[实用新型]半导体功率模块3D封装构造

说明书

技术领域

本实用新型涉及半导体封装领域，具体涉及一种半导体功率模块3D封装构造。

背景技术

功率模块是功率电力电子器件按一定的功能组合再灌封成一个模块，而现有的功率模块主要为平面布局，芯片固定方式为焊接式或压接式，焊接式(芯片)模块由于键合线以及焊料的可靠性问题，使得结构内部串并联芯片数量有限；而压接式模块内部可以同时串并联多个芯片，但是由于其平面布局的方案，造成体积较大，同时，当其内部芯片发生失效时，无法替换修复，不可继续使用，并且对于多芯片或高功率芯片而言，其散热性能较差，而且由于大量的寄生参数会降低电路的速度，改变频率响应，使得电路效率大大降低。

因此，为解决以上问题，需要一种半导体功率模块3D封装构造，能够任意组合串并联结构，并且，当其中某一部分发生损坏时，可直接通过替换子单元结构修复模块，同时，体积小，散热性能好，能有效减少寄生参数的影响。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是克服现有技术中的缺陷，提供半导体功率模块3D封装构造，能够任意组合串并联结构，并且，当其中某一部分发生损坏时，可直接通过替换子单元结构修复模块，同时，体积小，散热性能好，能有效减少寄生参数的影响。

本实用新型的半导体功率模块3D封装构造，至少包括一个元胞，所述元胞包括上绝缘层、下绝缘层、设置于上绝缘层与下绝缘层之间的芯片组件和用于固定上绝缘层与下绝缘层并作为电极的电极组件；

所述芯片组件包括设置于下绝缘层上方的芯片和设置于芯片与上绝缘层之间的可产生竖向弹力的弹性导电件；芯片包括底部设有源极的场效应管芯片和底部设有正极的二极管芯片，场效应管芯片的顶面设置有栅极和漏极，二极管芯片的顶面设置有负极；所述上绝缘层的底面设置有第一上导电层和第二上导电层，下绝缘层的顶面设置有下导电层，弹性导电件包括电连接于第一上导电层与栅极之间的第一弹性导电件、电连接于第二上导电层与漏极之间的第二弹性导电件和电连接于第二上导电层与负极之间的第三弹性导电件；

所述电极组件包括均设置有接线端子的第一电极座、第二电极座和第三电极座，所述第一电极座、第二电极座和第三电极座均固定设置有用于固定上绝缘层和下绝缘层的金属卡止，第一电极座通过自身金属卡子与第一上导电层电连接，第二电极座通过自身金属卡子与第二上导电层电连接，第三电极座通过自身金属卡子与下导电层电连接。

进一步，所述第一弹性导电件、第二弹性导电件和第三弹性导电件均为弧形铜排，所述弧形铜排两端弯折形成水平段。

进一步，所述第二上导电层为两条平行的第二条形导电层并分别与第二弹性导电件和第三弹性导电件两端的水平段电连接，所述第一层导电层为设置于两第二条形导电层之间的第一条形导电层并与第一弹性导电件的水平段电连接。

进一步，所述3D封装构造沿竖向向下至少包括两个并列布置的第一元胞和第二元胞，所述第一元胞的下导电层与第二元胞的第二上导电层通过金属制成的连接卡子电连通；第一元胞的电极组件与第二元胞的电极组件分别对应一体成型。

进一步，所述电极组件还包括设置有接线端子的第四电极座，所述第四电极座固定设置有用于固定第一元胞和第二元胞的金属卡止，第四电极座通过自身的金属卡子与第二元胞的第二上导电层电连接。

进一步，包括设置于第二元胞下方的第三元胞，所述第二元胞的下导电层与第三元胞的第二上导电层通过金属制成的连接卡子电连通；第三元胞的电极组件与第二元胞的电极组件分别对应一体成型。

进一步，所述电极组件还包括设置有接线端子的第五电极座，所述第五电极座固定设置有用于固定第一元胞、第二元胞和第三元胞的金属卡止，第五电极座通过自身的金属卡子与第三元胞的第二上导电层电连接。

进一步，所述第二电极座与第三电极座向对设置，第四电极座和第五电极座同时与第一电极座相对设置。

进一步，所述金属卡子和连接卡子均为U形铜卡。

进一步，相邻两个元胞的上绝缘层和下绝缘层为同一绝缘层。

本实用新型的有益效果是：

1.元胞式结构可以轻松实现电路拓扑任意串并联结构，元胞式结构组合而成的单元同样也可以实现串并联，极大的降低了模块设计的难度；

2.芯片不需要焊接以及键合线，使用铜作为电流的传导介质，可以有效降低回路的寄生参数；

3.3D立体布局可以有效降低模块的体积，提高功率密度；

4.元胞式结构的单元化设计可以避免多芯片串并联发热集中，散热难的问题，立体布局有利于模块的散热。