[发明专利]一种低寄生参数功率模块的封装结构及封装方法

说明书

本发明提供一种低寄生参数功率模块的封装结构及封装方法，包括PCB板，所述PCB板内置功率电路，所述PCB板包括上下设置且相互电气连接的上层PCB板和下层PCB板，位于所述上层PCB板和下层PCB板中的功率电路具有相反的电流流向；覆铜基板，包括绝缘导热层和覆在绝缘导热层上表面的DBC铜层，所述PCB板覆在DBC铜层上表面，一功率开关管芯片固定于所述DBC铜层；所述功率开关管芯片与所述上层PCB板和所述下层PCB板中的功率电路依次连接构成功率回路。所述的封装结构和封装方法采用双层结构，上下PCB板通路中电流方向相反，以互感抵消技术减小换流回路的寄生电感，双层PCB板中铜层的屏蔽效应减小寄生电容。

技术领域

本发明涉及功率半导体器件的封装技术领域，特别涉及一种低寄生参数功率模块的封装结构及封装方法。

背景技术

随着电力电子技术的发展，利用电力电子设备实现电能转换已成为电力领域的常见手段，近年来交通运输、航空航天、新能源等领域的飞速发展，也对现有的功率器件及变换器提出了更高的要求，如更高的功率密度，更高的效率，更小的电磁干扰(EMI)。

实现高功率密度需要提高功率器件的开关频率，而高开关频率会带来更高的开关损耗与更高的EMI。功率器件的开关性能与其封装结构密切相关：封装模块中的寄生电感会影响开关速度，从而影响开关损耗的大小，而寄生电容决定了模块开关过程中产生的EMI的大小，因此优化功率开关管芯片的封装结构是提升其性能的重要途经。然而现有的大部分商用功率器件，寄生电感和寄生电容普遍偏大，以TO247封装结构为例，其单个器件的寄生电感即大于10nH，正常使用环境下单个器件漏极对地电感可达30pF，这将使得功率器件在高速开关过程中产生较大的尖峰电流电压与震荡，并造成较大的EMI问题。因此为了提高功率器件的高频化应用性能，必须设法降低封装结构中产生的寄生电容与寄生电感。

目前功率开关管芯片的封装结构主要有键合线结构，平板结构和混合结构。其中键合线结构的结构简单、可靠性高，但是单面的封装尺寸大，寄生电感大；平板结构寄生参数小、散热性好，但是工艺复杂、可靠性差；混合封装结构是由键合线结构、直接覆铜陶瓷基板技术的结合，具有前2者的优点。但目前的功率开关管芯片封装结构的设计都只考虑了寄生电感，而忽略了寄生电容，因此需要一种新的封装结构，在保持低寄生电感的同时实现尽可能小的寄生电容，且结构简单可靠易于加工制造。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低寄生参数功率模块的封装结构及封装方法，可在保持低寄生电感的同时实现尽可能小的寄生电容，且结构简单可靠易于加工制造。

本发明提供一种低寄生参数功率模块的封装结构，包括：

PCB板，所述PCB板内置功率电路，所述PCB板包括上下设置且相互电气连接的上层PCB板和下层PCB板，位于所述上层PCB板和下层PCB板中的功率电路具有相反的电流流向；

覆铜基板，包括绝缘导热层和覆在绝缘导热层上表面的DBC铜层，所述PCB板覆在DBC铜层上表面，一功率开关管芯片固定于所述DBC铜层；

所述功率开关管芯片与所述上层PCB板和所述下层PCB板中的功率电路依次连接构成功率回路。

进一步地，所述上层PCB板上设有驱动电路，所述功率开关管芯片的功率输出端通过功率键合线连接所述上层PCB板的功率电路，所述驱动电路通过驱动键合线连接所述功率开关管芯片的驱动端以驱动开启或者关闭所述功率开关管芯片，所述功率键合线与所述驱动键合线相互垂直。

进一步地，所述功率开关管芯片包括串联连接的上桥臂开关管芯片和下桥臂开关管芯片；

所述驱动电路通过多条驱动键合线连接所述上桥臂开关管芯片和下桥臂开关管芯片的源极和栅极以分别控制开关所述上桥臂开关管芯片和下桥臂开关管芯片开关；