[实用新型]一种大功率整晶圆平板压接式封装结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种IGBT的封装结构，具体地说是一种大功率整晶圆平板压接式封装结构及其方法。

背景技术

20世纪中叶，电力电子技术迅速发展，电力电子器件在变频器得到广泛应用，发达国家在70年代初第一次世界能源危机期间，利用变频调速实现了节能的效果。在目前全球性能源短缺的大环境下，电力电子技术作为绿色节能技术在机电一体化，减少环境污染，节省原材料，降低生产成本和提高效率和质量方面均起到十分重要的最用。而进入21世纪，由于环境，能源，社会和高效化的要求，电力电子正朝着应用技术高频化，智能化，全数字控制，系统化及绿色化方向发展。以IGBT为主的功率器件的整流器和逆变器可以提高效率，减小噪声，减轻设备重量，减少体积，因此广泛应用于工业(电机变频，电焊机，工业加热，电镀电源，贮能装置等)、家用电器(电磁炉，变频空调，变频冰箱)和新能源等方面(风力发电，光伏发电，电动汽车等)等。

IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)是指绝缘栅双极型晶体管，是一种广泛使用的电力电子器件，是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件,兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。国际上商业化的IGBT已经发展到第五代，封装方式已趋于多样化。目前普遍采用的是高性能塑料外壳的模块结构。在这种封装的结构中，IGBT的芯片采用焊接方式和导热不导电的BDC板焊接，其他电极引出端采用键合方法和外接口相连。通过大量IGBT芯片单元的并联，实现高压大电流的商业需求。上述传统模块结构存在着以下缺点，首先，传统模块中的IGBT芯片单元，是通过整晶圆生产IGBT切割形成，工艺过程复杂，生产成本较高。其次，这种封装结构只有一面导电，模块中的IGBT芯片单元背面均固定在同一块陶瓷基板上，因此只能对芯片进行单面散热，散热效率低。再次，这种封装结构的电极连线均采用键合工艺，在大电流条件下容易出现耐热疲劳问题；此外，这种封装结构均采用键合工艺，抗震性较差；并且，该封装结构中存在着大量的IGBT芯片单元，结构内的连线过多，电极引出结构复杂，存在着较高的引线电感；另外，该封装结构气密性较差。

在中国专利文献CN102768999A中，公开了一种大功率整晶圆IGBT封装结构，它包括陶瓷底座、过渡电极和上盖，所述上盖盖置于陶瓷底座上，所述过渡电极置于阳极电极上，在所述过渡电极上设置有门极针定位孔、门极板定位槽和芯片定位孔，在所述过渡电极的上方自上而下依次压接有上钼片、整晶圆芯片和下钼片，在过渡电极的门极针定位孔内设置有弹性门极针单元。

在该技术方案中，提供了一种大功率整晶圆IGBT封装结构，采用的是过渡电极，通过门极针预留孔和各不见的芯片定位孔中的定位插销，使用弹性门极针单元来形成IGBT的门极接触，而门极针单元又包括了塑料模架和弹性门极针，其门极以4个为一个单元，采用一个门极弹性门极针托来进行压接，可以看到使用塑料模架的方式需要额外繁杂的工艺。

由于在整晶圆的生产过程中，无论生产线上产品合格率有多高，也不可以避免有失效器件出现，也就是说在整个整晶圆中会在随机位置出现坏片，在该技术方案中，如果出现坏片，则需要额外对塑料模架上的坏片门极电极进行加工，但势必会影响整个模架的平衡，很难保证其余好的门极能良好压接。

此外，该方案中的IGBT整晶圆中的芯片单元分布，是按照4个一组的门极靠拢的方式分布，不适合于传统的IGBT的流片生产，对工艺要求很高，难以实现。

实用新型内容

为此，本实用新型所要解决的第一个技术问题在于现有技术中的整晶圆封装结构，采用塑料模架和门极弹性门极针托来进行压接，加工繁琐、难以实现，从而提供一种简单、易实现的大功率整晶圆平板压接式封装结构。

本实用新型所要解决的另一个技术问题在于现有技术中的整晶圆封装结构，在整晶圆的随机位置出现坏片进行加工时影响模架的平衡，对工艺要求高、难实现，从而提出一种可以简单的处理随机位置产生的坏片的大功率整晶圆平板压接式封装结构。