[发明专利]功率模块封装件

说明书

本发明提供一种功率模块封装件。所述功率模块包括：大致平面绝缘金属衬底，其具有至少一个切口区域；至少一个大致平面陶瓷衬底，其布置在所述切口区域内，其中所述陶瓷衬底在至少两侧由所述绝缘金属衬底形成框架，所述陶瓷衬底包括在第一侧的第一金属层和在第二侧的第二金属层；至少一个功率半导体器件，其联接到所述陶瓷衬底的所述第一侧；至少一个控制器件，其联接到所述绝缘金属衬底的第一表面；功率覆盖层，所述功率覆盖层电连接所述至少一个半导体功率器件和所述至少一个控制器件；以及冷却流体容器，所述冷却流体容器可操作地连接到所述至少一个陶瓷衬底的所述第二金属层，其中多个冷却流体通道设在所述冷却流体容器中。

技术领域

本发明总体上涉及电子封装，并且在一些实施例中，涉及提供高器件性能和高热性能的可应用于功率半导体器件的功率电子器件封装件。

背景技术

为了充分利用高功率半导体器件的能力，需要提供与它们的封装要求兼容的电气、结构和热环境。先进器件的发展使得越来越难以冷却功率半导体器件。一般而言，高功率半导体器件用钎焊或直接结合铜（Direct bond copper；简称DBC）进行封装。这样的封装昂贵并且因此典型地被限制到高性能应用。已经通过减小衬底材料的量来降低一定的成本，并且当例如如共同转让的Ozmat等人的美国专利第6,377,461号中所述的功率覆盖组件用于代替焊线(wire bond)时增加一定的可靠性。另外，一些功率电子器件封装技术也包含衬底中的毫管道（milli-channel）技术以改善功率模块中的热性能。

给予一种经济的方式以提供高度的热消散的一种技术是通常被称为IMS的绝缘金属衬底技术。典型的绝缘金属衬底包括通常是铝合金的至少一个金属支撑衬底，借助于电绝缘和导热材料的层将通常是铜的导电金属粘合在所述至少一个金属支撑衬底上。然而，在功率电子器件中，由绝缘金属衬底技术提供的热消散典型地小于DBC技术，并且在某些应用中它不能充分确保没有热疲劳。

所以期望提供一种成本效益高的功率电子器件封装件，其进一步提高现有技术的功率模块热性能，同时提供出色的电气功能特性。额外的成本节约和可靠性改善也将是期望的。

发明内容

根据一个实施例，功率模块包括一种集成功率模块，其包括：大致平面绝缘金属衬底，所述大致平面绝缘金属衬底具有至少一个切口区域；至少一个大致平面陶瓷衬底，所述至少一个大致平面陶瓷衬底布置在所述切口区域内，其中所述陶瓷衬底在至少两侧由所述绝缘金属衬底形成框架，所述陶瓷衬底包括在第一侧的第一金属层和在第二侧的第二金属层；至少一个功率半导体器件，所述至少一个功率半导体器件联接到所述陶瓷衬底的所述第一侧；至少一个控制器件，所述至少一个控制器件联接到所述绝缘金属衬底的第一表面；功率覆盖层，所述功率覆盖层电连接所述至少一个半导体功率器件和所述至少一个控制器件；以及冷却流体容器，所述冷却流体容器可操作地连接到所述至少一个陶瓷衬底的所述第二金属层，其中多个冷却流体通道设在所述冷却流体容器中。

其中，所述冷却流体容器与所述至少一个陶瓷衬底的所述第二金属层成一体地形成。

其中，所述冷却流体通道成一体地形成于所述至少一个陶瓷衬底的所述第二金属层中。

其中，所述冷却流体容器附连到所述至少一个陶瓷衬底的所述第二金属层。

其中，所述冷却流体容器通过焊料附连到所述第二金属层。

所述集成功率模块还包括设在所述冷却流体容器和所述第二金属层之间的密封件。

其中，至少一个间隙形成于所述至少一个陶瓷衬底和所述绝缘金属衬底之间并且所述至少一个间隙由填充材料填充。

其中，所述填充材料包括环氧树脂。

其中，所述绝缘金属衬底包括突起，所述突起配置成接合所述至少一个陶瓷衬底并且在所述陶瓷衬底上施加压力。