[发明专利]半导体功率器件双面蒸发冷却压接封装

说明书

相关专利

本发明内容与美国专利US20080277687，中国专利200320102854.8，200910009142.3，200910158009.4，2009101572647相关联。

技术领域

本发明属于半导体功率器件封装领域，具体涉及了一种重力循环蒸发冷却半导体功率器件封装。

背景技术

以半导体功率器件、微电子和计算机技术为基础的现代电力电子技术是节能减排、开发绿色能源的核心和关键。而半导体功率器件的电特性和热特性又是核心的核心、关键的关键。一方面半导体功率器件的应用为人类节约了大量的能源，另方面其工作过程中无法避免的热效应而导致失效又是各类变换器损坏的主要原因。大部分半导体功率器件优化的工作温度为75℃以下，很多器件在100℃以上时就很容易失效。因此，一方面要降低器件的损耗，例如发展高速度低导通压降器件、软开关等技术，同时要改善器件的散热性能，缺一不可。

功率器件的散热主要有风冷却，水冷却和蒸发冷却三种方式。近年来随着功率密度的增加，高效能的蒸发冷却越来越引起人们的重视，进行了大量的研究，如中国专利200320102854.8，200910009142.3，200910158009.4，2009101572647，公开了一些重力循环蒸发冷却技术方案，使半导体功率器件的封装不但具有更好的热传导特性，且适于印制板装配。但现实工业应用的大功率的半导体功率器件如可控硅、GTO会有很大的面积，每个管芯直径常大于50mm，为了避免焊接产生热应力造成器件失效，大部分采用压接装配工艺。解决热应力专利200910158009.4的方案更为理想，但一方面以压接半导体功率器件已经形成很大的产能，另方面如器件失效，封装能重复使用也具有很大的吸引力，因为当今世界半导体产业的发展已经使得功率器件管芯的成本低于甚至远低于封装。

发明内容

本发明的目的在于提供一个解决以上问题的技术方案。

为了解决现有技术中的这些问题，本发明提供的技术方案如下：

重力循环蒸发冷却半导体功率器件封装，使用2个密封腔体金属蒸发室，每个蒸发室有一个侧面设有安装平台，两个安装平台从两面压装一个半导体功率器件管芯。在与半导体功率器件管芯有控制引线的面压接的金属蒸发室的安装平台留有沟槽，控制引线和其保护管穿过沟槽引出。当两个半导体功率器件，如整流管、可控硅、IGBT桥臂，正反连接的可控硅相开关，共阴或共阳的二极管等有相连的电极时，可将一个金属蒸发室置于中间，两侧面都设置安装平台，这样3个蒸发室即可以压接两个管芯。用以保证管芯和金属蒸发室电和热接触的压力，可以采用通用的弹簧方法产生，也可以利用冷媒的压强。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明实施例半导体功率器件双面蒸发冷却压接封装结构示意图；

图2为本发明实施例半导体功率器件双面蒸发冷却压接封装用三个金属蒸发室压接两个管芯结构示意图；

图3为本发明实施例金属蒸发室具有薄壁安装平台，利用冷媒压强形成管芯压接力的封装结构示意图；

图4的实施例为本发明的多个管芯共装于一个金属蒸发室，并配有DBC陶瓷导热绝缘金属隔离岛的结构示意图；

图5的实施例为本发明的多个管芯共装于一个金属蒸发室，两面装配构成一个完整的变频调速或开关电源主功率器件系统的结构示意图；

图6的实施例为本发明的多个管芯共装于一个金属蒸发室，两面装配构成一个完整的变频调速或开关电源主功率器件，外边的上下功率器件连线也为蒸发室构成的结构示意图。