[發明專利]半導體功率器件的封裝結構及封裝結構的電極

有效

• 申請號: 201811151918.0
• 申請日: 2018-09-29
• 公開（公告）號: CN109449135B
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發明（設計）人: 唐新靈;賽朝陽;張朋;林仲康;王亮
• 申請（專利權）人: 全球能源互聯網研究院有限公司
• 主分類號: H01L23/495
• 分類號: H01L23/495;H01L23/31
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 吳黎

本發明公開了一種半導體功率器件的封裝結構及封裝結構的電極，對封裝結構內部的電極進行改進，按照從內到外電極的電阻逐漸減小的方式設計電極。由于，所有電極之間的互感，導致電流呈現外部大，中心小，與集膚效應類似的分布；并且由于電極的電阻相同，電流分布主要受集膚效應影響。由內至外電極電阻增大，從而削弱集膚效應的影響，使得各電極的電流趨于一致。在制作電極階段，改變電極尺寸，不改變電極的分布以及封裝結構的尺寸，因此并不影響器件大小，可以較好的在不增加封裝尺寸的前提下實現多個半導體功率器件均流。

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，具體涉及一種半導體功率器件的封裝結構及封裝結構的電極。

背景技術

在大功率電力電子應用場合，壓接型半導體功率器件以期多芯片并聯、失效短路，易于串聯等優點得到廣泛應用。

在器件開通時，壓接式半導體功率器件，例如IGBT器件內部每個 IGBT芯片流過的電流由于所在支路凸臺電感和互感的影響，導致各自的電流并不相同。這必然導致長期工作情況下，不同的芯片的性能出現差異，進而影響長期使用壽命。因此需要對封裝結構進行設計，以盡可能保證各芯片所在支路的電感參數一致。

現有的設計方法主要包括兩類：其一，將凸臺圓形布置，利用幾何結構的對稱性實現電氣參數的一致性；其二，分組布置，8-12支芯片一組，獨立封裝為一個子模塊，多個子模塊再并聯為一個大模塊，不同子模塊間采用屏蔽等設計方式，實現相互隔離。但是這兩種方式都會造成器件封裝尺寸增大，不利于提高功率密度。

因此，如何在不增加封裝尺寸的前提下實現多個半導體功率器件均流。

發明內容

有鑒于此，本發明第一方面提出了一種電極，用于半導體功率器件的封裝結構，所述電極的電阻由內向外依次增大。

可選地，所述電極的尺寸由內向外依次減小。

可選地，所述多個電極包括一個中心區域電極陣列以及由內向外包圍所述中心區域電極陣列多層外圍電極陣列，所述電極尺寸由所述中心區域電極陣列向外圍電極陣列逐層減小。

可選地，所述中心區域電極陣列包括至少一個電極，所述中心區域電極陣列的電極尺寸與功率器件的尺寸相同。

可選地，所述電極的尺寸由下式表示：a＝a₀e^(x-D)/2d，其中，a為電極尺寸，a₀為中心區域電極陣列的電極尺寸，x為電極中心到中心區域電極陣列中電極中心的距離，D為最外圍電極中心到中心區域電極陣列中電極中心的距離，d為電極的集膚效應的集膚深度。

可選地，所述電極為矩形凸臺。

根據第二方面，本發明實施例提供了一種半導體功率器件的封裝結構，包括上述第一方面任意一項所述的電極。

可選地，所述功率器件封裝結構為壓接式封裝結構。

可選地，所述功率器件包括：功率二極管、晶閘管，功率雙極型晶體管、垂直雙擴散金屬-氧化物半導體場效應晶體管、橫向擴散金屬-氧化物場效應晶體管以及IGBT中的任意一種。

本發明實施例提供了一種半導體功率器件的封裝結構及封裝結構的電極，對封裝結構內部的電極進行改進，按照從內到外電極的電阻逐漸減小的方式設計電極。由于，所有電極之間的互感，導致電流呈現外部大，中心小，與集膚效應類似的分布；并且由于電極的電阻相同，電流分布主要受集膚效應影響。由內至外電極電阻增大，從而削弱集膚效應的影響，使得各電極的電流趨于一致。在制作電極階段，改變電極尺寸，不改變電極的分布以及封裝結構的尺寸，因此并不影響器件大小，可以較好的在不增加封裝尺寸的前提下實現多個半導體功率器件均流。

附圖說明