[發(fā)明專利]一種功率器件封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711307494.8
• 申請日: 2017-12-11
• 公開（公告）號: CN108281406B
• 公開（公告）日: 2020-02-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 武偉;林仲康;韓榮剛;石浩;田麗紛;王亮;唐新靈;李現(xiàn)兵;張朋;張喆
• 申請（專利權(quán)）人: 全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院有限公司
• 主分類號: H01L23/492
• 分類號: H01L23/492;H01L25/07;H01L29/417;H01L29/739;H01L21/60
• 代理公司: 11250 北京三聚陽光知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 李博洋

本發(fā)明提供了一種功率器件封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法，該功率器件封裝結(jié)構(gòu)包括：第一組件、至少一個發(fā)射極上金屬片及至少一個功率器件，發(fā)射極上金屬片與功率器件一一對應(yīng)設(shè)置；第一組件從上至下依次包括發(fā)射極頂板、第一彈簧、擋板及第二彈簧，第一彈簧和第二彈簧均為至少一個，且第一彈簧、第二彈簧與發(fā)射極上金屬片一一對應(yīng)設(shè)置，第一組件為一體成型結(jié)構(gòu)；第一組件設(shè)置在至少一個發(fā)射極上金屬片上，至少一個發(fā)射極上金屬片設(shè)置在至少一個功率器件上，功率器件的發(fā)射極位于功率器件的上側(cè)。本發(fā)明在實(shí)現(xiàn)了彈性電極壓接方案的同時，沒有增加額外面積，較傳統(tǒng)的彈性電極壓接方案顯著減少了體積。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體封裝技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種功率器件封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法。

背景技術(shù)

絕緣柵雙極型晶體管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)屬于電壓控制型電力電子器件，具有輸入阻抗大、驅(qū)動功率小、控制電路簡單、開關(guān)損耗小、開關(guān)速度快、工作頻率高、元件容量大、無吸收電路等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于工業(yè)變流、電力牽引等領(lǐng)域。壓接封裝是大功率IGBT最新的封裝形式，與傳統(tǒng)的焊接型IGBT(Soldered IGBTModule)相比，壓接型IGBT(Press-pack IGBT)利用壓力實(shí)現(xiàn)熱力學(xué)和電氣的連接，并保證了雙面散熱。因此，壓接型IGBT被認(rèn)為是大功率以及輸出功率有大幅波動的應(yīng)用場合的理想器件，能滿足高壓直流輸電和新能源并網(wǎng)對開關(guān)器件的要求，且可靠性很高，能滿足電力系統(tǒng)對供電高可靠性的要求。

目前，壓接型IGBT主要分為剛性電極壓接和彈性電極壓接。剛性壓接中，芯片同上下兩側(cè)的電極剛性接觸，壓力均布效果較差。彈性電極壓接通過將芯片一側(cè)的剛性電極更改為彈性電極，有效提升了壓力分布的均勻性。

現(xiàn)有的通過碟簧結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)彈性電極功能的壓接IGBT器件，由于碟簧組件本身不具備大電流導(dǎo)通能力，因此在碟簧結(jié)構(gòu)外還需要單獨(dú)增加一個由金屬彈片構(gòu)成的導(dǎo)流路徑，增大了單芯片的面積，當(dāng)多芯片并聯(lián)時體積龐大。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述的分析，本發(fā)明提出了一種功率器件封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法，用以解決現(xiàn)有采用碟簧結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)彈性電極的壓接器件面積大、多芯片并聯(lián)時體積龐大的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供一種功率器件封裝結(jié)構(gòu)，包括第一組件、至少一個發(fā)射極上金屬片及至少一個功率器件，所述發(fā)射極上金屬片與功率器件一一對應(yīng)設(shè)置；所述第一組件從上至下依次包括發(fā)射極頂板、第一彈簧、擋板及第二彈簧，所述第一彈簧和第二彈簧均為至少一個，且所述第一彈簧、第二彈簧與所述發(fā)射極上金屬片一一對應(yīng)設(shè)置，所述第一組件為一體成型結(jié)構(gòu)；所述第一組件設(shè)置在所述至少一個發(fā)射極上金屬片上，所述至少一個發(fā)射極上金屬片設(shè)置在所述至少一個功率器件上，所述功率器件的發(fā)射極位于所述功率器件的上側(cè)。

在一實(shí)施例中，所述第一組件的材料為銅或銅與錫的合金。

在一實(shí)施例中，所述功率器件包括絕緣柵雙極型晶體管或快恢復(fù)二極管。

在一實(shí)施例中，所述功率器件的柵極在功率器件的上側(cè)，采用引線鍵合的方式引出至所述擋板上；所述功率器件的柵極在所述擋板上并聯(lián)后從所述功率器件封裝結(jié)構(gòu)的側(cè)面引出。

在一實(shí)施例中，所述功率器件封裝結(jié)構(gòu)還包括：集電極底板和絕緣框架；所述功率器件固定設(shè)置于所述集電極底板上，所述功率器件的集電極位于所述功率器件的下側(cè)；所述絕緣框架與所述集電極底板之間固定連接。

在一實(shí)施例中，所述發(fā)射極上金屬片和集電極底板的材質(zhì)相同，為金屬鉬或金屬基復(fù)合材料可伐合金；所述金屬基復(fù)合材料可伐合金為金屬鉬與硅的合金或金屬鉬與鋁的合金。