本發(fā)明涉及一種封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法，且特別涉及一種功率模塊封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法。

背景技術(shù)：

在電力轉(zhuǎn)換領域中，電力電子裝置作為重要的部件有效率地對電力進行轉(zhuǎn)換，因此，電力電子裝置被廣泛地應用于電力、電子、電機和能源等產(chǎn)業(yè)。為增進上述產(chǎn)業(yè)的競爭力，電力電子裝置的穩(wěn)定性、可靠性及其電能轉(zhuǎn)換效率一直是業(yè)界努力追求的目標。

進一步而言，電力電子裝置的核心部件為功率半導體，因此，功率半導體的性能直接決定電力電子裝置的穩(wěn)定性、可靠性及其電能轉(zhuǎn)換效率。為設計出更加可靠、安全且性能高的電力電子裝置，功率半導體需相應地具備電壓應力低、功率損耗低等特性。

然而現(xiàn)有的功率半導體常受到寄生電感的影響，在功率半導體內(nèi)產(chǎn)生較大的電壓尖峰，嚴重影響功率半導體乃至于整體電力電子裝置的性能。

由此可見，上述現(xiàn)有的方式，顯然仍存在不便與缺陷，而有待改進。為了解決上述問題，相關領域莫不費盡心思來謀求解決之道，但長久以來仍未發(fā)展出適當?shù)慕鉀Q方案。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明內(nèi)容旨在提供本公開內(nèi)容的簡化摘要，以使本領域技術(shù)人員對本公開內(nèi)容具備基本的理解。此發(fā)明內(nèi)容并非本公開內(nèi)容的完整概述，且其用意并非在指出本發(fā)明實施例的重要/關鍵元件或界定本發(fā)明的范圍。

本發(fā)明內(nèi)容目的之一在于提供一種功率模塊封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法，借以改善現(xiàn)有技術(shù)的問題。

為達上述目的，本發(fā)明內(nèi)容揭示一種功率模塊封裝結(jié)構(gòu)，包含第一導電層、第一絕緣層、第二導電層、第一功率器件及第一控制器件。第一絕緣層 配置于第一導電層上方。第二導電層配置于第一絕緣層上方。第一功率器件配置于第一導電層上。第一控制器件配置于第二導電層上，用以控制第一功率器件。第一導電層、第二導電層、第一功率器件與第一控制器件形成一回路，此回路中流經(jīng)第一導電層的電流與流經(jīng)第二導電層的電流方向相反。

在一實施例中，該第一絕緣層的厚度為25微米至1毫米。

在又一實施例中，該第二導電層至該第一導電層的一垂直投影面積與該第二導電層的面積之比大于50％。

于再一實施例中，該第二導電層通過一導線耦接于該第一導電層。

在另一實施例中，功率模塊封裝結(jié)構(gòu)還包含一基板，其中該基板包含該第一導電層、該第一絕緣層與該第二導電層。

在又一實施例中，該第一導電層包含一第一導電部及一第二導電部，該第一導電層的該第一導電部及該第二導電部相互分離，其中該第一功率器件配置于該第一導電層的該第一導電部上。

于再一實施例中，該第二導電層包含一第一導電部、一第二導電部及一第三導電部，該第二導電層的該第一導電部、該第二導電部及該第三導電部相互分離，其中該第一控制器件的兩端分別配置于該第二導電層的該第二導電部和該第三導電部上。

在另一實施例中，功率模塊封裝結(jié)構(gòu)還包含第二控制器件，該第二控制器件配置于該第二導電層的該第一導電部上，并通過一連接體耦接于該第二導電層的該第二導電部上。

在又一實施例中，該基板還包含第三導電層及第二絕緣層。該第二絕緣層配置于該第三導電層上。該第一導電層配置于該第二絕緣層上，該第一功率器件通過一連接體耦接于該第一導電層的該第二導電部。

于再一實施例中，功率模塊封裝結(jié)構(gòu)還包含一第一基板和一第二基板，其中該第二基板設置于該第一基板上方。

在另一實施例中，該第一基板包含該第一導電層，該第二基板包含該第二導電層和該第一絕緣層。

在又一實施例中，該第一導電層包含一第一導電部及一第二導電部，該第一導電層的該第一導電部及該第二導電部相互分離，其中該第一功率器件配置于該第一導電層的第一導電部上，并通過一連接體耦接于該第一導電層 的該第二導電部。

于再一實施例中，該第二導電層包含一第一導電部、一第二導電部及一第三導電部，該第二導電層的該第一導電部、該第二導電部及該第三導電部相互分離，其中該第一控制器件的兩端分別配置于該第二導電層的該第二導電部和該第三導電部上。

在另一實施例中，功率模塊封裝結(jié)構(gòu)還包含第二控制器件。該第二控制器件配置于該第二導電層的該第一導電部上，其中該第二控制器件通過一連接體耦接于該第二導電層的該第二導電部。

在又一實施例中，該第一導電層包含一第一導電部、一第二導電部及一第三導電部，該第一導電層的該第一導電部、該第二導電部及該第三導電部相互分離。

于再一實施例中，該第一功率器件配置于該第一導電層的該第一導電部上，并通過一第一連接體耦接于該第一導電層的該第二導電部。該功率模塊封裝結(jié)構(gòu)還包含第二功率器件。該第二功率器件配置于該第一導電層的該第二導電部上，并通過一第二連接體耦接于該第一導電層的該第三導電部。

在另一實施例中，該第二導電層包含一第一導電部及一第二導電部，該第二導電層的該第一導電部及該第二導電部相互分離，其中該第一控制器件的兩端分別配置于該第二導電層的該第一導電部及該第二導電部上。

在又一實施例中，該第二導電層的該第一導電部通過一連接體耦接于該第一導電層的該第一導電部。

于再一實施例中，功率模塊封裝結(jié)構(gòu)還包含第一驅(qū)動電路。該第一驅(qū)動電路配置于該第二導電層的該第一導電部，并與該第一控制器件相互獨立；以及一第二驅(qū)動電路，配置于該第二導電層的該第二導電部，并與該第一控制器件相互獨立。

