CN219476670U - 功率芯片模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种功率芯片模块。实施例的功率芯片模块包括设置在两块电路基板之间的封装体和功率芯片，功率芯片封装在封装体内部；其中，电路基板包括绝缘基板、导电线路和设置在绝缘基板内的导热组件；导热组件包括绝缘导热部件和金属导热部件，导电线路包括设置在电路基板面对功率芯片一侧的第一导电线路和第二导电线路，第一导电线路设置在绝缘基板上，第二导电线路设置在绝缘导热部件上并与功率芯片连接，第二导电线路的厚度大于第一导电线路的厚度。实施例的功率芯片模块具有结构简单且散热性能佳的优点。

Description

功率芯片模块

技术领域

本实用新型涉及功率芯片封装领域；更具体地说，是涉及一种可实现双向散热的功率芯片封装结构。

背景技术

包括IGBT(绝缘栅双极型晶体管)和/或MOSFET(金属－氧化物半导体场效应晶体管)等功率芯片的功率芯片模块广泛应用在各种电子/电力设备上。

功率芯片在工作过程中会产生大量热量，因此要求功率模块具有较佳的散热性能。中国专利申请CN101136396A公开了一种功率电子封装件，其包括：第一和第二高导热性绝缘非平面衬底；多个半导体芯片和多个电子元件，装配在所述衬底之间。每个衬底包括多个电绝缘体层和图案化的电导体层，其与所述电子元件相连接；还包括多个接合在一起的凸起区或立柱，从而将所述衬底机械连接和电气连接。

在一些情况下，功率芯片模块需要设置具有不同厚度或载流能力的电路结构，其中较厚或载流能力较高的电路用于传输大电流，较薄或载流能力较小的电路用于传输小电流(例如控制信号)。现有技术中，衬底包括绝缘的陶瓷衬底和高导电性的金属电极，二者通过直接接合铜、直接接合铝或活性金属钎焊料相接合，但在使用陶瓷衬底的封装结构中，不仅很难在将两种不同厚度的导电线路集成在一起，而且陶瓷衬底还存在容易碎裂的问题。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型的主要目的是提供一种集成多种不同厚度的导电线路且具有优异散热性能的功率芯片模块。

为了实现上述的主要目的，本实用新型公开了一种功率芯片模块，包括设置在两块电路基板之间的封装体和功率芯片，功率芯片封装在封装体内部；其中，电路基板包括绝缘基板、导电线路以及设置在绝缘基板内的导热组件；导热组件包括绝缘导热部件和金属导热部件，导电线路包括设置在电路基板面对功率芯片一侧的第一导电线路和第二导电线路，第一导电线路设置在绝缘基板上，第二导电线路设置在绝缘导热部件上并与功率芯片连接，第二导电线路的厚度大于第一导电线路的厚度。

根据本实用新型的一种具体实施方式，功率芯片的两个相对表面均设有电极，两个相对表面的电极分别与两块电路基板的第二导电线路电连接。

根据本实用新型的一种具体实施方式，两块电路基板分别为第一电路基板和第二电路基板；其中，所述第一电路基板背对功率芯片的一侧形成第三导电线路，所述第二电路基板背对功率芯片的一侧设有用于连接到散热器的金属箔，所述金属箔与金属导热部件连接。

根据本实用新型的另一具体实施方式，两块电路基板背对功率芯片的一侧均设有用于连接到散热器的金属箔，所述金属箔与金属导热部件连接。

根据本实用新型的一种具体实施方式，所述绝缘基板包括至少两层绝缘芯板，相邻的所述绝缘芯板之间通过绝缘粘结片粘结连接；所述绝缘粘结片的一部分填充所述导热组件与所述绝缘芯板之间的间隙，以将所述导热组件固定在所述绝缘基板内。

进一步地，所述绝缘基板的内部设有一层或多层内层导电线路。

根据本实用新型的一种具体实施方式，所述绝缘导热部件为陶瓷片，所述金属导热部件为设置在所述金属导热部件上的铜箔。

根据本实用新型的一种具体实施方式，所述第一导电线路的厚度为0.03mm～0.12mm，所述第二导电线路的厚度为0.15mm～1.5mm。

根据本实用新型的一种具体实施方式，两块所述电路基板的所述导电线路之间通过导电部件电连接，所述导电部件设置在所述封装体内部。

根据本实用新型的一种具体实施方式，所述封装体完全填充两块所述电路基板之间的间隙。

本实用新型中，功率芯片封装在两块电路基板之间，电路基板内部设有包括绝缘导热部件和金属导热部件的导热组件，用于负载较小电流的第一导电线路设置在绝缘基板上，用于负载较大电流的第二导电线路设置在绝缘导热部件上，以结构简单的方式实现两种不同厚度导电线路的集成；同时，功率芯片产生的热量可通过其两侧的导热组件快速向外扩散，具有散热性能佳的优点。进一步地，导热组件采用绝缘导热部件和金属导热部件的组合，可以很好地满足对模块耐电压性的要求。

