功率半導(dǎo)體器件的組合封裝結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種功率半導(dǎo)體器件的封裝，具體是涉及一只和多只功率半導(dǎo)體器件芯片封裝及組合結(jié)構(gòu)封裝。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，市場(chǎng)上的功率半導(dǎo)體器件采用陶瓷管殼封裝功率半導(dǎo)體器件芯片的結(jié)構(gòu)形式，陶瓷管殼冷壓密封前，在腔體充保護(hù)氣；陶瓷管殼采用陶瓷和金屬塊燒結(jié)成型，成本較高，管殼結(jié)構(gòu)限制了功率半導(dǎo)體芯片的組合封裝形式；同時(shí)，上下管殼部分采取機(jī)械冷壓密封的形式，如果金屬接觸面處理的不好會(huì)導(dǎo)致密封的質(zhì)量不好，在后期器件的使用過(guò)程中，因?yàn)闊崦浝淇s，冷壓焊接面也會(huì)產(chǎn)生空氣泄露，影響管殼腔體內(nèi)半導(dǎo)體器件芯片的密封，最終導(dǎo)致芯片提前失效。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型的目的是針對(duì)上述的不足，而提供的一種結(jié)構(gòu)合理，構(gòu)造簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)緊湊，密封隔離性好，性能可靠的功率半導(dǎo)體器件封裝。
[0004]本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是:功率半導(dǎo)體器件的組合封裝結(jié)構(gòu)包括外殼和芯片，以及陰極塊和陽(yáng)極塊構(gòu)成的功率半導(dǎo)體器件單元，其特征是:外殼與功率半導(dǎo)體器件之間的腔體內(nèi)填充有硅膠密封材料，至少兩個(gè)功率半導(dǎo)體器件單元通過(guò)公共電極串聯(lián)或并聯(lián)封裝結(jié)構(gòu)。
[0005]本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案中所述的至少兩個(gè)功率半導(dǎo)體器件單元通過(guò)公共電極并聯(lián)封裝結(jié)構(gòu)是兩個(gè)功率半導(dǎo)體器件的公共電極是陽(yáng)極塊或者陰極塊，至少兩個(gè)功率半導(dǎo)體器件的芯片分別設(shè)置在一個(gè)陽(yáng)極塊或者一個(gè)陰極塊的上下兩對(duì)稱(chēng)端面上，外殼固定在公共電極上。
[0006]本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案中所述的至少兩個(gè)功率半導(dǎo)體器件單元通過(guò)公共電極并聯(lián)封裝結(jié)構(gòu)是兩個(gè)功率半導(dǎo)體器件的公共電極是陽(yáng)極塊或者陰極塊，至少兩個(gè)功率半導(dǎo)體器件的芯片分別設(shè)置在一個(gè)陽(yáng)極塊或者一個(gè)陰極塊的同一個(gè)端面上，外殼固定在公共電極上。
[0007]本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案中所述的兩個(gè)以上的功率半導(dǎo)體器件單元通過(guò)公共電極串聯(lián)封裝結(jié)構(gòu)是采用電極塊作為上一個(gè)功率半導(dǎo)體器件單元的陽(yáng)極電極和下一個(gè)功率半導(dǎo)體器件單元的陰極電極，外殼固定在該電極塊上。
[0008]本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案中所述的封裝功率半導(dǎo)體器件外側(cè)壓裝有散熱體，所述的散熱體是采用風(fēng)冷式散熱體或水冷式散熱體。
[0009]本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案中所述的外殼采用PPS或PBT塑料。
