[发明专利]功率模块封装和具有该功率模块封装的系统模块

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求以申请日为2011年6月17日，名称为“Power Module Package and System Module Having The Same（功率模块封装和具有该功率模块封装的系统模块）”的韩国专利申请No.10-2011-0058920为优先权，该申请的全部内容在此作为参考结合于本申请。

技术领域

本发明涉及功率模块封装和具有该功率模块封装的系统模块。

背景技术

由于全世界能源消耗的增加，人们已经开始对如何有效地利用有限的能源表现出了极大的兴趣。因此，采用智能功率模块（IPM）以高效地转换能量的转换器在现有家用电器和工业设备中得到了加速应用。随着功率模块的广泛应用，市场要求所需产品具有高集成度和小型化。因此，功率设备和控制设备中设置在同一模块中的一体化功率模块应运而生。

通常，一体化功率模块分为功率设备（例如绝缘栅双极型晶体管（IGBT）和二极管）和控制设备（用于控制功率设备的运转）一起结合在引线框上然后成型的结构，引线框结合在陶瓷衬底上然后功率设备和控制设备结合在引线框上的结构，以及功率设备和控制设备结合在直接覆铜（direct bonding copper，DBC）衬底上的结构。

但是，如上所述，由于根据现有技术的一体式功率模块具有设置在一个模块中的功率设备和控制设备，功率设备和控制设备不会彼此隔热。因此，与功率设备相比，很可能在易受热和电损坏的控制设备中引起操作失败。另外，当在控制设备中发生操作失败时，由于只有控制设备不能维修和更换，需要整体替换模块，这会引起维护成本的增加。

发明内容

本发明致力于提供一种功率模块封装和具有该功率模块封装的系统模块，该功率模块封装具有只有控制设备能够选择性地更换的结构，该控制设备与功率设备相比易受热和电损坏。

本发明还致力于提供一种具有三维结构的功率模块封装，在三维结构中功率设备和控制设备彼此隔热。

根据本发明的一种优选实施方式，提供一种功率模块封装，该功率模块封装包括：第一衬底，该第一衬底具有安装在该第一衬底上的第一半导体芯片；以及第二衬底，该第二衬底具有安装在该第二衬底上的第二半导体芯片，所述第二衬底与所述第一衬底连接，以使得沿所述第二衬底的厚度方向的侧表面设置在所述第一衬底的上表面上。

所述功率模块封装还可以包括连接单元，该连接单元电连接于所述第一半导体芯片并且形成在所述第一衬底上，所述连接单元具有用于与所述第二衬底连接的至少一个连接槽。

与所述连接槽对应的连接销可以形成在沿所述第二衬底的长度方向的一端上。

此处，彼此面对的第一固定凸起可以形成在所述连接单元的内侧的上部上，并且与所述第一固定凸起对应的第一固定槽可以形成在沿所述第二衬底的长度方向的一端的上部和下部。

所述功率模块封装还可以包括密封树脂，该密封树脂具有插入槽，该插入槽用于露出穿过该插入槽的所述连接单元，并且用于包裹所述第一衬底的侧表面和上表面。

此处，彼此面对的第二固定凸起可以形成在所述插入槽的内侧的上部上，并且与所述第二固定凸起对应的第二固定槽可以形成在沿所述第二衬底的长度方向的一端的上部和下部。

所述功率模块封装还可以包括引线框，该引线框具有埋设在所述密封树脂内并且连接于所述第一衬底的一端，以及凸出于所述密封树脂的另一端。

所述第一半导体芯片和所述第二半导体芯片可以分别为功率设备和控制设备。

所述第一衬底可以为具有阳极氧化层的金属衬底，并且所述金属衬底可以由铝制成。

所述第二衬底可以为印刷电路板。

根据本发明的另一种优选实施方式，提供一种系统模块，该系统模块包括：功率模块封装，该功率模块封装包括第一衬底、第二衬底和引线框，所述第一衬底具有安装在该第一衬底上的第一半导体芯片，所述第二衬底具有安装在该第二衬底上的第二半导体芯片，所述第二衬底与所述第一衬底连接，以使得沿所述第二衬底的厚度方向的侧表面设置在所述第一衬底的上表面上，所述引线框具有连接于所述第一衬底的一端以及凸出到外部的另一端；以及主板衬底，该主板衬底与凸出到外部的所述引线框的另一端连接，以允许所述功率模块封装安装在所述主板衬底上，所述主板衬底具有槽，该槽的尺寸与具有所述第二半导体芯片的所述第二衬底相对应。

此处，所述槽的内侧可以安装有固定件，所述固定件通过支撑所述第二衬底的上表面和下表面以固定所述第二衬底。