为了更清楚地说明本实用新型的目的、技术方案和优点，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细描述。

附图说明

图1是实施例1的剖面结构示意图；

图2是实施例1的分解结构示意图；

图3是实施例2的剖面结构示意图；

图4是实施例3的剖面结构示意图。

具体实施方式

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本实用新型的保护范围并不限于下面公开的具体实施例的限制。

实施例1

如图1和图2所示，实施例1的功率芯片模块包括设置在两块电路基板10之间的封装体30和功率芯片20，功率芯片20设置在封装体30内；其中，功率芯片20的数量可以为一个或多个，具体可以根据需求进行设置。实施例中，如图1-2所示，功率芯片20的数量为两个，分别为第一功率芯片20a和第二功率芯片20b，第一功率芯片20a和第二功率芯片20b可以形成半桥电路。功率芯片20可以是IGBT芯片或MOSFET芯片，但并不以此为限。

两块电路基板10分别为第一电路基板10a和第二电路基板10b，二者均包括绝缘基板11、导电线路以及设置在绝缘基板11内的导热组件12，导热组件12包括绝缘导热部件121和金属导热部件122。其中，绝缘导热部件121优选采用陶瓷片，例如氮化铝、氮化硅或氧化铝等陶瓷片；金属导热部件122优选为设置在陶瓷片上的铜箔。导热组件12采用绝缘导热部件121和金属导热部件122的组合，可以很好地满足对模块耐电压性的要求。

绝缘基板11包括至少两层绝缘芯板111，相邻的绝缘芯板111之间通过绝缘粘结片112粘结连接；绝缘粘结片112的一部分填充导热组件12与绝缘芯板11之间的间隙，以将导热组件12固定在绝缘基板11内。其中，绝缘芯板111可以选用FR-4芯板，绝缘粘结片112可以选用半固化片。绝缘基板11内部设有一层或多层内层导电线路14，内层导电线路14设置在绝缘芯板111的表面。绝缘基板11采用多层芯板结构，以便于多层线路的制作，具有线路设计灵活的优点。

导电线路包括设置在电路基板10面对功率芯片20一侧的第一导电线路131和第二导电线路132，第一导电线路131设置在绝缘基板11上，第二导电线路132设置在绝缘导热部件121上。第一导电线路131和第二导电线路132之间形成电连接，例如第一导电线路131和第二导电线路132均包括覆盖在其表面的线路铜箔133，二者之间通过线路铜箔133电连接。

第二导电线路132的厚度大于第一导电线路131的厚度，第二导电线路132用于负载较大的电流，第一导电线路131用于负载较小的电流。其中，第一导电线路121和第二导电线路122的具体厚度可以根据需要设置；优选的，第一导电线路121的厚度可以为0.03mm～0.12mm，第二导电线路122的厚度可以为0.15mm～1.5mm。

实施例中，功率芯片20具有G极、S极和D极，G极和S极位于功率芯片20的第一表面侧，D极位于功率芯片20的第二表面侧，功率芯片20的第一表面侧和第二表面侧是相对设置的。其中，G极和S极电连接到其中一块电路基板10的第二导电线路132，D极电连接到另一块电路基板10的第二导电线路132。功率芯片20产生的热量可经由其两侧的第二导电线路132和导热组件12快速向外扩散，进行双面散热，具有散热性能佳的优点。

实施例1中，两块电路基板10背对功率芯片20的一侧均设有用于连接到散热器的金属箔15，金属箔15与金属导热部件122连接。具体的，金属箔15可以包括第一铜箔层151和第二铜箔层152，第一铜箔层151设置在绝缘基板11上，第二铜箔层152覆盖并连接第一铜箔层151和金属导热部件122。金属箔15可将模块内的热量传导至外部散热器。