[0010]本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案中所述的腔體內(nèi)填充的硅膠密封材料是硅凝膠或硅橡膠。
[0011]本實(shí)用新型采用性能可靠的易成型塑料作為外殼來(lái)封裝大功率半導(dǎo)體芯片，中間腔體填充絕緣導(dǎo)熱的膠體材料，起到密封保護(hù)芯片的作用；同時(shí)結(jié)合其功率半導(dǎo)體器件的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)多器件的串聯(lián)或并聯(lián)封裝，達(dá)到器件的串聯(lián)或并聯(lián)連接；
[0012]本實(shí)用新型整體設(shè)計(jì)科學(xué)合理，構(gòu)造簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)緊湊，密封隔離性好，封裝操作簡(jiǎn)單方便，不改變及影響現(xiàn)有的使用習(xí)慣；外殼采用注塑成型，方便設(shè)計(jì)制造，適用于大功率半導(dǎo)體器件，如晶閘管、整流管以及GTO等，可以實(shí)現(xiàn)芯片的單片封裝、并聯(lián)封裝、串聯(lián)封裝、多片封裝以及壓裝散熱體組件等。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖2、3是本實(shí)用新型外側(cè)設(shè)有散熱體的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖4是本實(shí)用新型兩芯片共電極并聯(lián)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖5是兩芯片共電極并聯(lián)的一體化封裝結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖6是另一種兩芯片共電極并聯(lián)的一體化封裝結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖7是兩芯片共電極串聯(lián)的結(jié)構(gòu)不意圖。
[0019]圖8是兩芯片共電極串聯(lián)的一體化封裝結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]如圖1所示，本實(shí)用新型是由外殼I和芯片2，以及陰極塊5和陽(yáng)極塊6構(gòu)成功率半導(dǎo)體器件單元，外殼I的材料采用特殊性能塑料，如采用PPS或PBT塑料，可以方便成型，并能達(dá)到大功率半導(dǎo)體器件使用性能的要求；外殼I與功率半導(dǎo)體器件之間的腔體4內(nèi)填充有硅膠密封材料，硅膠密封材料是硅凝膠或硅橡膠；功率半導(dǎo)體器件的芯片2壓裝在陰極塊5和陽(yáng)極塊6之間，芯片2被腔體4內(nèi)的硅膠所密封；陰極塊5和陽(yáng)極塊6為金屬材料，起導(dǎo)電傳熱的作用，陽(yáng)極塊6的一個(gè)端面與定位在腔體4內(nèi)的芯片2陽(yáng)極端緊密接觸，陰極塊5的一個(gè)端面與定位在腔體4內(nèi)的芯片2陰極端緊密接觸；外殼I殼壁上設(shè)有控制線連接端子，在陰極塊5上設(shè)有控制線孔，引線通過(guò)陰極塊5的線孔與外殼控制線端子連通，作為功率半導(dǎo)體器件的控制極3 ;上述結(jié)構(gòu)即作為功率半導(dǎo)體器件的一個(gè)封裝單元。
[0021]如圖2、3所示，在本實(shí)用新型封裝的功率半導(dǎo)體器件外側(cè)設(shè)有散熱體7，散熱體7可以采用風(fēng)冷式散熱體或水冷式散熱體；風(fēng)冷式散熱體的材料采用鋁材制作，該鋁材料散熱體7壓裝在封裝的功率半導(dǎo)體器件外側(cè)，如圖2所示，風(fēng)冷式散熱體7可以采用已有的鋁材料散熱體7 ;散熱體7也可以采用水冷式散熱體，水冷式散熱體的材料采用銅材制作，銅材料散熱體壓裝在封裝的半導(dǎo)體器件外側(cè)，如圖3所示，水冷式散熱體可以采用已有的銅材料散熱體；特殊設(shè)計(jì)的散熱體7可以減少陰極塊5和陽(yáng)極塊6的厚度，節(jié)約器件材料成本。