在另一實施例中，該第一基板還包含第三導電層及第二絕緣層。該第二絕緣層配置于該第三導電層上，并且該第一導電層配置于該第二絕緣層上。第二基板還包含第四導電層，該第一絕緣層配置于該第四導電層上，其中該第四導電層通過導電連接材料與該第一導電層相連。

在又一實施例中，功率模塊封裝結(jié)構(gòu)還包含第三基板和第四基板，該第四基板設置于該第三基板上方，并通過導電連接材料相連，其中該第三基板 與該第一基板結(jié)構(gòu)相同，該第四基板與該第二基板結(jié)構(gòu)相同。

于再一實施例中，功率模塊封裝結(jié)構(gòu)還包含基板載體，該第一基板與該第二基板設置于該基板載體上方，該第一基板通過導電連接材料與該基板載體相連。該第三基板與該第四基板設置于該基板載體上方，該第三基板通過導電連接材料與該基板載體相連。該第一基板與該第三基板通過導電連接材料相連。

在另一實施例中，該第一控制器件為電容、二極管鉗位電路或有源鉗位電路。

為達上述目的，本發(fā)明內(nèi)容的另一技術(shù)方案為提供一種功率模塊封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，包含以下步驟：

形成第一導電層；

形成第一絕緣層于第一導電層上方；

形成第二導電層于第一絕緣層上方；

形成第一功率器件于第一導電層上；

形成第一控制器件于第二導電層上，其中第一控制器件用以控制第一功率器件；以及

使第一導電層、第二導電層、第一功率器件與第一控制器件形成一回路，上述回路中流經(jīng)第一導電層的電流與流經(jīng)第二導電層的電流方向相反。

在另一實施例中，該第一絕緣層的厚度為25微米至1毫米。

在又一實施例中，該第二導電層至該第一導電層的一垂直投影面積與該第二導電層的面積之比大于50％。

于再一實施例中，功率模塊封裝結(jié)構(gòu)的制造方法還包含：通過一導線以耦接該第一導電層及該第二導電層。

在另一實施例中，功率模塊封裝結(jié)構(gòu)的制造方法還包含：形成一基板，其中該基板包含該第一導電層該第一絕緣層與該第二導電層。

在又一實施例中，形成該第一導電層的步驟包含：形成該第一導電層的一第一導電部及一第二導電部，其中該第一導電層的該第一導電部及該第二導電部相互分離。形成該第一功率器件于該第一導電層上的步驟包含：形成該第一功率器件于該第一導電層的該第一導電部上。

于再一實施例中，形成該第二導電層的步驟包含：形成該第二導電層的 一第一導電部、一第二導電部及一第三導電部，其中該第二導電層的該第一導電部該第二導電部及該第三導電部相互分離。功率模塊封裝結(jié)構(gòu)的制造方法還包含：將該第一控制器件的兩端分別配置于該第二導電層的該第二導電部和該第三導電部上。

在另一實施例中，功率模塊封裝結(jié)構(gòu)的制造方法還包含：形成一第二控制器件于該第二導電層的該第一導電部上；以及通過一連接體將該第二控制器件耦接于該第二導電層的該第二導電部上。

在又一實施例中，功率模塊封裝結(jié)構(gòu)的制造方法還包含：形成一第三導電層；以及形成一第二絕緣層于該第三導電層上，其中該第一導電層的該第二導電部形成于該第二絕緣層上，該第一功率器件通過一連接體耦接于該第一導電層的該第二導電部。

于再一實施例中，功率模塊封裝結(jié)構(gòu)的制造方法還包含：形成一第一基板，其中該第一基板包含該第一導電層；以及形成一第二基板于該第一基板上方，其中該第二基板包含該第二導電層和該第一絕緣層。

在另一實施例中，形成該第一導電層的步驟包含：形成該第一導電層的一第一導電部及一第二導電部，其中該第一導電層的該第一導電部及該第二導電部相互分離。形成該第一功率器件于該第一導電層上的步驟包含：形成該第一功率器件于該第一導電層的第一導電部上，并通過一連接體耦接于該第一導電層的該第二導電部。

在又一實施例中，形成該第二導電層的步驟包含：形成該第二導電層的一第一導電部、一第二導電部及一第三導電部，其中該第二導電層的該第一導電部、該第二導電部及該第三導電部相互分離。功率模塊封裝結(jié)構(gòu)的制造方法還包含：將該第一控制器件的兩端分別配置于該第二導電層的該第二導電部和該第三導電部上。

于再一實施例中，功率模塊封裝結(jié)構(gòu)的制造方法還包含：形成一第二控制器件于該第二導電層的該第一導電部上，其中該第二控制器件通過一連接體耦接于該第二導電層的該第二導電部。

在另一實施例中，形成該第一導電層的步驟包含：形成該第一導電層的一第一導電部、一第二導電部及一第三導電部，其中該第一導電層的該第一導電部、該第二導電部及該第三導電部相互分離。

在又一實施例中，形成該第一功率器件于該第一導電層上的步驟包含：形成該第一功率器件于該第一導電層的該第一導電部上，并通過一第一連接體耦接于該第一導電層的該第二導電部。功率模塊封裝結(jié)構(gòu)的制造方法還包含：形成一第二功率器件于該第一導電層的該第二導電部上，并通過一連接體耦接于該第一導電層的該第三導電部。

于再一實施例中，形成該第二導電層的步驟包含：形成該第二導電層的一第一導電部及一第二導電部，其中該第二導電層的該第一導電部及該第二導電部相互分離。形成該第一控制器件于該第二導電層上的步驟包含：形成該第一控制器件于該第二導電層的該第一導電部及該第二導電部上。

在另一實施例中，功率模塊封裝結(jié)構(gòu)的制造方法還包含：通過一連接體將該第二導電層的該第一導電部耦接于該第一導電層的該第一導電部。

在又一實施例中，功率模塊封裝結(jié)構(gòu)的制造方法還包含：形成一第一驅(qū)動電路于該第二導電層的該第一導電部，并與該第一控制器件相互獨立；以及形成一第二驅(qū)動電路于該第二導電層的該第二導電部，并與該第一控制器件相互獨立。

于再一實施例中，功率模塊封裝結(jié)構(gòu)的制造方法還包含：形成一第三導電層；以及形成一第二絕緣層于該第三導電層上，且形成該第一導電層于該第二絕緣層上。形成該第二基板的步驟還包含：形成該第二基板的一第四導電層，其中該第一絕緣層配置于該第四導電層上，其中該第四導電層通過導電連接材料與該第一導電層相連。

