[发明专利]一种多芯片并联的功率模块的封装结构及封装方法

说明书

本发明公开了一种多芯片并联的功率模块的封装结构及封装方法，可以应用在硅功率模块以及碳化硅、氮化镓等宽禁带半导体功率模块中；封装结构包括：散热基板，绝缘基板，附着于绝缘基板上的功率芯片、驱动电阻、热敏电阻，叠层绝缘块和解耦电容，键合线，灌封胶，外壳及端子；该结构通过解耦电容，为各并联的功率芯片提供了相同长度的动态换流回路，且将端子电感动态解耦，从而降低了并联的功率芯片在开关过程中的动态电流差异和关断过程中的电压尖峰；功率开关管芯片的驱动信号线采用Kelvin连接方式，增强了驱动的稳定性。本发明提供的封装方法可以为上述封装结构提供可靠的加工方法，使得该封装结构得以实现，且成本低、加工质量好。

技术领域

本发明属于功率半导体器件技术领域。更具体地，涉及一种多芯片并联的功率模块的封装结构及封装方法。

背景技术

随着交通运输、航空航天等领域的快速发展，对现有的电源功率模块及电源系统提出了新的要求。电源系统中功率模块开关管开关速度不断上升，开关损耗不断下降，可以使得变换器的工作频率不断上升，体积不断减小。

然而现有的大部分商用功率模块，寄生电感参数较大(换流回路的寄生电感可达15nH以上)，这使得开关管芯片在以高速关断时会承受较大的尖峰电压，在开关暂态产生较大振荡；此外，在多芯片并联的模块中，各个并联支路的寄生电感值的差异，会造成导通或关断的动态过程中流通各并联芯片的电流的不均衡。在更快的开关速度和开关频率下，这些效应会更加明显，这限制了功率模块开关速度的提升和高频化应用。

在目前的多芯片并联的功率模块中，降低寄生电感以及其带来的不利影响，主要有如下几种方式：(1)通过优化模块的结构使得换流回路尽可能小，从而降低换流回路的寄生电感；(2)通过对并联芯片的合理排布，使得各并联支路的寄生电感参数尽可能保持一致，从而减小动态开关过程中各管之间的电流差异；(3)通过在模块内部端子处添加一组解耦电容，实现关断过程中对端子电感的解耦效果，使得关断电压尖峰和开关振荡减小。采用前两种方法，要取得较好的效果，往往会使得模块结构的设计和加工过程较复杂，并且在目前很多通用的端子和外壳上较难实现；且通过绝缘基板铜层的布局来改善动态均流特性，效果有限。第三种方法可以实现很好的效果，但一般只关注于降低开关电压尖峰的作用，采用集中式解耦的方法，其动态均流性能难以保证。

发明内容

针对现有的多芯片并联的功率模块的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种多芯片并联的功率模块的封装结构及封装方法，旨在解决现有技术中功率模块的动态均流性能差的技术问题。