[0022]如圖4所示，封裝的功率半導(dǎo)體器件采用兩芯片共電極并聯(lián)的結(jié)構(gòu)形式，即兩個(gè)功率半導(dǎo)體器件單元共用一個(gè)電極，該公共電極可以是陽(yáng)極塊6或者陰極塊5，圖4所示的公共電極是一個(gè)陽(yáng)極塊6的結(jié)構(gòu)示意圖，共用一個(gè)陽(yáng)極塊6是將功率半導(dǎo)體器件的兩個(gè)單元的芯片2陽(yáng)極面分別設(shè)置在一個(gè)陽(yáng)極塊6的上下兩對(duì)稱(chēng)端面上，外殼I固定在作為公共電極的陽(yáng)極塊6上，通過(guò)該陽(yáng)極塊6實(shí)現(xiàn)兩功率半導(dǎo)體器件單元的共陽(yáng)極并聯(lián)，陽(yáng)極塊6的兩端伸出功率半導(dǎo)體器件，使陽(yáng)極塊6可以作為散熱體，能達(dá)到電極塊與芯片之間接觸面的更緊密接觸；也可以在一個(gè)陽(yáng)極塊6的上下側(cè)分別對(duì)稱(chēng)設(shè)有多個(gè)功率半導(dǎo)體器件單元，其芯片2分別設(shè)置在一個(gè)陽(yáng)極塊6的上下兩對(duì)稱(chēng)端面上，如圖6所示，即采用至少兩個(gè)功率半導(dǎo)體器件單元共電極并聯(lián)的結(jié)構(gòu)；也可以將至少兩個(gè)功率半導(dǎo)體器件單元的芯片2的端面設(shè)在一個(gè)陽(yáng)極塊6的同一個(gè)端面上，如圖5所示，共用一個(gè)陽(yáng)極塊6，即陽(yáng)極塊6作為公共電極，也可以共用陰極塊5，以陰極塊5作為公共電極，陽(yáng)極塊6同時(shí)作為散熱體，外殼I固定在公共電極上，通過(guò)公共的陽(yáng)極塊6實(shí)現(xiàn)多個(gè)功率半導(dǎo)體器件單元的共陽(yáng)極并聯(lián)；在每個(gè)功率半導(dǎo)體器件單元上可以壓裝如圖2所示的風(fēng)冷散熱體7，或如圖3所示的水冷散熱體7，達(dá)到電極塊與芯片之間接觸面的更緊密接觸，同時(shí)讓器件發(fā)揮更穩(wěn)定可靠的性能。
[0023]如圖7所示，封裝的功率半導(dǎo)體器件采用兩芯片共電極串聯(lián)的結(jié)構(gòu)形式，即通過(guò)公共的電極塊8實(shí)現(xiàn)至少兩個(gè)功率半導(dǎo)體器件的串聯(lián)，達(dá)到器件的串聯(lián)連接；即采用電極塊8作為上一個(gè)芯片的陽(yáng)極電極和另一個(gè)芯片的陰極電極，同時(shí)作為散熱體，外殼I固定在該公共電極塊8上；如圖8所示，封裝的功率半導(dǎo)體器件采用兩只以上芯片共電極串聯(lián)的結(jié)構(gòu)形式，即通過(guò)增加公共電極塊8和器件單元來(lái)達(dá)到多只器件串聯(lián)；封裝的功率半導(dǎo)體器件組合結(jié)構(gòu)外端面上可以壓裝圖2所示的風(fēng)冷散熱體7或圖3所示的水冷散熱體7，，達(dá)到電極塊與芯片之間接觸面的更緊密接觸，在降低每個(gè)器件的一部分性能的情況下減少散熱體，減少材料使用，節(jié)約成本。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種功率半導(dǎo)體器件的組合封裝結(jié)構(gòu)，包括外殼(I)和芯片(2)，以及陰極塊(5 )和陽(yáng)極塊(6)構(gòu)成的功率半導(dǎo)體器件單元，其特征是:外殼(I)與功率半導(dǎo)體器件之間的腔體(4)內(nèi)填充有硅膠密封材料，至少兩個(gè)功率半導(dǎo)體器件單元通過(guò)公共電極串聯(lián)或并聯(lián)封裝結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率半導(dǎo)體器件的組合封裝結(jié)構(gòu)，其特征是:所述的至少兩個(gè)功率半導(dǎo)體器件單元通過(guò)公共電極并聯(lián)封裝結(jié)構(gòu)是兩個(gè)功率半導(dǎo)體器件的公共電