功率半导体器件的组合封装结构制造技术

本实用新型专利技术的名称是功率半导体器件的组合封装结构，具体是涉及一只和多只功率半导体器件芯片封装及组合封装结构。它主要是解决市场上的功率半导体器件采用陶瓷管壳封装，在腔体内充保护气，该结构成本高，限制了功率半导体芯片的组合封装，导体器件芯片的密封质量不好，导致芯片提前失效的问题。本实用新型专利技术包括外壳和芯片，以及阴极块和阳极块构成的功率半导体器件单元，其特征是：外壳与功率半导体器件之间的腔体内填充有硅胶密封材料，至少两个功率半导体器件单元通过公共电极串联或并联封装结构。本实用新型专利技术构造简单，结构紧凑，密封隔离性好，封装操作简单方便，适用于大功率半导体器件芯片的单片封装和多片串、并联封装。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种功率半导体器件的封装，具体是涉及一只和多只功率半导体器件芯片封装及组合结构封装。
技术介绍
目前，市场上的功率半导体器件采用陶瓷管壳封装功率半导体器件芯片的结构形式，陶瓷管壳冷压密封前，在腔体充保护气；陶瓷管壳采用陶瓷和金属块烧结成型，成本较高，管壳结构限制了功率半导体芯片的组合封装形式；同时，上下管壳部分采取机械冷压密封的形式，如果金属接触面处理的不好会导致密封的质量不好，在后期器件的使用过程中，因为热胀冷缩，冷压焊接面也会产生空气泄露，影响管壳腔体内半导体器件芯片的密封，最终导致芯片提前失效。
技术实现思路
本技术的目的是针对上述的不足，而提供的一种结构合理，构造简单，结构紧凑，密封隔离性好，性能可靠的功率半导体器件封装。本技术的技术解决方案是:功率半导体器件的组合封装结构包括外壳和芯片，以及阴极块和阳极块构成的功率半导体器件单元，其特征是:外壳与功率半导体器件之间的腔体内填充有硅胶密封材料，至少两个功率半导体器件单元通过公共电极串联或并联封装结构。本技术的技术解决方案中所述的至少两个功率半导体器件单元通过公共电极并联封装结构是两个功率半导体器件的公共电极是阳极块或者阴极块，至少两个功率半导体器件的芯片分别设置在一个阳极块或者一个阴极块的上下两对称端面上，外壳固定在公共电极上。本技术的技术解决方案中所述的至少两个功率半导体器件单元通过公共电极并联封装结构是两个功率半导体器件的公共电极是阳极块或者阴极块，至少两个功率半导体器件的芯片分别设置在一个阳极块或者一个阴极块的同一个端面上，外壳固定在公共电极上。本技术的技术解决方案中所述的两个以上的功率半导体器件单元通过公共电极串联封装结构是采用电极块作为上一个功率半导体器件单元的阳极电极和下一个功率半导体器件单元的阴极电极，外壳固定在该电极块上。本技术的技术解决方案中所述的封装功率半导体器件外侧压装有散热体，所述的散热体是采用风冷式散热体或水冷式散热体。本技术的技术解决方案中所述的外壳采用PPS或PBT塑料。本技术的技术解决方案中所述的腔体内填充的硅胶密封材料是硅凝胶或硅橡胶。本技术采用性能可靠的易成型塑料作为外壳来封装大功率半导体芯片，中间腔体填充绝缘导热的胶体材料，起到密封保护芯片的作用；同时结合其功率半导体器件的应用，实现多器件的串联或并联封装，达到器件的串联或并联连接；本技术整体设计科学合理，构造简单，结构紧凑，密封隔离性好，封装操作简单方便，不改变及影响现有的使用习惯；外壳采用注塑成型，方便设计制造，适用于大功率半导体器件，如晶闸管、整流管以及GTO等，可以实现芯片的单片封装、并联封装、串联封装、多片封装以及压装散热体组件等。【附图说明】图1是本技术的结构示意图。图2、3是本技术外侧设有散热体的结构示意图。图4是本技术两芯片共电极并联的结构示意图。图5是两芯片共电极并联的一体化封装结构示意图。图6是另一种两芯片共电极并联的一体化封装结构示意图。图7是两芯片共电极串联的结构不意图。图8是两芯片共电极串联的一体化封装结构示意图。