在另一實施例中，功率模塊封裝結(jié)構(gòu)的制造方法還包含：形成一第三基板，其中該第三基板與該第一基板結(jié)構(gòu)相同；以及形成一第四基板于該第三基板上方，并通過導電連接材料相連，其中該第四基板與該第二基板結(jié)構(gòu)相同。

在又一實施例中，功率模塊封裝結(jié)構(gòu)的制造方法還包含：形成一基板載體，其中該第一基板與該第二基板設置于該基板載體上方，該第一基板通過導電連接材料與該基板載體相連。形成該第三基板及該第四基板的步驟包含：形成該第三基板與該第四基板于該基板載體上方，其中該第三基板通過導電連接材料與該基板載體相連，其中該第一基板與該第三基板通過導電連接材料相連。

在另一實施例中，功率模塊封裝結(jié)構(gòu)的制造方法包含以下步驟：于該第二導電層印刷錫膏，將該第一控制器件及該第二控制器件貼于該第二導電層上，并通過回流焊將該第一控制器件與該第二控制器件焊接在該第二導電層上；于改第一基板印刷錫膏，并通過回流焊將該第四導電層與該第一功率器件焊接在該第一基板上；通過多個連接體將該第二控制器件耦接于該第二導電層，并將該第一功率器件耦接于該第二導電層；于基板載體印刷焊接材料，用冶具將該第一基板及該第三基板固定于該基板載體上，并通過回流焊將該第一基板與該第三基板焊接于該基板載體上；以及通過導電連接材料以連接該第一基板與該第三基板。

于再一實施例中，該第一控制器件為電容、二極管鉗位電路或有源鉗位電路。

因此，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，通過提供一種功率模塊封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法，改善寄生電感對功率模塊的影響，從而降低功率模塊內(nèi)的電壓尖峰，提高功率模塊乃至電力電子裝置的性能。

在參閱下文實施方式后，本發(fā)明所屬技術(shù)領域中技術(shù)人員當可輕易了解本發(fā)明的基本精神及其他發(fā)明目的，以及本發(fā)明所采用的技術(shù)手段與實施方案。

附圖說明

為讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征、優(yōu)點與實施例能更明顯易懂，說明書附圖簡述如下：

圖1A依照本發(fā)明一實施例繪示一種功率模塊封裝結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖1B依照本發(fā)明又一實施例繪示一種如圖1A所示的功率模塊封裝結(jié)構(gòu)的等效電路圖。

圖2依照本發(fā)明另一實施例繪示一種功率模塊封裝結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖3依照本發(fā)明再一實施例繪示一種功率模塊封裝結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖4依照本發(fā)明又一實施例繪示一種功率模塊封裝結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖5A依照本發(fā)明另一實施例繪示一種功率模塊封裝結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖5B依照本發(fā)明又一實施例繪示一種如圖5A所示的功率模塊封裝結(jié)構(gòu)的等效電路圖。

圖5C依照本發(fā)明另一實施例繪示一種如圖5A所示的功率模塊封裝結(jié)構(gòu)的實驗數(shù)據(jù)圖。

圖6A依照本發(fā)明再一實施例繪示一種功率模塊封裝結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖6B依照本發(fā)明另一實施例繪示一種如圖6A所示的功率模塊封裝結(jié)構(gòu)的等效電路圖。

圖7依照本發(fā)明再一實施例繪示一種功率模塊封裝結(jié)構(gòu)的等效電路示意圖。

圖8依照本發(fā)明又一實施例繪示一種功率模塊封裝結(jié)構(gòu)的等效電路示意圖。

圖9依照本發(fā)明另一實施例繪示一種功率模塊封裝結(jié)構(gòu)的等效電路示意圖。

圖10依照本發(fā)明再一實施例繪示一種功率模塊封裝結(jié)構(gòu)的等效電路示意圖。

圖11依照本發(fā)明又一實施方式繪示一種功率模塊封裝結(jié)構(gòu)的制造方法的流程圖。

根據(jù)慣常的作業(yè)方式，圖中各種特征與元件并未依比例繪制，其繪制方式是為了以最佳的方式呈現(xiàn)與本發(fā)明相關的具體特征與元件。此外，在不同附圖間，以相同或相似的元件符號來指稱相似的元件/部件。

附圖標記說明：

100：功率模塊封裝結(jié)構(gòu) 210：第三基板

100A～100E：功率模塊封裝結(jié)構(gòu) 215：導電連接材料

110：基板 222：第四基板

111：第三導電層 250：導電連接材料

112：第一導電層 500：導電連接材料

112A：第一導電部 600：二極管嵌位電路

112B：第二導電部 700：有源嵌位電路

113：第二絕緣層 1100：方法

114：第一絕緣層 1110～1160：步驟

115：導電連接材料 C：電容

116：第二導電層 C1、C2：電容

116A：第一導電部 D：二極管

116B：第二導電部 D1～D6：二極管

116C：第三導電部 dr1、dr2：驅(qū)動電路

117：第四導電層 I1：電流

120：功率器件 I2：電流

122：第二基板 Lr1、Lr2：寄生電感

130：第一控制器件 L0：導線

140：第二控制器件 L1～L4：連接體

150：導電連接材料 N1～N4：公共端

160：基板載體 R：電阻

170：功率器件 S：功率半導體

180：第一驅(qū)動電路 S1～S4：絕緣柵雙極型晶體管

190：第二驅(qū)動電路

具體實施方式

為了使本公開內(nèi)容的敘述更加詳盡與完備，下文針對了本發(fā)明的實施方案與具體實施例提出了說明性的描述；但這并非實施或運用本發(fā)明具體實施例的唯一形式。實施方式中涵蓋了多個具體實施例的特征以及用以建構(gòu)與操作這些具體實施例的方法步驟與其順序。然而，亦可利用其他具體實施例來實現(xiàn)相同或均等的功能與步驟順序。

