[发明专利]具有降低的结温的功率模块及其制造方法

说明书

本发明公开了一种具有降低的结温的功率模块及其制造方法，所述功率模块的结构包括上DBC层、功率芯片层、下DBC层及散热器，上DBC层自上而下依次包括上铜箔层、上陶瓷层、上线路层，功率芯片层包括功率芯片、键合金属片及引线金属片，下DBC层自上而下依次包括下线路层、下陶瓷层、下铜箔层，散热器直接与下铜箔层接触，功率芯片直接铺设在下线路层上，上线路层与功率芯片接触，功率芯片通过键合金属片和上线路层进行相互之间的连接并且最终通过引线金属片连接到信号端子和功率端子。本发明的结构可以有效降低芯片运行时的结温，适合于硅和化合物半导体功率模块。

技术领域

本发明属于半导体电子器件制造技术领域，具体来说涉及一种具有降低的结温的功率模块及其制造方法。

背景技术

随着电子器件的发展，对功率模块的要求也越来越高。然而随着功率模块的集成度和功率的提高，发热量也随之增加，如果产生的热量不能及时排出，造成运行的功率半导体芯片结温的升高，则对功率模块的运行和寿命产生影响。

发明内容

为解决功率模块中功率半导体芯片工作时结温升高的问题，本发明开发了一种新型的功率模块结构，可以有效地降低芯片的结温。

具体来说，本发明采用了以下技术方案：

一种具有降低的结温的功率模块，其特征在于，所述功率模块的结构包括上DBC层、功率芯片层、下DBC层及散热器，信号端子和功率端子分别从功率芯片层引出，其中上DBC层自上而下依次包括上铜箔层、上陶瓷层、上线路层，功率芯片层包括功率芯片、键合金属片及引线金属片，下DBC层自上而下依次包括下线路层、下陶瓷层、下铜箔层，散热器直接与下铜箔层接触，功率芯片直接铺设在下线路层上，上线路层与功率芯片接触，功率芯片通过键合金属片和上线路层进行相互之间的连接并且最终通过引线金属片连接到信号端子和功率端子。

优选地，上线路层为覆盖在上陶瓷层下表面的覆铜层。

另外优选地，下线路层为内嵌TPG网格的铜箔层。

在优选方案中，模块外周具有壳体，信号端子和功率端子穿过壳体引出。更优选，下陶瓷层的直径比壳体的直径大，壳体支承在下陶瓷层上。

在一个优选方案中，所有信号端子安装在模块的同一侧，而所有功率端子安装在模块的另一侧。

作为优选方案，与下铜箔层接触的散热器具有向下延伸的散热扰流柱或散热片，在下DBC下方安装有冷却流道，在散热器对应的位置具有冷却室，冷却室的两侧分别设置冷却液进口和出口。进一步，在冷却流道与模块接触的表面，在冷却室周围设置有密封结构。

优选地，在上铜箔层的上表面也安装有散热器。

作为优选方案，键合金属片及引线金属片分别为钼片。

本发明还公开了如前所述的具有降低的结温的功率模块的制造方法，其特征在于，所述方法包括：1）在功率芯片的铝金属化层上镀上铜层，以实现芯片表面可焊；2）将功率芯片和键合金属片及引线金属片焊接到下DBC的下线路层上；3）将上DBC以上线路层向下的方式焊接到功率芯片上；4）安装壳体；5）将信号端子和功率端子分别与引线金属片焊接；6）灌封绝缘材料。

优选地，在步骤2）与步骤3）之间还包括栅极键合的步骤，即将功率芯片的栅极与栅极信号铜箔通过键合线连接。

有益效果：本发明采用了新的功率模块结构，铜箔和钼片的截面积加大，发热量小，散热更快，可以有效地降低芯片运行时的结温，适用于硅和化合物半导体功率模块。

附图说明

图1是本发明的功率模块的结构示意图；

图2是本发明的功率模块装配结构示意图。