極是陽(yáng)極塊(6)或者陰極塊(5)，至少兩個(gè)功率半導(dǎo)體器件的芯片(2)分別設(shè)置在一個(gè)陽(yáng)極塊6或者一個(gè)陰極塊(5)的上下兩對(duì)稱(chēng)端面上，外殼(I)固定在公共電極上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率半導(dǎo)體器件的組合封裝結(jié)構(gòu)，其特征是:所述的至少兩個(gè)功率半導(dǎo)體器件單元通過(guò)公共電極并聯(lián)封裝結(jié)構(gòu)是兩個(gè)功率半導(dǎo)體器件的公共電極是陽(yáng)極塊(6)或者陰極塊(5)，至少兩個(gè)功率半導(dǎo)體器件的芯片(2)分別設(shè)置在一個(gè)陽(yáng)極塊(6)或者一個(gè)陰極塊(5)的同一個(gè)端面上，外殼(I)固定在公共電極上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率半導(dǎo)體器件的組合封裝結(jié)構(gòu)，其特征是:所述的兩個(gè)以上的功率半導(dǎo)體器件單元通過(guò)公共電極串聯(lián)封裝結(jié)構(gòu)是采用電極塊(8)作為上一個(gè)功率半導(dǎo)體器件單元的陽(yáng)極電極和下一個(gè)功率半導(dǎo)體器件單元的陰極電極，外殼(I)固定在該電極塊(8)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率半導(dǎo)體器件的組合封裝結(jié)構(gòu)，其特征是:所述的封裝功率半導(dǎo)體器件外側(cè)壓裝有散熱體(7)，所述的散熱體(7)是采用風(fēng)冷式散熱體或水冷式散熱體。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率半導(dǎo)體器件的組合封裝結(jié)構(gòu)，其特征是:所述的外殼(I)采用PPS或PBT塑料。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率半導(dǎo)體器件的組合封裝結(jié)構(gòu)，其特征是:所述的腔體(4)內(nèi)填充的娃膠密封材料是娃凝膠或娃橡膠。
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型的名稱(chēng)是功率半導(dǎo)體器件的組合封裝結(jié)構(gòu)，具體是涉及一只和多只功率半導(dǎo)體器件芯片封裝及組合封裝結(jié)構(gòu)。它主要是解決市場(chǎng)上的功率半導(dǎo)體器件采用陶瓷管殼封裝，在腔體內(nèi)充保護(hù)氣，該結(jié)構(gòu)成本高，限制了功率半導(dǎo)體芯片的組合封裝，導(dǎo)體器件芯片的密封質(zhì)量不好，導(dǎo)致芯片提前失效的問(wèn)題。本實(shí)用新型包括外殼和芯片，以及陰極塊和陽(yáng)極塊構(gòu)成的功率半導(dǎo)體器件單元，其特征是：外殼與功率半導(dǎo)體器件之間的腔體內(nèi)填充有硅膠密封材料，至少兩個(gè)功率半導(dǎo)體器件單元通過(guò)公共電極串聯(lián)或并聯(lián)封裝結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型構(gòu)造簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)緊湊，密封隔離性好，封裝操作簡(jiǎn)單方便，適用于大功率半導(dǎo)體器件芯片的單片封裝和多片串、并聯(lián)封裝。
【IPC分類(lèi)】H01L23-367, H01L23-31, H01L23-29, H01L25-07
【公開(kāi)號(hào)】CN204391107
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520085189
【發(fā)明人】張志平
【申請(qǐng)人】張志平
【公開(kāi)日】2015年6月10日
【申請(qǐng)日】2015年2月6日