除非本說明書另有定義，此處所用的科學與技術(shù)詞匯的含義與本發(fā)明所屬技術(shù)領域中技術(shù)人員所理解與慣用的意義相同。

另外，關于本文中所使用的“耦接”，可指二或多個元件相互直接作實體或電性接觸，或是相互間接作實體或電性接觸，亦可指二或多個元件相互操作或動作。

為改善功率模塊內(nèi)產(chǎn)生的電壓尖峰，提高功率模塊乃至于電力電子裝置的性能，本發(fā)明提出一種改進的功率塊封裝結(jié)構(gòu)，可降低其內(nèi)的寄生電感，以改善于功率模塊內(nèi)產(chǎn)生的較大電壓尖峰，具體說明如后。

圖1A依照本發(fā)明一實施例繪示一種功率模塊封裝結(jié)構(gòu)的示意圖。如圖所示，功率模塊封裝結(jié)構(gòu)100包含第一導電層112、第一絕緣層114、第二導 電層116、第一功率器件120及第一控制器件130。于結(jié)構(gòu)上，第一絕緣層114配置于第一導電層112上方。第二導電層116配置于第一絕緣層114上方。第一功率器件120配置于第一導電層112上。第一控制器件130配置于第二導電層116上。

于操作上，第一控制器件130用以控制第一功率器件120。因此，第一導電層112、第二導電層116、第一功率器件120與第一控制器130件形成一回路，此回路中流經(jīng)第一導電層112的電流I2與流經(jīng)第二導電層116的電流I1方向相反。如此一來，第一導電層112與第二導電層116會形成反向耦合的電磁場，從而降低第一導電層112與第二導電層116間的寄生電感量，以改善于功率模塊封裝結(jié)構(gòu)100內(nèi)產(chǎn)生較大的電壓尖峰的狀況。

在另一實施例中，第一絕緣層114的厚度約為25um(微米)至1mm(毫米)。第一導電層112、第二導電層116間的寄生電感量與兩者的間距成正比，由于第一絕緣層114配置于第一導電層112與第二導電層116之間，若第一絕緣層114的厚度越小，則代表第一導電層112與第二導電層116的間距較小，如此，可進一步降低第一導電層112與第二導電層116間的寄生電感量。

于再一實施例中，第二導電層116至第一導電層112的垂直投影面積與第二導電層116的面積之比大于50％。在另一實施例中，第二導電層116至第一導電層112的垂直投影面積與第二導電層116的面積之比為100％。由于流經(jīng)第一導電層112的電流I2與流經(jīng)第二導電層116的電流I1方向相反，兩者間會形成反向耦合的電磁場，倘若上述垂直投影面積與第二導電層116的面積之比越大(例如大于50％，較佳地，上述面積之比可為100％)，則表明第二導電層116至第一導電層112的垂直投影與第二導電層的重疊面積越大，更能降低兩者間的寄生電感量，以改善于功率模塊封裝結(jié)構(gòu)100內(nèi)產(chǎn)生較大電壓尖峰的狀況。

在又一實施例中，第二導電層116通過導線L0耦接于第一導電層112。此外，第二導電層116通過連接體L1耦接于第一功率器件120。于另一實施例中，功率模塊封裝結(jié)構(gòu)100還包含基板110，此基板110包含第一導電層112、第一絕緣層114與第二導電層116。

圖1B依照本發(fā)明又一實施例繪示一種如圖1A所示的功率模塊封裝結(jié)構(gòu) 的等效電路圖。如圖所示，標號S1為第一功率器件120，標號C為電容器件(由于電容器件于此處用于控制功率器件兩端的電壓尖峰，因此可稱為第一控制器件130)，標號Lr1為第一導電層112布線寄生電感，標號Lr2為第二導電層116布線寄生電感。當?shù)谝豢刂破骷?30用以控制第一功率器件120而進行開關時，第一功率器件120兩端會產(chǎn)生電壓尖峰，此時，電容器件可降低第一功率器件120兩端的電壓尖峰，且寄生電感Lr1、Lr2的寄生電感值越小，電壓尖峰越小。

于實作本發(fā)明時，第一功率器件120可為絕緣柵雙極型晶體管(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)、金氧半場效晶體管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,MOSFET)、二極管等功率半導體器件。第一控制器件130為可用以控制第一功率器件120任兩端的電壓尖峰的器件，其可為電阻、電容、半導體器件、晶片等。然本發(fā)明并不以此為限，本領域技術(shù)人員當可選擇性地依照實際需求而采用適當?shù)碾娮釉?/p>

圖2依照本發(fā)明另一實施例繪示一種功率模塊封裝結(jié)構(gòu)的示意圖。相較于圖1A所示的功率模塊封裝結(jié)構(gòu)100，于圖2的功率模塊封裝結(jié)構(gòu)100A中，其第一導電層112包含第一導電部112A及第二導電部112B。于結(jié)構(gòu)上，第一導電層112的第一導電部112A及第二導電部112B相互分離，且第一功率器件120配置于第一導電層112的第一導電部112A上。

在另一實施例中，相較于圖1A所示的功率模塊封裝結(jié)構(gòu)100，于圖2的功率模塊封裝結(jié)構(gòu)100A中，第二導電層116包含第一導電部116A、第二導電部116B及第三導電部116C。于結(jié)構(gòu)上，第二導電層116的第一導電部116A、第二導電部116B及第三導電部116C相互分離，且第一控制器件130的兩端分別配置于第二導電層116的第二導電部116B和第三導電部116C上。

于再一實施例中，相較于圖1A所示的功率模塊封裝結(jié)構(gòu)100，圖2的功率模塊封裝結(jié)構(gòu)100A還包含第二控制器件140。于結(jié)構(gòu)上，第二控制器件140配置于第二導電層116的第一導電部116A上，并通過連接體L2耦接于第二導電層116的第二導電部116B上。此外，圖2的功率模塊封裝結(jié)構(gòu)100A的基板110還包含第三導電層111及第二絕緣層113。于結(jié)構(gòu)上，第二絕緣層 113配置于第三導電層111上，第一導電層112配置于第二絕緣層113上，第一功率器件120通過連接體L3耦接于第一導電層112的第二導電部112B。