进一步地，实施例1的功率芯片模块还可以具有设置在封装体30内的电容和/或电阻等电子元件(图中未示出)，这些电子元件可以与第一电路基板10a和/或第二电路基板10b电连接。封装体30可以采用树脂材质，其通过注塑或注胶方法填充在两块电路基板10之间。

实施例2

如图3所示，实施例2与实施例1的区别在于：实施例2中第一电路基板10a的第一导电线路131与第二电路基板10b的第一导电线路131之间通过导电部件40电连接，导电部件40可以是铜块，但并不以此为限。

导电部件40和功率芯片20均封装在封装体30内。进一步地，实施例2中，封装体30可以完全填充第一电路基板10a和第二电路基板10b之间的间隙，以更好地对二者进行支撑，提高模块结构的可靠性。

实施例3

如图4所示，实施例3与实施例1的区别在于：实施例3中第一电路基板10a背对功率芯片20的一侧形成第三导电线路16，第二电路基板10b背对功率芯片20的一侧设有用于连接到散热器的金属箔15；其中，第三导电线路16可以通过导电过孔(未示出)与第一电路基板10a的第一导电线路131电连接，金属箔15与第二电路基板10b内的金属导热部件122连接。

在某些情况下，模块所使用电子元件(例如电容、电阻等)的厚度可能会大于功率芯片20的厚度，将这种电子器件封装在两块电路基板10之间存在较大的技术难度。实施例3中，可以将无法设置在两块电路基板10之间的电子器件(例如电容、电阻等)设置在第一电路基板10a背对功率芯片20的一侧，以简化封装难度。

实施例2和3的其他描述可参阅实施例1，不再赘述。

虽然本实用新型以较佳实施例揭露如上，但并非用以限定本实用新型实施的范围。任何本领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的发明范围内，当可作些许的修改或变化，即凡是依照本实用新型所做的同等改变，应为本实用新型的保护范围所涵盖。

Claims (10)

1.一种功率芯片模块，包括设置在两块电路基板之间的封装体和功率芯片，所述功率芯片封装在所述封装体内部；其特征在于：

所述电路基板包括绝缘基板、导电线路以及设置在所述绝缘基板内的导热组件；所述导热组件包括绝缘导热部件和金属导热部件，所述导电线路包括设置在所述电路基板面对所述功率芯片一侧的第一导电线路和第二导电线路，所述第一导电线路设置在所述绝缘基板上，所述第二导电线路设置在所述绝缘导热部件上并与所述功率芯片连接，所述第二导电线路的厚度大于所述第一导电线路的厚度。

2.根据权利要求1所述的功率芯片模块，其特征在于：所述功率芯片的两个相对表面均设有电极，所述两个相对表面的电极分别与两块所述电路基板的所述第二导电线路电连接。

3.根据权利要求1所述的功率芯片模块，其特征在于：两块所述电路基板分别为第一电路基板和第二电路基板，所述第一电路基板背对所述功率芯片的一侧形成第三导电线路，所述第二电路基板背对所述功率芯片的一侧设有用于连接到散热器的金属箔，所述金属箔与所述金属导热部件连接。

4.根据权利要求1所述的功率芯片模块，其特征在于：两块所述电路基板背对所述功率芯片的一侧均设有用于连接到散热器的金属箔，所述金属箔与所述金属导热部件连接。

5.根据权利要求1所述的功率芯片模块，其特征在于：所述绝缘基板包括至少两层绝缘芯板，相邻的所述绝缘芯板之间通过绝缘粘结片粘结连接；所述绝缘粘结片的一部分填充所述导热组件与所述绝缘芯板之间的间隙，以将所述导热组件固定在所述绝缘基板内。

6.根据权利要求5所述的功率芯片模块，其特征在于：所述绝缘基板的内部设有一层或多层内层导电线路。

7.根据权利要求1所述的功率芯片模块，其特征在于：所述绝缘导热部件为陶瓷片，所述金属导热部件为设置在所述陶瓷片上的铜箔。

8.根据权利要求1所述的功率芯片模块，其特征在于：所述第一导电线路的厚度为0.03mm～0.12mm，所述第二导电线路的厚度为0.15mm～1.5mm。

9.根据权利要求1所述的功率芯片模块，其特征在于：两块所述电路基板的所述导电线路之间通过导电部件电连接，所述导电部件设置在所述封装体内部。

10.根据权利要求1所述的功率芯片模块，其特征在于：所述封装体完全填充两块所述电路基板之间的间隙。