【具体实施方式】如图1所示，本技术是由外壳I和芯片2，以及阴极块5和阳极块6构成功率半导体器件单元，外壳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，并能达到大功率半导体器件使用性能的要求；外壳I与功率半导体器件之间的腔体4内填充有硅胶密封材料，硅胶密封材料是硅凝胶或硅橡胶；功率半导体器件的芯片2压装在阴极块5和阳极块6之间，芯片2被腔体4内的硅胶所密封；阴极块5和阳极块6为金属材料，起导电传热的作用，阳极块6的一个端面与定位在腔体4内的芯片2阳极端紧密接触，阴极块5的一个端面与定位在腔体4内的芯片2阴极端紧密接触；外壳I壳壁上设有控制线连接端子，在阴极块5上设有控制线孔，引线通过阴极块5的线孔与外壳控制线端子连通，作为功率半导体器件的控制极3 ;上述结构即作为功率半导体器件的一个封装单元。如图2、3所示，在本技术封装的功率半导体器件外侧设有散热体7，散热体7可以采用风冷式散热体或水冷式散热体；风冷式散热体的材料采用铝材制作，该铝材料散热体7压装在封装的功率半导体器件外侧，如图2所示，风冷式散热体7可以采用已有的铝材料散热体7 ;散热体7也可以采用水冷式散热体，水冷式散热体的材料采用铜材制作，铜材料散热体压装在封装的半导体器件外侧，如图3所示，水冷式散热体可以采用已有的铜材料散热体；特殊设计的散热体7可以减少阴极块5和阳极块6的厚度，节约器件材料成本。如图4所示，封装的功率半导体器件采用两芯片共电极并联的结构形式，即两个功率半导体器件单元共用一个电极，该公共电极可以是阳极块6或者阴极块5，图4所示的公共电极是一个阳极块6的结构示意图，共用一个阳极块6是将功率半导体器件的两个单元的芯片2阳极面分别设置在一个阳极块6的上下两对称端面上，外壳I固定在作为公共电极的阳极块6上，通过该阳极块6实现两功率半导体器件单元的共阳极并联，阳极块6的两端伸出功率半导体器件，使阳极块6可以作为散热体，能达到电极块与芯片之间接触面的更紧密接触；也可以在一个阳极块6的上下侧分别对称设有多个功率半导体器件单元，其芯片2分别设置在一个阳极块6的上下两对称端面上，如图6所示，即采用至少两个功率半导体器件单元共电极并联的结构；也可以将至少两个功率半导体器件单元的芯片2的端面设在一个阳极块6的同一个端面上，如图5所示，共用一个阳极块6，即阳极块6作为公共电极，也可以共用阴极块5，以阴极块5作为公共电极，阳极块6同时作为散热体，外壳I固定在公共电极上，通过公共的阳极块6实现多个功率半导体器件单元的共阳极并联；在每个功率半导体器件单元上可以压装如图2所示的风冷散热体7，或如图3所示的水冷散热体7，达到电极块与芯片之间接触面的更紧密接触，同时让器件发挥更稳定可靠的性能。如图7所示，封装的功率半导体器件采用两芯片共电极串联的结构形式，即通过公共的电极块8实现至少两个功率半导体器件的串联，达到器件的串联连接；即采用电极块8作为上一个芯片的阳极电极和另一个芯片的阴极电极，同时作为散热体，外壳I固定在该公共电极块8上；如图8所示，封装的功率半导体器件采用两只以上芯片共电极串联的结构形式，即通过增加公共电极块8和器件单元来达到多只器件串联；封装的功率半导体器件组合结构外端面上可以压装图2所示的风冷散热体7或图3所示的水冷散热体7，，达到电极块与芯片之间接触面的更紧密接触，在降低每个器件的一部分性能的情况下减少散热体，减少材料使用，节约成本。【主权项】1.一种功率半导体器件的组合封装结构，包括外壳(I)和芯片(2)，以及阴极块(5 )和阳极块(6)构成的功率半导体器件单元，其特征是:外壳(I)与功率半导体器件之间的腔体(4)内填充有硅胶密封材料，至少两个功率半导体器件单元通过公共电极串联或并联封装结构。2.根据权利要求1所述的功率半导体器件的组合封装结构，其特征是:所述的至少两个功率半导体器件单元通过公共电极并联封装结构是两个功率半导体器件的公共电极是阳极块(6)或者阴极块(5)，至少两个功率半导体器件的芯片(2)分别设置在一个阳极块6或者一个阴极块(5)的上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率半导体器件的组合封装结构，包括外壳（1）和芯片（2），以及阴极块（５）和阳极块（6）构成的功率半导体器件单元，其特征是：外壳（1）与功率半导体器件之间的腔体（4）内填充有硅胶密封材料，至少两个功率半导体器件单元通过公共电极串联或并联封装结构。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张志平，
申请(专利权)人：张志平，
类型：新型
国别省市：湖北;42