圖3依照本發(fā)明再一實施例繪示一種功率模塊封裝結(jié)構(gòu)的示意圖。相較于圖1A所示的功率模塊封裝結(jié)構(gòu)100，圖3的功率模塊封裝結(jié)構(gòu)100B還包含第一基板110和第二基板122，且第二基板122設置于第一基板110上方。在另一實施例中，第一基板110包含第一導電層112，第二基板122包含第二導電層116和第一絕緣層114。于再一實施例中，第一導電層112包含第一導電部112AI及第二導電部112AII。于結(jié)構(gòu)上，第一導電層112的第一導電部112AI及第二導電部112AII相互分離，且第一功率器件120配置于第一導電層112的第一導電部112AI上，并通過連接體L3耦接于第一導電層112的第二導電部112AII。在又一實施例中，第二導電層116包含第一導電部116A、第二導電部116B及第三導電部116C，于結(jié)構(gòu)上，第二導電層116的第一導電部116A、第二導電部116B及第三導電部116C相互分離，且第一控制器件130的兩端分別配置于第二導電層116的第二導電部116B和第三導電部116C上。

于另一實施例中，相較于圖1A所示的功率模塊封裝結(jié)構(gòu)100，圖3的功率模塊封裝結(jié)構(gòu)100B還包含第二控制器件140。于結(jié)構(gòu)上，第二控制器件140配置于第二導電層116的第一導電部116A上，且第二控制器件140通過連接體L2耦接于第二導電層116的第二導電部116B。于再一實施例中，第二導電層116的第一導電部116A通過連接體L1耦接于第一功率器件120。

在又一實施例中，相較于圖1A所示的功率模塊封裝結(jié)構(gòu)100，于圖3的功率模塊封裝結(jié)構(gòu)100B中，其第一基板110還包含第三導電層111及第二絕緣層113，第二基板110還包含第四導電層117。于結(jié)構(gòu)上，第二絕緣層113配置于第三導電層111上，并且第一導電層112配置于第二絕緣層113上。第一絕緣層114配置于第四導電層117上，第四導電層117通過導電連接材料115與第一導電層112相連。

圖4依照本發(fā)明又一實施例繪示一種功率模塊封裝結(jié)構(gòu)的示意圖。當功率模塊的功率和體積增大后，可以采用多塊第一基板110和第二基板122，如圖4所示。圖4的功率模塊封裝結(jié)構(gòu)100C包含兩個圖3的功率模塊封裝結(jié)構(gòu)100B，且采用對稱配置的方式，并以導電連接材料500進行連接。詳細而 言，相較于圖3所示的功率模塊封裝結(jié)構(gòu)100B，圖4的功率模塊封裝結(jié)構(gòu)100C還包含第三基板210和第四基板222，且兩者通過導電連接材料215相連，其中第三基板210與第一基板結(jié)構(gòu)110相同，第四基板222與第二基板122結(jié)構(gòu)相同。

在另一實施例中，功率模塊封裝結(jié)構(gòu)100C還包含基板載體160。于結(jié)構(gòu)上，第一基板110與第二基板122設置于基板載體160上方，第一基板110通過導電連接材料150與基板載體160相連。第三基板210與第四基板222設置于基板載體160上方，第三基板210通過導電連接材料250與基板載體160相連。此外，第一基板110與第三基板210通過導電連接材料500相連。在另一實施例中，第一控制器件130可為電容、二極管鉗位電路或有源鉗位電路，然本發(fā)明并不以此為限，本領域技術(shù)人員當可選擇性地依照實際需求而采用適當?shù)碾娮釉?/p>

在另一實施例中，如第4圖所示，功率模塊封裝結(jié)構(gòu)可采用以下制程來制作：于第二導電層116印刷錫膏，將第一控制器件130與第二控制器件140貼于第二導電層116上，并通過回流焊方式將第一控制器件130與第二控制器件140焊接在第二導電層116上；于第一基板110印刷錫膏，并通過回流焊將第四導電層117與第一功率器件120焊接在第一基板110上；通過多個連接體L1、L2將第二控制器件140耦接于第二導電層116，并將第一功率器件120耦接于第二導電層116(需要說明的是功率模塊封裝結(jié)構(gòu)的右側(cè)結(jié)構(gòu)的制作方式類似于上述左側(cè)結(jié)構(gòu)的制作方式，為使本發(fā)明說明簡潔，于此不在贅述)；于基板載體160印刷焊接材料，用冶具(圖中未示出)將第一基板110及第三基板210固定于基板載體160上，并通過回流焊將第一基板110與第三基板210焊接于基板載體160上；以及通過導電連接材料500連接第一基板110與第三基板210，具體地通過導電連接材料500以連接第一導電層112與第四導電層212。最后，在基板載體160周邊點涂密封膠，安裝外殼，用絕緣膠灌封外殼，機械彎折主功率輸入輸出端子，以完成整個模塊封裝制程。

圖5A依照本發(fā)明另一實施例繪示一種功率模塊封裝結(jié)構(gòu)的示意圖。相較于圖1A所示的功率模塊封裝結(jié)構(gòu)100，于圖5A的功率模塊封裝結(jié)構(gòu)100D中，其第一導電層112包含第一導電部112AI、第二導電部112AII及第三導電部112AIII，第一導電層112的第一導電部112AI、第二導電部112AII及第 三導電部112AIII相互分離。

在另一實施例中，相較于圖1A所示的功率模塊封裝結(jié)構(gòu)100，于圖5A的功率模塊封裝結(jié)構(gòu)100D中，其功率器件170配置于第一導電層112A的第一導電部112AI上，并通過第一連接體L3耦接于第一導電層112的第二導電部112AII。于再一實施例中，相較于圖1A所示的功率模塊封裝結(jié)構(gòu)100，圖5A的功率模塊封裝結(jié)構(gòu)100D還包含功率器件120，其配置于第一導電層112A的第二導電部112AII上，并通過第二連接體L2耦接于第一導電層112的第三導電部112AIII。

在又一實施例中，相較于圖1A所示的功率模塊封裝結(jié)構(gòu)100，于圖5A的功率模塊封裝結(jié)構(gòu)100D中，其第二導電層116包含第一導電部116A及第二導電部116B，第二導電層116的第一導電部116A及第二導電部116B相互分離，其中第一控制器件130的兩端分別配置于第二導電層116的第一導電部116A及第二導電部116B上。在另一實施例中，相較于圖1A所示的功率模塊封裝結(jié)構(gòu)100，于圖5A的功率模塊封裝結(jié)構(gòu)100D中，第二導電層116的第一導電部116A通過連接體L4耦接于第一導電層的第一導電部112AI。

