功率模塊及其制成方法技術(shù)

本申請公開了一種功率模塊及其制成方法，該功率模塊包括功率半導(dǎo)體芯片、絕緣基板和至少一個電阻；所述功率半導(dǎo)體芯片和所述至少一個電阻中的每一個電阻均位于所述絕緣基板上；所述功率半導(dǎo)體芯片與各電阻根據(jù)預(yù)設(shè)連接關(guān)系相連；所述至少一個電阻中的每一個電阻均是在所述絕緣基板的預(yù)設(shè)區(qū)域按照預(yù)設(shè)工藝制作而成；所述預(yù)設(shè)工藝包括在所述預(yù)設(shè)區(qū)域印刷或涂布電阻漿料、燒結(jié)或烘干所述電阻漿料、按照預(yù)設(shè)修刻方式修刻各預(yù)設(shè)區(qū)域的大小。該功率模塊及其制成方法，采取電阻漿料印刷方式在絕緣基板上直接制作電阻，解決了目前使用分立電阻器件帶來的工藝復(fù)雜，可靠性低、不耐高溫、成本高，以及芯片內(nèi)置電阻阻值不可調(diào)的問題。以及芯片內(nèi)置電阻阻值不可調(diào)的問題。以及芯片內(nèi)置電阻阻值不可調(diào)的問題。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
功率模塊及其制成方法


[0001]本申請涉及電子電器
，尤指一種功率模塊及其制成方法。

技術(shù)介紹

[0002]功率模塊需要使用到溫度傳感器和柵極電阻。溫度傳感器用于檢測芯片結(jié)溫，柵極電阻用以調(diào)節(jié)功率模塊的開關(guān)特性、震蕩特性、功耗特征等。目前，溫度傳感器配置與功率模塊的技術(shù)實現(xiàn)方式基本分為兩種：第一種是集成在功率半導(dǎo)體芯片內(nèi)部，此種方案需要定制功率半導(dǎo)體芯片，代價高；第二種是采用分立的電阻類器件，通過焊接或燒結(jié)等方式裝配在絕緣基板上，此種方案工藝復(fù)雜，需經(jīng)器件貼裝、焊接、燒結(jié)、鍵合等工藝實現(xiàn)電氣連接，且電阻和其他功率器件存在高度差，影響其他功率器件的貼裝性能，原材料和工藝成本也偏高。柵極電阻配置于功率模塊的技術(shù)實現(xiàn)方式也基本分為兩種：第一種是通過功率半導(dǎo)體芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)、電氣設(shè)計，在芯片級調(diào)節(jié)柵極電阻，即內(nèi)置柵極電阻；此種方案使得功率半導(dǎo)體芯片的內(nèi)置柵極電阻阻值不可調(diào)。對于不同的應(yīng)用場合，電路的電感和電容可能存在差異，需要不同的柵極電阻與電感和電容相匹配，但是內(nèi)置柵極電阻不可調(diào)，無法滿足系統(tǒng)的需求。第二種是為每一個功率半導(dǎo)體芯片柵極分別在外部串聯(lián)一個固定阻值的柵極電阻，該柵極電阻是分立器件，只能在功率模塊組裝的過程中，通過焊接、燒結(jié)、鍵合等方式與相應(yīng)的絕緣基板連接在一起。此方案的柵極電阻為分立器件，需要進(jìn)行裝配，具體的裝配過程如下：首先在絕緣基板上印刷或涂布焊接材料，然后通過設(shè)備拾取柵極電阻，把柵極電阻放置到預(yù)定位置，通過焊接或燒結(jié)等實現(xiàn)柵極電阻其中一端與絕緣基板電氣回路的互聯(lián)，在柵極電阻的頂部鍵合導(dǎo)線，實現(xiàn)柵極電阻另一端與絕緣基板電氣回路的互聯(lián)。此過程涉及多個工藝，也存在諸多的電氣和機械連接點，可靠性很難保證。對于同一功率驅(qū)動應(yīng)用場景，不能依據(jù)功率模塊回路的特性動態(tài)調(diào)整電阻值大小，且對于多并聯(lián)回路，盡管回路特性有差異，也只能采用同一阻值的電阻。這是因為電阻器的阻值是分檔位的，如3歐姆、5歐姆等，而不存在中間過渡阻值，如果根據(jù)具體的功率模塊的回路特性動態(tài)調(diào)整電阻組值，在技術(shù)和成本上不可接受。當(dāng)功率模塊適用于不同的應(yīng)用場合時，因為回路的電感、電容等發(fā)生變化的情況下，需要更換不同型號的分立器件電阻。然而由于需要嚴(yán)控柵極電阻的精度和一致性，因此柵極電阻的成本高。目前所串聯(lián)的分立柵極電阻大約承受175攝氏度內(nèi)的溫度，所以不耐高溫。對于SIC功率模塊而言，制約了SIC功率模塊的高溫應(yīng)用。

