一种无引线直贴式互联结构和智能功率模块的制作方法

本发明涉及功率半导体领域，尤其涉及一种无引线直贴式互联结构和智能功率模块。

背景技术：

1、ipm（intelligent power module，智能功率模块）是将功率开关器件与驱动保护电路集成于一体的电子部件，广泛应用于变频家电、工业伺服、新能源逆变等领域。在传统ipm封装结构中，igbt功率芯片普遍采用背面集电极贴装于基板的方式，而栅极和发射极位于芯片正面。快恢复二极管功率芯片同样以背面阴极贴装于基板，阳极位于芯片正面。位于芯片正面的各电极需要通过金属键合引线与ic（integrated circuit，驱动集成电路）芯片上的引脚实现电气连接。igbt集电极、二极管阴极和ic衬底与基板布线相连。这种以键合引线为核心互联手段的封装方式经过长期产业应用，已形成较为成熟的工艺体系。

2、然而随着电力电子装置向高频化、高功率密度方向发展，上述传统封装结构逐渐难以满足应用需求。键合引线本身细长且呈弧状跨越芯片与基板之间，在回路中引入较大的寄生电感与寄生电容，高频开关工况下电压电流过冲明显，开关损耗随之升高，电磁干扰问题也较为突出。键合引线与芯片电极、基板焊盘之间通过键合点连接，在模块长期运行过程中持续承受温度循环与功率循环带来的热应力，键合界面一旦发生疲劳就容易出现脱落甚至断裂，模块的长期可靠性与使用寿命受到制约。功率芯片与驱动ic之间依靠引线分立走线，互联路径较长，芯片在基板上的排布难以紧凑化，模块整体体积偏大，功率密度的提升存在困难。热量从芯片正面经键合引线散出的路径迂回曲折，芯片结温难以及时传导至外部散热器，进一步制约了模块在高功率工况下的输出能力。传统键合引线式ipm封装在寄生参数、长期可靠性、集成度与散热效率方面均存在难以兼顾的问题。

技术实现思路

1、针对现有技术中的不足，本发明公开一种无引线直贴式互联结构，应用于智能功率模块，包括：

2、基板；

3、igbt功率芯片，所述igbt功率芯片的内部包括第一铜柱，所述第一铜柱的一端连接所述igbt功率芯片的第一面上的集电极，所述第一铜柱的另一端从所述igbt功率芯片的第二面引出，所述igbt功率芯片的第二面固定在所述基板上；

4、二极管功率芯片，所述二极管功率芯片的内部包括第二铜柱，所述第二铜柱的一端连接所述二极管功率芯片的第一面上的阳极，所述第二铜柱的另一端从所述二极管功率芯片的第二面引出，所述二极管功率芯片的第二面固定在所述基板上；

5、驱动芯片，所述驱动芯片的内部包括第三铜柱，所述第三铜柱的一端连接所述驱动芯片的第一面上的衬底，所述第三铜柱的另一端从所述驱动芯片的第二面引出，所述驱动芯片的第二面固定在所述基板上；

6、所述无引线直贴式互联结构中不包括引线。

7、优选的，所述基板上包括铜布线层；

8、所述igbt功率芯片的第二面包括对应于栅极的栅极铜柱凸点、对应于发射极的发射极铜柱凸点和对应于所述第一铜柱的集电极铜柱凸点；

9、所述二极管功率芯片的第二面包括对应于阴极的阴极铜柱凸点和对应于所述第二铜柱的阳极铜柱凸点；

10、所述驱动芯片的第二面包括对应于各引脚的引脚铜柱凸点和对应于所述第三铜柱的衬底铜柱凸点；

11、所述栅极铜柱凸点、所述发射极铜柱凸点、所述集电极铜柱凸点、所述阴极铜柱凸点、所述阳极铜柱凸点、所述引脚铜柱凸点和所述衬底铜柱凸点均通过焊接连接所述铜布线层。

12、优选的，所述基板的上层为所述铜布线层，所述基板的中层为陶瓷层，所述基板的底层为铜箔。

13、优选的，所述基板的底层连接外部的散热器。

14、优选的，所述igbt功率芯片、所述二极管功率芯片和所述驱动芯片被包裹在塑封料中。

15、优选的，所述塑封料的材质为环氧树脂。

16、优选的，所述igbt功率芯片的厚度为100~200μm。

17、优选的，所述二极管功率芯片的厚度为100~200μm。

18、优选的，所述驱动芯片的厚度为200~300μm。

19、本发明公开一种智能功率模块，包括所述无引线直贴式互联结构中的基板、igbt功率芯片、二极管功率芯片和驱动芯片。

20、采用本发明能够得到如下有益效果：

21、通过穿透芯片的铜柱将各芯片的电极引到芯片的同一面上，并使该面直接固定于基板，解决了传统键合引线式ipm封装寄生电感与寄生电容大、键合界面易疲劳断裂、互联路径长集成度低以及散热路径迂回的问题，降低了高频开关损耗与电磁干扰，提高了模块的长期可靠性、功率密度与散热效率。

1.一种无引线直贴式互联结构，应用于智能功率模块，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的无引线直贴式互联结构，其特征在于，所述基板上包括铜布线层；

3.根据权利要求2所述的无引线直贴式互联结构，其特征在于，所述基板的上层为所述铜布线层，所述基板的中层为陶瓷层，所述基板的底层为铜箔。

4.根据权利要求3所述的无引线直贴式互联结构，其特征在于，所述基板的底层连接外部的散热器。

5.根据权利要求1所述的无引线直贴式互联结构，其特征在于，所述igbt功率芯片、所述二极管功率芯片和所述驱动芯片被包裹在塑封料中。

6.根据权利要求5所述的无引线直贴式互联结构，其特征在于，所述塑封料的材质为环氧树脂。

7.根据权利要求1所述的无引线直贴式互联结构，其特征在于，所述igbt功率芯片的厚度为100~200μm。

8.根据权利要求1所述的无引线直贴式互联结构，其特征在于，所述二极管功率芯片的厚度为100~200μm。

9.根据权利要求1所述的无引线直贴式互联结构，其特征在于，所述驱动芯片的厚度为200~300μm。

10.一种智能功率模块，其特征在于，包括如权利要求1-9中任意一项所述的无引线直贴式互联结构中的基板、igbt功率芯片、二极管功率芯片和驱动芯片。