圖5B依照本發(fā)明又一實施例繪示一種如圖5A所示的功率模塊封裝結(jié)構(gòu)的等效電路圖。如圖所示，大體而言，絕緣柵雙極型晶體管S1、S2、二極管D1、D2配置于第一導電層112上。詳細而言，絕緣柵雙極型晶體管S1及二極管D1可配置于功率器件170所在的區(qū)塊，絕緣柵雙極型晶體管S2及二極管D2可配置于功率器件120所在的區(qū)塊，標號C為電容器件(由于電容器件于此處用以控制器件的兩端尖峰，因此可稱為第一控制器件130)。絕緣柵雙極型晶體管S1、S2、二極管D1、D2和電容器件C形成一回路，此回路流經(jīng)第一導電層112的電流與流經(jīng)第二導電層116的電流方向相反，可以降低該回路的寄生電感，電容器件C作為控制器件可以降低開關過程中絕緣柵雙極型晶體管S1和絕緣柵雙極型晶體管S2之間的電壓尖峰。當絕緣柵雙極型晶體管S1導通，絕緣柵雙極型晶體管S2斷開時，電容器件C用于降低絕緣柵雙極型晶體管S2的集電極和發(fā)射極之間的電壓，當絕緣柵雙極型晶體管S2導通，絕緣柵雙極型晶體管S1斷開時，電容器件C用于降低絕緣柵雙極型晶體管S1的集電極和發(fā)射極之間的電壓。

圖5C依照本發(fā)明另一實施例繪示一種如圖5A所示的功率模塊封裝結(jié)構(gòu) 的實驗數(shù)據(jù)圖。如圖所示，標號Ic為功率器件170的集電極電流，標號Vce為功率器件170的集電極/發(fā)射極電壓。由圖中的波形可知，在集電極電流變化率di/dt大于20000A/us的狀況下，集電極發(fā)射極電壓尖峰小于40V(伏特)，而現(xiàn)有技術(shù)功率模塊在同樣的電流變化率狀況下，通常集電極/發(fā)射極電壓尖峰會超過100V。由此可知，本發(fā)明實施例的功率模塊封裝結(jié)構(gòu)大幅度地降低了功率半導體器件的電壓尖峰。

圖6A依照本發(fā)明再一實施例繪示一種功率模塊封裝結(jié)構(gòu)的示意圖。相較于圖5A所示的功率模塊封裝結(jié)構(gòu)100D，圖6A的功率模塊封裝結(jié)構(gòu)100E還包含第一驅(qū)動電路180及第二驅(qū)動電路190。于結(jié)構(gòu)上，第一驅(qū)動電路180配置于第二導電層116的第一導電部116A，并與第一控制器件130相互獨立。此外，第二驅(qū)動電路190配置于第二導電層116的第二導電部116B，并與第一控制器件130相互獨立。

圖6B依照本發(fā)明另一實施例繪示一種如圖6A所示的功率模塊封裝結(jié)構(gòu)的等效電路圖。相較于圖5B所示的功率模塊封裝結(jié)構(gòu)100D的等效電路圖，圖6B的功率模塊封裝結(jié)構(gòu)100E的等效電路圖還包含驅(qū)動電路dr1及dr2(分別對應于圖6A的第一驅(qū)動電路180及第二驅(qū)動電路190)。

圖7依照本發(fā)明再一實施例繪示一種功率模塊封裝結(jié)構(gòu)的等效電路示意圖。如圖所示，其繪示帶有吸收電容的D型三電平功率電路。于結(jié)構(gòu)上，絕緣柵雙極型晶體管S1～S4分別并聯(lián)二極管D1～D4后，再進行串聯(lián)連接以形成一串聯(lián)連接支路。此串聯(lián)連接支路與電容C1、C2串聯(lián)連接后形成的支路并聯(lián)。二極管D5、D6串聯(lián)連接后，再與絕緣柵雙極型晶體管S2、S3串聯(lián)形成的支路并聯(lián)。電容C1、C2串聯(lián)連接的公共端N1與二極管D5、D6串聯(lián)連接的公共端N2相連。

采用上述封裝結(jié)構(gòu)，將電容C1、C2布置到第二導電層116上，將功率半導體器件(絕緣柵雙極型晶體管S1～S4、二極管D1～D6)布置到第一導電層112上可大幅降低絕緣柵雙極型晶體管S1、二極管D5和電容C1組成的換流回路的封裝寄生電感，電容C1作為控制器件可以降低開關過程中絕緣柵雙極型晶體管S1和二極管D5之間的電壓尖峰。當絕緣柵雙極型晶體管S1導通，二極管D5阻斷時，電容C1用于降低二極管D5的兩極之間的電壓；當二極管D5導通，絕緣柵雙極型晶體管S1斷開時，電容C1用于降低絕緣柵 雙極型晶體管S1的集電極和發(fā)射極之間的電壓。

再者，上述結(jié)構(gòu)配置亦可同時降低絕緣柵雙極型晶體管S4、二極管D6和電容C2組成的換流回路的封裝寄生電感，電容C2作為控制器件可以降低絕緣柵雙極型晶體管S4和二極管D6之間的電壓尖峰。當絕緣柵雙極型晶體管S4導通，二極管D6阻斷時，電容C2用于降低二極管D6的兩極之間的電壓；當二極管D6導通，絕緣柵雙極型晶體管S4斷開時，電容C2用于降低絕緣柵雙極型晶體管S4的集電極和發(fā)射極之間的電壓。

圖8依照本發(fā)明又一實施例繪示一種功率模塊封裝結(jié)構(gòu)的等效電路示意圖。如圖所示，其繪示帶有吸收電容的T型三電平功率電路。于結(jié)構(gòu)上，絕緣柵雙極型晶體管S1、S2分別并聯(lián)二極管D1、D2后，再進行串聯(lián)連接以形成一串聯(lián)連接支路，此串聯(lián)連接支路與電容C1、C2串聯(lián)連接形成的支路并聯(lián)。絕緣柵雙極型晶體管S3、S4分別并聯(lián)二極管D3、D4后，再進行串聯(lián)連接以形成一串聯(lián)連接支路，此串聯(lián)連接支路連接于電容C1、C2串聯(lián)連接的公共端N3和絕緣柵雙極型晶體管S1、S2串聯(lián)連接的公共端N4之間。