技術(shù)實現(xiàn)思路

[0003]本申請?zhí)峁┝艘环N功率模塊及其制成方法，采取電阻漿料印刷方式在絕緣基板上直接制作電阻，解決了目前使用分立電阻器件帶來的工藝復(fù)雜，可靠性低、不耐高溫、成本高，以及芯片內(nèi)置電阻阻值不可調(diào)的問題。
[0004]本申請?zhí)峁┝艘环N功率模塊，包括功率半導(dǎo)體芯片、絕緣基板和至少一個電阻；
[0005]所述功率半導(dǎo)體芯片和所述至少一個電阻中的每一個電阻均位于所述絕緣基板上；所述功率半導(dǎo)體芯片與各電阻根據(jù)預(yù)設(shè)連接關(guān)系相連；
[0006]所述至少一個電阻中的每一個電阻均是在所述絕緣基板的預(yù)設(shè)區(qū)域按照預(yù)設(shè)工藝制作而成；所述預(yù)設(shè)工藝包括在所述預(yù)設(shè)區(qū)域印刷或涂布電阻漿料、燒結(jié)或烘干所述電阻漿料、按照預(yù)設(shè)修刻方式修刻各預(yù)設(shè)區(qū)域的大小。
[0007]一種示例性的實施例中，所述絕緣基板包括絕緣基板白板、金屬層、電氣布局層。
[0008]一種示例性的實施例中，所述至少一個電阻中的電阻為外置柵極電阻和/或溫度傳感器電阻，
[0009]外置柵極電阻，設(shè)置為與所述功率半導(dǎo)體芯片的柵極連接；
[0010]溫度傳感器電阻設(shè)置于所述功率半導(dǎo)體芯片的旁側(cè)，溫度傳感器電阻的兩端具有預(yù)留外接端。
[0011]一種示例性的實施例中，所述絕緣基板包括絕緣基板白板、金屬層、電氣布局層；所述電氣布局層包括：柵極端子外接區(qū)域、芯片打線鍵合區(qū)域、芯片安裝區(qū)域、以及溫度傳感器電阻的正極區(qū)域和負(fù)極區(qū)域；
[0012]所述外置柵極電阻是在所述絕緣基板白板上的電氣布局層的柵極端子外接區(qū)域與芯片打線鍵合區(qū)域之間形成的電阻；所述溫度傳感器電阻是在溫度傳感器電阻的正極區(qū)域和負(fù)極區(qū)域之間形成的電阻。
[0013]一種示例性的實施例中，所述絕緣基板的材料為陶瓷基絕緣材料。
[0014]本申請?zhí)峁┝艘环N功率模塊制成方法，包括：在絕緣基板白板上制作金屬層；
[0015]在所述金屬層上根據(jù)預(yù)設(shè)電氣布局制作電氣布局層；
[0016]根據(jù)至少一個電阻中的每一個電阻的預(yù)設(shè)阻值在所述電氣布局層的各預(yù)設(shè)區(qū)域上印刷或涂布電阻漿料；
[0017]燒結(jié)或烘干所述電阻漿料；
[0018]重復(fù)按照預(yù)設(shè)修刻方式修刻各預(yù)設(shè)區(qū)域的大小，直到得到滿足預(yù)設(shè)阻值的各電阻；
[0019]將功率半導(dǎo)體芯片安裝于所述電氣布局層，并將所述功率半導(dǎo)體芯片與各電阻按照預(yù)設(shè)連接關(guān)系相連。
[0020]一種示例性的實施例中，所述至少一個電阻中的電阻為外置柵極電阻和/或溫度傳感器電阻；
[0021]外置柵極電阻，設(shè)置為與所述功率半導(dǎo)體芯片的柵極連接；
[0022]溫度傳感器電阻設(shè)置于所述功率半導(dǎo)體芯片的旁側(cè)，溫度傳感器電阻的兩端具有預(yù)留外接端。
[0023]一種示例性的實施例中，所述電氣布局層包括：柵極端子外接區(qū)域、芯片打線鍵合區(qū)域、芯片安裝區(qū)域、以及溫度傳感器電阻的正極區(qū)域和負(fù)極區(qū)域；
[0024]所述外置柵極電阻是在所述絕緣基板白板上的電氣布局層的柵極端子外接區(qū)域與芯片打線鍵合區(qū)域之間形成的電阻；所述溫度傳感器電阻是在溫度傳感器電阻的正極區(qū)域和負(fù)極區(qū)域之間形成的電阻。
[0025]一種示例性的實施例中，所述外置柵極電阻與所述功率半導(dǎo)體芯片的柵極通過鍵合線或帶電性連接；
[0026]所述外置柵極電阻的預(yù)設(shè)阻值按照如下方式確定：
[0027]確定總柵極電阻阻值Rtn；
[0028]計入所述功率半導(dǎo)體芯片的內(nèi)置柵極電阻阻值Rin；
[0029]計入鍵合線或帶的電阻值Rln；
[0030]計算回路導(dǎo)體電阻阻值Rcn；
[0031]計算所需的外置柵極電阻的阻值Rn＝Rtn
?
(Rin+Rln+Rcn)。
[0032]一種示例性的實施例中，各預(yù)設(shè)區(qū)域上印刷或涂布的電阻漿料的阻值小于各預(yù)設(shè)區(qū)域各自最終形成的電阻的預(yù)設(shè)阻值。
[0033]一種示例性的實施例中，重復(fù)按照預(yù)設(shè)修刻方式修刻各預(yù)設(shè)區(qū)域的大小，直到得到滿足預(yù)設(shè)阻值的各電阻，包括：
[0034]重復(fù)按照預(yù)設(shè)修刻方式修刻各預(yù)設(shè)區(qū)域的寬度，直到得到滿足預(yù)設(shè)阻值的各電阻。
[0035]本申請包括以下優(yōu)點：
[0036]本申請至少一個實施例簡化了工藝要求，提高了電路可靠性。
[0037]本申請實施例的一種實現(xiàn)方式中，電阻可根據(jù)應(yīng)用場合進(jìn)行調(diào)整，且可實現(xiàn)逐個調(diào)節(jié)外置柵極電阻阻值，與整體電路適配。
[0038]本申請實施例的一種實現(xiàn)方式中，大幅度降低成本。特別是對于多芯片并聯(lián)的場合，尤其節(jié)約成本。
[0039]本申請實施例的一種實現(xiàn)方式本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點】

