[發(fā)明專利]一種壓接式IGBT模塊及功率半導體器件

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911381706.6
• 申請日: 2019-12-27
• 公開（公告）號: CN113053831B
• 公開（公告）日: 2023-09-05
• 發(fā)明（設計）人: 石廷昌;常桂欽;李寒;彭勇殿;吳義伯;董國忠;康強;張文浩;王玉麒
• 申請（專利權(quán)）人: 株洲中車時代半導體有限公司
• 主分類號: H01L23/043
• 分類號: H01L23/043;H01L25/07
• 代理公司: 北京聿宏知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建;何嬌

本申請?zhí)峁┝艘环N壓接式IGBT模塊，包括多個能夠相對于管殼上下移動的子模組，子模組包括：并排間隔設置在導電基板上的多個芯片；能夠容置在管殼中或者延伸出管殼的下表面的承壓件；設置在芯片的上方的旁路母排，且其上部抵接在承壓件的上表面；設置在旁路母排和所述導電蓋板之間的彈性件；當壓裝力不大于彈性件的彈力時，導電蓋板延伸出所述管殼的上表面，導電基板和承壓件均延伸出管殼的下表面，且導電基板的下表面和承壓件的下表面齊平，當壓裝力大于彈性件的彈力時，導電基板的下表面和承壓件的下表面與管殼的下表面齊平，導電蓋板的上表面與管殼的上表面齊平。本申請的壓接式IGBT模塊能夠保證芯片受力的均勻性。

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及功率半導體器件技術(shù)領域，更具體地，涉及一種壓接式IGBT模塊及功率半導體器件。

背景技術(shù)

現(xiàn)有的壓接式IGBT模塊大多是通過彈簧或者碟簧實現(xiàn)芯片的受力，但其均存在芯片受力不均的問題。例如，申請?zhí)枮?01410661590.2，名稱為“一種壓接式半導體模塊”的發(fā)明專利所公開的壓接式半導體模塊中，是通過彈簧的形變實現(xiàn)芯片的受力，而形變過程中的位移需要通過管殼的變形緩沖結(jié)構(gòu)來彌補，在反復形變的過程中，管殼的形變緩沖結(jié)構(gòu)容易產(chǎn)生應力，從而造成管殼金屬焊層開裂、模塊漏氣，進而破壞模塊內(nèi)部環(huán)境，導致器件的可靠性降低甚至失效。

再如，公開號為CN100355070C，名稱為“一種大功率半導體模塊”的發(fā)明專利所公開的大功率半導體模塊中，是通過碟簧的結(jié)構(gòu)形變來保證芯片單元的受力，碟簧形變產(chǎn)生的位移來實現(xiàn)模組移動的。其局限在于，模組只能單方向移動，各模組之間因為結(jié)構(gòu)尺寸精度的不一致導致各模組的實際位移形成差異，并直接導致芯片單元的受力差異，從而影響模塊的整體特性。并且，其導電旁路薄片設置在碟簧周圍，導電旁路薄片需要根據(jù)碟簧的形變而同步形變。因為要保證旁路薄片能夠正常形變的特點，因此，旁路薄片無法做大做厚，這直接限制了旁路薄片的通流能力。再者，模組設計需要預留給旁路薄片一定的變形空間，這也導致了模塊整體體積偏大，不利于模塊功率密度的提升。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本申請?zhí)岢隽艘环N壓接式IGBT模塊及功率半導體器件，用于解決上述部分或全部技術(shù)問題。

第一方面，本申請?zhí)峁┮环N壓接式IGBT模塊，包括多個能夠相對于管殼上下移動的子模組，所述子模組包括：

導電基板和導電蓋板，其能夠容置在所述管殼中或者分別延伸出所述管殼的下表面和上表面；

多個芯片，其并排間隔設置在所述導電基板上；

承壓件，其能夠相對于所述管殼上下移動，以使其容置在所述管殼中或者延伸出所述管殼的下表面；

旁路母排，其設置在所述芯片的上方，且其上部抵接在所述承壓件的上表面；

彈性件，其設置在所述旁路母排和所述導電蓋板之間；

當壓裝力不大于所述彈性件的彈力時，所述導電蓋板延伸出所述管殼的上表面，所述導電基板和所述承壓件均延伸出所述管殼的下表面，且所述導電基板的下表面和所述承壓件的下表面齊平，

當壓裝力大于所述彈性件的彈力時，所述導電基板的下表面和所述承壓件的下表面與所述管殼的下表面齊平，所述導電蓋板的上表面與所述管殼的上表面齊平。

在根據(jù)第一方面的一個實施方式中，所述子模組還包括緩沖塊，所述緩沖塊設置在模塊蓋板和所述承壓件之間，當所述承壓件相對于所述管殼向上移動時，所述緩沖塊用于對所述承壓件進行緩沖。

在根據(jù)第一方面的一個實施方式中，所述子模組還包括設置在所述芯片和所述旁路母排之間的導電緩沖墊塊，所述導電緩沖墊塊用于保證所述芯片和所述旁路母排之間導電的可靠性。

在根據(jù)第一方面的一個實施方式中，所述導電緩沖墊塊的膨脹系數(shù)和所述導電基板的熱膨脹系數(shù)與所述芯片的熱膨脹系數(shù)相匹配，以避免在其相接觸的表面產(chǎn)生缺陷。