[發明專利]功率半導體封裝器件及功率變換器

有效

• 申請號: 202110494785.2
• 申請日: 2021-05-07
• 公開（公告）號: CN113421863B
• 公開（公告）日: 2023-05-05
• 發明（設計）人: 陳東;石磊;劉云峰
• 申請（專利權）人: 華為數字能源技術有限公司
• 主分類號: H01L23/367
• 分類號: H01L23/367;H01L23/373;H01L23/06;H01L23/48;H02M1/00;H02M7/00
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 熊永強;李稷芳

本申請提供一種功率半導體封裝器件。該功率半導體封裝器件包括依次層疊的功率半導體晶圓、導熱層和散熱器，以及包裹和密封功率半導體晶圓和至少部分導熱層的密封件。功率半導體封裝器件還包括管腳，管腳包括包裹于密封件內的連接段，以及位于密封件之外的延伸段。連接段與功率半導體晶圓電連接，延伸段與散熱器的第一外表面之間的最近距離，大于功率半導體晶圓的最高工作電壓所對應的爬電距離。通過管腳裸露于密封件外部的延伸段與第一外表面之間的距離限制，可以避免管腳出現爬電的現象。本申請還提供一種功率變換器。

技術領域

本申請涉及電路領域，尤其涉及一種功率半導體封裝器件，以及一種包括該功率半導體封裝器件的功率變換器。

背景技術

功率半導體封裝器件多應用于半導體電路中，作為功率變換器使用，以實現交直流轉換、直流升壓/降壓等功能。含有功率變換器的半導體電路也多應用于太陽能逆變器、電動機驅動器、以及不間斷供電電源等設備中，作為升壓電路或逆變電路使用。

為了實現功率半導體封裝器件的小型化，需要提高其內部各組件的集成度。但功率半導體封裝器件多工作于高電壓環境下，其外部裸露有管腳，小型化后的功率半導體封裝器件容易出現管腳爬電的現象。

發明內容

本申請提供一種功率半導體封裝器件和功率變換器。在實現功率半導體封裝器件小型化的同時，可以有效杜絕其裸露的管腳出現爬電現象。本申請具體包括如下技術方案：

第一方面，本申請提供一種功率半導體封裝器件，包括功率半導體晶圓；導熱層，包括層疊的上導熱層、絕緣層和下導熱層；絕緣層位于上導熱層和下導熱層之間；上導熱層與功率半導體晶圓貼合；散熱器，包括第一外表面，第一外表面與下導熱層貼合；密封件，用于包裹和密封功率半導體晶圓和至少部分導熱層；管腳，包括連接段和延伸段，連接段與功率半導體晶圓電連接，并同樣包裹于密封件內，延伸段位于密封件之外，且延伸段與第一外表面之間的最近距離，大于功率半導體晶圓的最高工作電壓所對應的爬電距離。

本申請功率半導體封裝器件通過依次層疊的功率半導體晶圓、導熱層和散熱器，實現了功率半導體晶圓的絕緣和散熱功能。然后通過密封件對功率半導體晶圓和至少部分導熱層的包裹，實現功率半導體晶圓的密封和防護功能。而與功率半導體晶圓電連接的管腳，則可以實現功率半導體晶圓與外部電路的電流傳輸和信號傳輸功能。

其中，本申請功率半導體封裝器件中的管腳包括連接段和延伸段，連接段同樣包裹于密封件之內，并用于與功率半導體晶圓電連接；延伸段則裸露于密封件之外，且通過限定延伸段與散熱器的第一外表面之間的距離，使得二者之間的最近距離大于功率半導體晶圓的最高工作電壓所對應的爬電距離，可以杜絕延伸段出現爬電的現象。相較于管腳裸露部分與散熱器距離較近的方案，本申請功率半導體封裝器件的安全性和可靠性更高。

在一種可能的實現方式中，連接段沿自身長度方向具有相對的第一端和第二端，第一端與功率半導體晶圓電連接，第二端與延伸段連接，且第一端與第一外表面之間的距離，小于第二端與第一外表面之間的距離。

在本實現方式中，設置連接段的相對兩端之間形成高度差，可以分別實現連接段與功率半導體晶圓之間的電連接，以及實現連接段與延伸段之間的導通，進而保證延伸段與第一外表面之間的安全距離。

在一種可能的實現方式中，導熱層包括層疊的上導熱層和下導熱層，以及位于上導熱層和下導熱層之間的絕緣層，第一面位于上導熱層處，第二面位于下導熱層處。

在本實現方式中，上導熱層和下導熱層可用于實現功率半導體晶圓的散熱，絕緣層則實現了功率半導體晶圓與散熱器之間的電隔離。

在一種可能的實現方式中，上導熱層和下導熱層的材料均為鋁或含鋁合金銅或含銅合金；絕緣層的材料為陶瓷。

在一種可能的實現方式中，密封件的材料為塑料、玻璃或陶瓷。