采用上述封裝結(jié)構(gòu)，將電容C1，C2布置到第二導電層116上，將功率半導體器件(絕緣柵雙極型晶體管S1～S4、二極管D1～D6)布置到第一導電層112上可大幅降低絕緣柵雙極型晶體管S1、S4、二極管D3和電容C1組成的換流回路的封裝寄生電感，亦可大幅降低絕緣柵雙極型晶體管S2、S3、二極管D4和電容C2組成的換流回路的封裝寄生電感。

圖9依照本發(fā)明另一實施例繪示一種功率模塊封裝結(jié)構(gòu)的等效電路示意圖。在一實施例中，布置于第二導電層116上的控制電路可以采用二極管嵌位電路。如圖所示，其繪示帶二極管嵌位電路的半橋功率電路，其電路連接與圖5B所示的半橋功率電路相同，僅將電容C改為二極管嵌位電路600，二極管嵌位電路600與外部的連接方式類似于圖5B所示的連接方式，在此不作贅述。于二極管嵌位電路600中，標號C是電容，標號D是二極管，標號R是吸收電阻。電容C的一端與二極管D的陽極與電阻R的一端連接。此外，電容C的另一端、二極管D的陰極及電阻R的另一端與外部電路連接。再者，將電容C、二極管D布置于第二導電層116上，電阻R布置于功率模塊外，通過引腳或鍵和引線連接到第二導電層116。

圖10依照本發(fā)明再一實施例繪示一種功率模塊封裝結(jié)構(gòu)的等效電路示意 圖。在一實施例中，布置于第二導電層116上的吸收電路可以采用有源嵌位電路。如圖所示，其繪示帶有源嵌位電路的半橋功率電路，其電路連接與圖5B所示的半橋功率電路相同，僅將電容C改為有源嵌位電路700，有源嵌位電路700與外部的連接方式類似于圖5B所示的連接方式，在此不作贅述。于有源嵌位電路700中，標號C是電容，標號S是功率半導體，標號R是吸收電阻。電容C的一端與功率半導體S的集電極、電阻R的一端連接。此外，電容C的另一端、功率半導體S的發(fā)射極、基極、電阻R的另一端與外部電路連接。再者，將電容C、半導體S布置于第二導電層116上，電阻R布置于功率模塊外，通過引腳或鍵和引線連接到第二導電層116。

圖11依照本發(fā)明又一實施方式繪示一種功率模塊封裝結(jié)構(gòu)的制造方法的流程圖。如圖所示，功率模塊封裝結(jié)構(gòu)的制造方法1100包含：

步驟1110：形成第一導電層；

步驟1120：形成第一絕緣層于第一導電層上方；

步驟1130：形成第二導電層于第一絕緣層上方；

步驟1140：形成第一功率器件于第一導電層上；

步驟1150：形成第一控制器件于第二導電層上，其中第一控制器件用以控制第一功率器件；以及

步驟1160：使第一導電層、第二導電層、第一功率器件與第一控制器件形成一回路，其中該回路中流經(jīng)第一導電層的電流與流經(jīng)第二導電層的電流方向相反。

為使本發(fā)明實施例的功率模塊封裝結(jié)構(gòu)的制造方法1100易于理解，請一并參閱圖1A及圖11。于步驟1110中，形成第一導電層112。于步驟1120中，形成第一絕緣層114于第一導電層112上方。于步驟1130中，形成第二導電層116于第一絕緣層114上方。于步驟1140中，形成第一功率器件120于第一導電層112上。于步驟1150中，形成第一控制器件130于第二導電層116上，其中第一控制器件130用以控制第一功率器件120。于步驟1160中，使第一導電層112、第二導電層116、第一功率器件120與第一控制器件130形成一回路，其中該回路中流經(jīng)第一導電層112的電流I2與流經(jīng)第二導電層116的電流I1方向相反。如此一來，由制造方法1100所制造的第一導電層112與第二導電層116會形成反向耦合的電磁場，從而降低第一導電層112與 第二導電層116間的寄生電感量，以改善于功率模塊封裝結(jié)構(gòu)100內(nèi)產(chǎn)生較大的電壓尖峰的狀況。

在另一實施例中，由制造方法1100所制造的第一絕緣層114的厚度約為25um(微米)至1mm(毫米)。第一導電層112、第二導電層116間的寄生電感量與兩者之間距成正比，由于第一絕緣層114配置于第一導電層112與第二導電層116間，若第一絕緣層114的厚度越小，則代表第一導電層112與第二導電層116的間距較小，如此，可進一步降低第一導電層112與第二導電層116間的寄生電感量。

于再一實施例中，通過上述制造方法1100，可使第二導電層116至第一導電層112的垂直投影面積與第二導電層116的面積之比大于50％。在另一實施例中，通過上述制造方法1100，可使第二導電層116至第一導電層112的垂直投影面積與第二導電層116的面積之比為100％。由于流經(jīng)第一導電層112的電流I2與流經(jīng)第二導電層116的電流I1方向相反，兩者間會形成反向耦合的電磁場，倘若上述垂直投影面積與第二導電層116的面積之比大于50％，較佳地，上述面積之比可為100％，如此一來，更能降低兩者間的寄生電感量，以改善由制造方法1100所制造的功率模塊封裝結(jié)構(gòu)100內(nèi)產(chǎn)生較大的電壓尖峰的狀況。

在又一實施例中，上述制造方法1100還包含：通過導線L0以耦接第一導電層112及第二導電層116。此外，制造方法1100還包含：通過連接體L1以耦接第二導電層116及第一功率器件120。于另一實施例中，制造方法1100還包含：形成一基板，其中基板110包含第一導電層112、第一絕緣層114與第二導電層116。

請一并參閱圖2及圖11，形成第一導電層112的步驟包含：形成第一導電層112的第一導電部112A及第二導電部112B，其中第一導電層112的第一導電部112A及第二導電部112B相互分離。此外，形成第一功率器件120于第一導電層112上的步驟包含：形成第一功率器件120于第一導電層112的第一導電部112A上。