【技術(shù)特征摘要】
1.一種功率模塊，其特征在于，包括功率半導(dǎo)體芯片、絕緣基板和至少一個電阻；所述功率半導(dǎo)體芯片和所述至少一個電阻中的每一個電阻均位于所述絕緣基板上；所述功率半導(dǎo)體芯片與各電阻根據(jù)預(yù)設(shè)連接關(guān)系相連；所述至少一個電阻中的每一個電阻均是在所述絕緣基板的預(yù)設(shè)區(qū)域按照預(yù)設(shè)工藝制作而成；所述預(yù)設(shè)工藝包括在所述預(yù)設(shè)區(qū)域印刷或涂布電阻漿料、燒結(jié)或烘干所述電阻漿料、按照預(yù)設(shè)修刻方式修刻各預(yù)設(shè)區(qū)域的大小。2.如權(quán)利要求1所述的功率模塊，其特征在于，所述至少一個電阻中的電阻為外置柵極電阻和/或溫度傳感器電阻，外置柵極電阻，設(shè)置為與所述功率半導(dǎo)體芯片的柵極連接；溫度傳感器電阻設(shè)置于所述功率半導(dǎo)體芯片的旁側(cè)，溫度傳感器電阻的兩端具有預(yù)留外接端。3.如權(quán)利要求2所述的功率模塊，其特征在于，所述絕緣基板包括絕緣基板白板、金屬層、電氣布局層；所述電氣布局層包括：柵極端子外接區(qū)域、芯片打線鍵合區(qū)域、芯片安裝區(qū)域、以及溫度傳感器電阻的正極區(qū)域和負(fù)極區(qū)域；所述外置柵極電阻是在所述絕緣基板白板上的電氣布局層的柵極端子外接區(qū)域與芯片打線鍵合區(qū)域之間形成的電阻；所述溫度傳感器電阻是在溫度傳感器電阻的正極區(qū)域和負(fù)極區(qū)域之間形成的電阻。4.如權(quán)利要求1所述的功率模塊，其特征在于，所述絕緣基板的材料為陶瓷基絕緣材料。5.一種功率模塊的制成方法，其特征在于，在絕緣基板白板上制作金屬層；在所述金屬層上根據(jù)預(yù)設(shè)電氣布局制成電氣布局層；根據(jù)至少一個電阻中的每一個電阻的預(yù)設(shè)阻值在電氣布局層的各預(yù)設(shè)區(qū)域上印刷或涂布電阻漿料；燒結(jié)或烘干所述電阻漿料；重復(fù)按照預(yù)設(shè)修刻方式修刻各預(yù)設(shè)區(qū)域的大小，直到得到滿足預(yù)設(shè)阻值的各電阻；將功率...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李書龍，譚艷軍，林霄喆，韓韜，孫家振，于海生，黃振鴻，湛俊林，王鑫鑫，孟林，
申請(專利權(quán))人：無錫星驅(qū)動力科技有限公司無錫星驅(qū)科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：