[发明专利]一种功率半导体芯片封装结构、封装方法及封装模块

说明书

本发明提供一种功率半导体芯片封装结构、封装方法及封装模块，功率半导体芯片封装结构包括：基板电极；位于部分基板电极上的功率半导体芯片，功率半导体芯片背离基板电极的一面具有栅极；位于部分基板电极上且位于功率半导体芯片侧部的衬板，衬板背离基板电极的一侧表面具有第一导电层；连接栅极和第一导电层的键合引线；位于第一导电层上且与第一导电层固定连接的第一弹性测试电极，第一弹性测试电极适于在垂直于基板电极表面的方向上弹性形变。所述功率半导体芯片封装结构实现压接测试的同时结构稳定性提高。

技术领域

本发明涉及半导体封装技术领域，具体涉及一种功率半导体芯片封装结构、封装方法及封装模块。

背景技术

绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)属于电压控制型电力电子器件，具有输入阻抗大、驱动功率小、控制电路简单、开关损耗小、开关速度快、工作频率高、元件容量大、无吸收电路等优点，已广泛应用于工业变流、电力牵引等领域。在功率IGBT器件中，由栅极至发射极构成的回路称为控制回路，由发射极至集电极构成的回路称为主回路或功率回路。

目前功率IGBT器件的封装结构包括焊接型封装结构与压接型封装结构。在焊接型封装结构中，栅极、发射极和集电极均通过键合线引出，其中，控制回路的功率等级很小，几乎不发热；而功率回路功率等级非常大，工作过程中发热量很大，因此焊接型封装结构长时间工作会引起引线键合点失效，器件因断路而失效。在压接型封装结构中，功率半导体芯片同上下两侧的弹性电极接触，利用压力实现热力学和电气的连接，保证了器件的双面散热且具有失效短路的特点；与传统的焊接型封装结构相比，压接型封装结构具有更大功率密度、更低的热阻、更高的工作结温、更低的寄生电感、更宽的安全工作区和更高的可靠性，能满足电力系统对供电高可靠性的要求。

然而，目前的压接型封装结构中的稳定性较差。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有压接型封装结构中的稳定性较差的缺陷，从而提供一种功率半导体芯片封装结构、封装方法及封装模块。

本发明提供一种功率半导体芯片封装结构，包括：基板电极；位于部分所述基板电极上的功率半导体芯片，所述功率半导体芯片背离所述基板电极的一面具有栅极；位于部分所述基板电极上且位于所述功率半导体芯片侧部的衬板，所述衬板背离所述基板电极的一侧表面具有第一导电层；连接所述栅极和所述第一导电层的键合引线；位于所述第一导电层上且与所述第一导电层固定连接的第一弹性测试电极，所述第一弹性测试电极适于在垂直于所述基板电极表面的方向上弹性形变。

可选的，所述衬板包括由下至上依次层叠设置的第二导电层、绝缘层和第一导电层，所述第二导电层与所述基板电极接触。

可选的，所述第一导电层的材料包括铜；所述绝缘层的材料包括陶瓷。

可选的，所述第一弹性测试电极包括弹簧探针，所述弹簧探针在垂直于所述基板电极表面的方向上具有相对的触头和焊盘，所述焊盘与所述第一导电层固定连接。

可选的，所述功率半导体芯片背离所述基板电极的一面还具有发射极；所述功率半导体芯片封装结构还包括：位于所述发射极上且与所述发射极电学连接的发射极测试电极；所述发射极测试电极包括：底层测试电极和位于底层测试电极上的第二弹性测试电极。

可选的，所述第二弹性测试电极包括在垂直于所述底层测试电极表面的方向上相对设置的第一导电柱和第二导电柱、以及位于第一导电柱和第二导电柱之间的弹性件。

可选的，所述功率半导体芯片背离所述栅极的一面具有集电极，所述集电极与所述基板电极电学连接。

可选的，所述功率半导体芯片封装结构还包括：位于所述基板电极上的绝缘框架，所述绝缘框架环绕所述功率半导体芯片和衬板，所述第一弹性测试电极背离所述基板电极的一端延伸至所述绝缘框架外；封装胶层，所述封装胶层位于所述绝缘框架中且覆盖所述功率半导体芯片和衬板。