在另一實施例中，形成第二導電層116的步驟包含：形成第二導電層116的第一導電部116A、第二導電部116B及第三導電部116C，其中第二導電層116的第一導電部116A、第二導電部116B及第三導電部116C相互分離。此 外，制造方法1100還包含：將第一控制器件130的兩端分別配置于第二導電層116的第二導電部116B和第三導電部116C上。

于再一實施例中，上述制造方法1100還包含：形成第二控制器件140于第二導電層116的第一導電部116A上；以及通過連接體L2將第二控制器件140耦接于第二導電層116的第二導電部116B上。此外，制造方法1100還包含：形成第三導電層111；以及形成第二絕緣層113于第三導電層111上，其中第一導電層112的第二導電部112B形成于第二絕緣層113上，第一功率器件120通過連接體L3耦接于第一導電層112的第二導電部112B。

為使本發(fā)明實施例的功率模塊封裝結(jié)構(gòu)的制造方法1100易于理解，請參閱圖3。上述制造方法1100還包含：形成第一基板110，其中第一基板110包含第一導電層112；以及形成第二基板122于第一基板110上方，其中第二基板122包含第二導電層116和第一絕緣層114。于再一實施例中，請一并參閱圖3及圖11，形成第一導電層112的步驟包含：形成第一導電層112的第一導電部112AI及第二導電部112AII，其中第一導電層112的第一導電部112AI及第二導電部112AII相互分離。此外，形成第一功率器件120于第一導電層112上的步驟包含：形成第一功率器件120于第一導電層112的第一導電部112AI上，并通過連接體L3耦接于第一導電層112的第二導電部112AII。在又一實施例中，形成第二導電層116的步驟包含：形成第二導電層116的第一導電部116A、第二導電部116B及第三導電部116C，其中第二導電層116的第一導電部116A、第二導電部116B及第三導電部116C相互分離。此外，制造方法1100還包含：將第一控制器件130的兩端分別配置于第二導電層116的第二導電部116B和第三導電部116C上。

于另一實施例中，上述制造方法1100還包含：形成第二控制器件140于第二導電層116的第一導電部116A上，其中第二控制器件140通過連接體L2耦接于第二導電層116的第二導電部116B。于再一實施例中，制造方法1100還包含：通過連接體L1耦接第二導電層116的第一導電部116A于第一功率器件120。

在又一實施例中，上述制造方法1100還包含：形成第三導電層111；以及形成第二絕緣層113于第三導電層111上，且形成第一導電層112于第二絕緣層113上。此外，形成第二基板110的步驟還包含：形成第二基板110的第 四導電層117，其中第一絕緣層114配置于第四導電層117上，其中第四導電層117通過導電連接材料115與第一導電層112相連。

在又一實施例中，請參閱圖4。上述制造方法1100還包含：形成第三基板210，其中第三基板210與第一基板110結(jié)構(gòu)相同；以及形成第四基板222于第三基板210上方，并通過導電連接材料215相連，其中第四基板222與第二基板122結(jié)構(gòu)相同。

在另一實施例中，上述制造方法1100還包含：形成基板載體160，其中第一基板110與第二基板122設置于基板載體160上方，第一基板110通過導電連接材料150與基板載體160相連。此外，形成第三基板210及第四基板222的步驟包含：形成第三基板210與第四基板222于基板載體160上方，其中第三基板210通過導電連接材料250與基板載體160相連，其中第一基板110與第三基板210通過導電連接材料500相連。在另一實施例中，第一控制器件130可為電容、二極管鉗位電路或有源鉗位電路，然本發(fā)明并不以此為限，本領域技術(shù)人員當可選擇性地依照實際需求而采用適當?shù)碾娮釉?/p>

在又一實施例中，請一并參閱圖5A及圖11。形成第一導電層112的步驟包含：形成第一導電層112的第一導電部112AI、第二導電部112AII及第三導電部112AIII，其中第一導電層112的第一導電部112AI、第二導電部112AII及第三導電部112AIII相互分離。

在另一實施例中，形成第一功率器件于第一導電層112上的步驟包含：形成功率器件170于第一導電層112A的第一導電部112AI上，并通過第一連接體L3耦接于第一導電層112的第二導電部112AII。此外，制造方法1100還包含：形成功率器件120于第一導電層112A的第二導電部112AII上，并通過連接體L2耦接于第一導電層的第三導電部112AIII。

在又一實施例中，形成第二導電層116的步驟包含：形成第二導電層116的第一導電部116A及第二導電部116B，其中第二導電層116的第一導電部116A及第二導電部116B相互分離。此外，形成第一控制器件130于第二導電層116上的步驟包含：形成第一控制器件130于第二導電層116的第一導電部116A及第二導電部116B上。在另一實施例中，制造方法1100還包含：通過連接體L4將第二導電層116的第一導電部116A耦接于第一導電層的第 一導電部112AI。

于再一實施例中，請參閱圖6。上述制造方法1100還包含：形成第一驅(qū)動電路180于第二導電層116的第一導電部116A，并與第一控制器件130相互獨立；以及形成第二驅(qū)動電路190于第二導電層116的第二導電部116B，并與第一控制器件130相互獨立。

所屬技術(shù)領域中技術(shù)人員當可明白，功率模塊封裝結(jié)構(gòu)的制造方法1100中的各步驟依其執(zhí)行的功能予以命名，僅為了讓本案的技術(shù)更加明顯易懂，并非用以限定該等步驟。將各步驟予以整合成同一步驟或分拆成多個步驟，或者將任一步驟更換到另一步驟中執(zhí)行，皆仍屬于本公開內(nèi)容的實施方式。

由上述本發(fā)明實施方式可知，應用本發(fā)明具有下列優(yōu)點。本發(fā)明實施例通過提供一種功率模塊封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法，借以降低功率模塊封裝結(jié)構(gòu)的寄生電感量，以改善于功率模塊封裝結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生較大電壓尖峰的狀況。

雖然上文實施方式中公開了本發(fā)明的具體實施例，然其并非用以限定本發(fā)明，本發(fā)明所屬技術(shù)領域中技術(shù)人員，在不悖離本發(fā)明的原理與精神的情形下，當可對其進行各種變動與修飾，因此本發(fā)明的保護范圍當以所附權(quán)利要求所界定者為準。