[發(fā)明專利]一種半導(dǎo)體模塊結(jié)構(gòu)

在審

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• 申請日: 2021-03-31
• 公開（公告）號: CN113140524A
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 呂宏水;童顏;劉克明;姚二現(xiàn)
• 申請（專利權(quán)）人: 南瑞聯(lián)研半導(dǎo)體有限責(zé)任公司
• 主分類號: H01L23/31
• 分類號: H01L23/31;H01L25/07;H01L23/16
• 代理公司: 南京縱橫知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 董成

本發(fā)明公開了一種半導(dǎo)體模塊結(jié)構(gòu)，包括：基板、半導(dǎo)體芯片、觸點元件和頂板，所述半導(dǎo)體芯片設(shè)有第一主電極和第二主電極，所述第一主電極耦接所述基板，所述第二主電極耦接所述觸點元件，所述觸點元件為螺紋結(jié)構(gòu)，所述頂板與所述觸點元件通過螺紋連接。通過采用觸點元件的方式，單獨旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)觸點元件的高度來調(diào)整半導(dǎo)體芯片所承載的壓力，實現(xiàn)單顆芯片壓力可調(diào)，解耦芯片間的壓力，實現(xiàn)芯片間應(yīng)力均衡，一致性更高；通過采用螺紋結(jié)構(gòu)的觸點元件增大導(dǎo)電面積，降低熱阻，提高通流能力，提高可靠性；針對超過閾值壓力的部分通過承壓體來承擔(dān)，使得半導(dǎo)體芯片上的壓力在規(guī)定的范圍內(nèi)，外部壓力變化不會導(dǎo)致半導(dǎo)體芯片表面的壓力變化。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬功率半導(dǎo)體器件封裝領(lǐng)域，具體涉及一種半導(dǎo)體模塊結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

現(xiàn)有電力系統(tǒng)，機車牽引等領(lǐng)域的發(fā)展對IGBT的器件功率提出了更高的要求。目前大功率 IGBT 的封裝通常有兩種形式，一種是底板絕緣模塊式封裝，由芯片，底板，覆銅陶瓷基板，鍵合線，密封材料，絕緣外殼，功率端子等組成，模塊內(nèi)部通過灌注硅凝膠或環(huán)氧樹脂等絕緣材料來隔離芯片與外界環(huán)境（水，氣，灰塵）的接觸，縮短器件的使用壽命。另外一種為類似晶閘管，平板壓接式封裝，由陶瓷管殼及銅電極組成，芯片與電極通過壓力接觸。全壓接 IGBT 封裝由上下電極配合多層材料與硅片實現(xiàn)全壓接式接觸，消除了因焊接疲勞導(dǎo)致的器件失效。

現(xiàn)有技術(shù)方案使用加工精度非常高的部件，以確保部件厚度盡可能地匹配并且為終端用戶提供這樣的加壓部件（如散熱器等），對于多芯片壓力接觸設(shè)備要求具有極其嚴格的平行度、平面度、粗糙度等公差。在物料種類繁多、要求精度高、加工量大的情況下，對供應(yīng)商及廠商的加工能力、質(zhì)量管控能力等提出了極大的挑戰(zhàn)，在大面積的多芯片壓力接觸設(shè)備中也是同樣的情況。夾持部件的嚴格的平行度、平面度公差在大的表面面積上同樣變得更難實現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種半導(dǎo)體模塊結(jié)構(gòu)，采用觸點元件的方式，可以通過將觸點元件設(shè)為螺紋機構(gòu)，單獨旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)觸點元件的高度來減少半導(dǎo)體芯片所承載的壓力，實現(xiàn)單顆芯片壓力可調(diào)，實現(xiàn)芯片間應(yīng)力均衡，也可以通過將多顆半導(dǎo)體芯片的觸點元件設(shè)置在指定高度后與頂板焊接，一致性更高；同時采用螺紋結(jié)構(gòu)的觸點元件增大導(dǎo)電面積，降低熱阻，提高通流能力，提高可靠性；針對超過閾值壓力的部分通過承壓體來承擔(dān)，使得半導(dǎo)體芯片上的壓力在規(guī)定的范圍內(nèi)，外部壓力變化不會導(dǎo)致半導(dǎo)體芯片表面的壓力變化。

為解決現(xiàn)有技術(shù)問題，本發(fā)明公開了

一種半導(dǎo)體模塊結(jié)構(gòu)，包括：基板、半導(dǎo)體芯片、觸點元件和頂板，所述半導(dǎo)體芯片設(shè)有第一主電極和第二主電極，所述第一主電極耦接所述基板，所述第二主電極耦接所述觸點元件，所述頂板與所述觸點元件連接,所述頂板設(shè)于所述基板的上方，所述頂板與所述基板之間設(shè)有承壓體。

進一步地，

所述觸點元件為螺紋結(jié)構(gòu)，所述觸點元件與所述頂板螺紋連接。

進一步地，

所述觸點元件與所述頂板焊接。

進一步地，

所述頂板與所述觸點元件耦接。

進一步地，

所述半導(dǎo)體芯片與所述觸點元件之間還設(shè)有導(dǎo)電塊，所述第二主電極通過導(dǎo)電塊耦接所述觸點元件。

進一步地，

所述承壓體為電絕緣承壓體。

進一步地，

所述頂板設(shè)有散熱結(jié)構(gòu)。

進一步地，

所述基板設(shè)有散熱結(jié)構(gòu)。

進一步地，

所述頂板為散熱板、流道冷板、風(fēng)冷型材板、針翅散熱板或微通道散熱板的任意一種。

進一步地，