[實(shí)用新型]一種超薄型封裝半導(dǎo)體整流器件

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200920086846.6
• 申請(qǐng)日: 2009-06-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN201466015U
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-05-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張橋;吳擁軍;張志平;楊成標(biāo);劉鵬;劉小俐;林煜鳳
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 湖北臺(tái)基半導(dǎo)體股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01L23/08
• 分類(lèi)號(hào): H01L23/08;H01L23/48
• 代理公司: 襄樊嘉琛知識(shí)產(chǎn)權(quán)事務(wù)所 42217
• 代理人: 嚴(yán)崇姚

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于功率半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域。具體涉及一種具有極低熱阻的超薄型封裝半導(dǎo)體整流器件。

背景技術(shù)

目前，在功率半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，半導(dǎo)體器件的熱阻，亦即散熱能力，與器件的設(shè)計(jì)、封裝密切相關(guān)。其中器件的封裝形式，對(duì)于器件的熱阻參數(shù)具有關(guān)鍵性的影響。通常的功率半導(dǎo)體封裝形式有以下幾種：螺栓型封裝、平板式封裝、模塊式封裝和塑封直列式封裝。螺栓型封裝主要用于300A以下功率的器件封裝，螺栓型外殼和管芯則可以是焊接的，也可以是壓接的，螺栓型器件內(nèi)部的芯片采用單面散熱形式，適用于中小功率場(chǎng)合。平板式封裝是平板型結(jié)構(gòu)的外殼和管芯是以壓接接觸的，因而可避免焊接應(yīng)力，同時(shí)平板型的結(jié)構(gòu)可以采用雙面散熱，因而廣泛應(yīng)用于大功率領(lǐng)域。模塊式封裝將單只或多只芯片封裝在塑料外殼的模塊中，模塊式封裝結(jié)構(gòu)緊湊、應(yīng)用聯(lián)結(jié)方便，內(nèi)部芯片采用單面散熱形式，因而熱阻較大，適合于中小功率應(yīng)用。塑封直列式封裝采用塑封方式，分為環(huán)氧樹(shù)脂和硅酮樹(shù)脂兩大類(lèi)，是熱固性材料，有基本料、固化劑、填充劑、增塑劑、稀釋劑、阻燃劑、著色劑及脫模劑組成，將熔化后的塑封料注入模具外殼、使置于其中的鍵合好的管芯被保護(hù)起來(lái)，塑封結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，適合于小功率芯片的封裝。

多種封裝形式，適用于不同的功率等級(jí)和可靠性要求場(chǎng)合。目前各種封裝形式改進(jìn)的關(guān)鍵點(diǎn)在于降低器件的熱阻。包括降低芯片與封裝底板或聯(lián)接端的接觸熱阻，降低封裝材料自身的傳導(dǎo)熱阻，降低封裝外殼與散熱器或環(huán)境之間的工作熱阻。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的就是針對(duì)上述不足之處而提供一種具有極低熱阻的超薄型封裝半導(dǎo)體整流器件。

本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是：一種超薄型封裝半導(dǎo)體整流器件，包括平板型結(jié)構(gòu)管殼、半導(dǎo)體整流器芯片、陰極和陽(yáng)極金屬電極壓塊，其特征是：所述的陰極和陽(yáng)極金屬電極壓塊厚度分別不大于3mm；管殼厚度不大于9mm。

本實(shí)用新型技術(shù)解決方案中所述的管殼為陶瓷或環(huán)氧樹(shù)脂密封管殼。

本實(shí)用新型由于在現(xiàn)有平板式封裝的半導(dǎo)體整流器件基礎(chǔ)上，將陰極和陽(yáng)極金屬電極壓塊厚度分別設(shè)計(jì)為不大于3mm，管殼厚度不大于9mm，管殼為陶瓷或環(huán)氧樹(shù)脂密封管殼，因而大幅度降低上、下金屬壓塊自身熱阻。試驗(yàn)和檢測(cè)證明，這種超薄型封裝形式，相對(duì)于常規(guī)的封裝，熱阻降低30％以上。本實(shí)用新型主要用于具有極低熱阻的超薄型封裝半導(dǎo)體整流器件。

附圖說(shuō)明

圖1是常規(guī)的平板式封裝結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型超薄型封裝半導(dǎo)體整流器件的封裝結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是平板式封裝的器件熱阻等效示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式進(jìn)行描述。

如圖1所示。常規(guī)的平板式封裝半導(dǎo)體整流器件，1是二極管芯片，4為陶瓷外殼。其管殼內(nèi)部陰極和陽(yáng)極金屬電極壓塊6、7的厚度一般分別為10mm-20mm不等，封裝后的器件最終厚度為14mm-37mm不等。一般25mm的較為常見(jiàn)。

如圖2所示，本實(shí)用新型超薄型封裝半導(dǎo)體整流器件的封裝結(jié)構(gòu)，1是二極管芯片，4為陶瓷或環(huán)氧樹(shù)脂外殼。其陰極和陽(yáng)極金屬電極壓塊2、3的厚度分別低于3mm，封裝后的器件最終厚度不超過(guò)9mm。定位環(huán)5的作用是將芯片固定，防止其在管殼內(nèi)晃動(dòng)。

如圖3所示，為平板式封裝的器件熱阻等效示意圖。平板式器件的熱阻由芯片中心結(jié)至陽(yáng)極和陰極表面熱阻Rj1，Rj2，芯片與上下陰極和陽(yáng)極金屬電極壓塊的接觸熱阻RjA，RjB，陰極和陽(yáng)極金屬電極壓塊自身熱阻RA、RB共同形成。由于采用雙面散熱，，則總的器件熱阻可理解為串聯(lián)的Rj1、RjA、RA與串聯(lián)的Rj2、RjB、RB的并聯(lián)結(jié)構(gòu)。假設(shè)芯片及管殼內(nèi)部均為對(duì)稱(chēng)性結(jié)構(gòu)，即：

Rj?1＝Rj2

RjA＝RjB

RA＝RB

則器件的熱阻為Rjc＝(Rj1+RjA+RA)//(Rj2+RjB+RB)＝(Rj1+RjA+RA)/2

芯片中心結(jié)至陽(yáng)極和陰極表面熱阻Rj1由芯片的材料和制造工藝確定，芯片制造完成后，即為一固定的值；芯片與金屬電極壓塊的接觸熱阻RjA，由芯片表面和金屬壓塊的表面狀況及材料性質(zhì)決定。在平板式封裝中，一般為相對(duì)穩(wěn)定的值。

由上式可看出，要降低平板式封裝形式的熱阻，重點(diǎn)必須降低金屬壓塊自身熱阻RA。

金屬壓塊自身熱阻RA，由金屬材料和厚度決定：

RA＝ρd/s

ρ為壓塊金屬材料的熱阻率；

d為金屬壓塊的厚度；

s為壓塊散熱方向橫切面的面積，由芯片陰極面直徑?jīng)Q定。