯片设置于所述第一DCB覆铜层上，所述第一功率芯片和第二功率芯片电连接，所述第一功率芯片还与第一DCB覆铜层电连接；
多个弹性插针，所述弹性插针通过粘接方式设置于所述第一DCB覆铜层上；以及
封胶体，包覆所述双面覆铜DCB陶瓷基板、第一功率芯片、第二功率芯片和多个弹性插针。
2.根据权利要求1所述的一种散热型功率模块封装结构，其特征在于，所述第二DCB覆铜层的外侧作为封装外壳，所述第一功率芯片和第二功率芯片通过焊料以真空回流的方式焊接至第一DCB覆铜层。
3.根据权利要求1所述的一种散热型功率模块封装结构，其特征在于，所述第一功率芯片和第二功率芯片通过键合引线电连接，所述第一功率芯片还与第一DCB覆铜层通过键合引线电连接。
4.根据权利要求2所述的一种散热型功率模块封装结构，其特征在于，所述弹性插针包括插针顶部、插针弹性构建和插针底座，所述插针底座通过焊料粘接至第一DCB覆铜层。
5.根据权利要求4所述的一种散热型功率模块封装结构，其特征在于，所述封胶体的厚度不超过所述插针弹性构建，所述封胶体为封装树脂。
6.根据权利要求4所述的一种散热型功率模块封装结构，其特征在于，所述焊料为锡膏或纳米银焊膏。
7.根据权利要求1所述的一种散热型功率模块封装结构，其特征在于，还包括固定柱，所述固定柱包括第一端、第二端和过渡端，所述第一端和第二端呈螺纹状，所述固定柱的过渡端为铜柱柱体。
8.根据权利要求4所述的一种散热型功率模块封装结构，其特征在于，还包括电路板，每一所述弹性插针的插针顶部均贯穿焊接在所述电路板上。
9.根据权利要求7所述的一种散热型功率模块封装结构，其特征在于，还包括散热器，所述散热器通过压接的方式连接至所述第二DCB覆铜层的外侧，所述固定柱的第一端穿插到散热器上，所述固定柱的第二端穿插到电路板上，并分别用螺丝固定第一端和第二端带有螺纹状的螺纹端头。
10.根据权利要求1-9任一项所述的一种散热型功率模块封装结构，其特征在于，所述第一功率芯片为IGBT芯片，所述第二功率芯片为续流二极管FRD芯片。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202322010964.1U CN220400571U (zh) | 2023-07-28 | 2023-07-28 | 一种散热型功率模块封装结构 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202322010964.1U CN220400571U (zh) | 2023-07-28 | 2023-07-28 | 一种散热型功率模块封装结构 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN220400571U true CN220400571U (zh) | 2024-01-26 |
Family
ID=89615226
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202322010964.1U Active CN220400571U (zh) | 2023-07-28 | 2023-07-28 | 一种散热型功率模块封装结构 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN220400571U (zh) |
-
2023
- 2023-07-28 CN CN202322010964.1U patent/CN220400571U/zh active Active
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11605609B2 (en) | Ultra-thin embedded semiconductor device package and method of manufacturing thereof | |
| JP4634498B2 (ja) | 電力用半導体モジュール | |
| US8916958B2 (en) | Semiconductor package with multiple chips and substrate in metal cap | |
| JP5383621B2 (ja) | パワー半導体装置 | |
| US7859079B2 (en) | Power semiconductor device | |
| US20100134979A1 (en) | Power semiconductor apparatus | |
| CN111696936A (zh) | 一种集成散热器的功率模块及其制作方法 | |
| CN220400571U (zh) | 一种散热型功率模块封装结构 | |
| JP2003218317A (ja) | 半導体電力変換装置 | |
| JP4208490B2 (ja) | 半導体電力用モジュール及びその製造方法 | |
| CN220367917U (zh) | 一种功率模块封装结构 | |
| JP3156630B2 (ja) | パワー回路実装ユニット | |
| CN115579346B (zh) | 功率模块的连接结构、封装结构以及制作工艺 | |
| JP3297959B2 (ja) | 半導体装置 | |
| JPH1098127A (ja) | 表面実装用半導体パッケージ | |
| CN205016516U (zh) | 半导体装置和电子设备 | |
| CN213601858U (zh) | 一种芯片电极焊接互联密集型封装结构 | |
| CN215815865U (zh) | 一种半导体模块及封装结构 | |
| CN220556592U (zh) | 一种dpim三相整流模块 | |
| CN218827089U (zh) | 一种车用级压接功率模块 | |
| CN218499477U (zh) | 一种光伏接线盒用二极管封装结构 | |
| CN218783027U (zh) | 一种功率器件与电子设备 | |
| CN221057406U (zh) | 一种具有银浆烧结层的功率模块 | |
| JP2000031194A (ja) | ボンディングワイヤおよび半導体装置 | |
| CN219350219U (zh) | 高压功率模块 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |