[发明专利]一种功率芯片压接封装结构及其制造方法

说明书

本发明公开了一种功率芯片压接封装结构及其制造方法。功率芯片压接封装结构包括底板，底板上设置有多个IGBT芯片和多个覆铜陶瓷板；各个IGBT芯片和各个覆铜陶瓷板上均设置有金属柱，各金属柱的顶面位于同一水平面；柔性金属板，柔性金属板的底面覆盖并接触各金属柱的顶面；柔性金属板的顶面设置有多个辅助发射极引出端子，辅助发射极引出端子与柔性金属板电性接触；多层PCB板，多层PCB板位于柔性金属板上方，多层PCB板与多个辅助发射极引出端子电性接触；多层PCB板具有贯通多层PCB板的通孔；发射极电极，发射极电极位于多层PCB板上方，发射极电极具有多个压接臂，多个压接臂穿过多层PCB板的通孔与柔性金属板压接。

技术领域

本发明涉及功率器件封装领域，具体涉及一种功率芯片压接封装结构及其制造方法。

背景技术

目前电力系统的大功率电力电子装置绝大多数都是采用硅电力电子器件，如IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)芯片器件、晶闸管芯片器件、GTO(Gate Turn-Off thyristor，可关断晶闸管) 芯片器件等，来实现电能的控制和转换，由于硅电力电子器件受制于材料本身在耐压、工作温度等物理特性的限制，因此要想从根本上提高大功率电力电子装备的可靠性和稳定性，降低系统的总体损耗，提高能源的控制转换效率，需要研究开发更高耐压、更低功耗和耐高温的新型电力电子器件。碳化硅(Silicon Carbide，SiC)器件是目前为止技术最成熟、应用最广泛的第三代半导体电力电子器件之一，可以打破传统硅基器件的物理极限，具有电压等级高、通流能力大、损耗小、散热快等优点，可广泛应用于固态变压器、固态断路器等新型电力电子装备以及传统的FACTS和直流输电装备，将对电力系统的经济安全运行等方面产生重要影响，实现电网技术的革新。

但目前针对于IGBT芯片等高压的功率芯片的封装结构大多数仍然沿用硅基芯片的焊接封装型式，其封装参数显然不适用于SiC基的IGBT芯片等高压的功率芯片高关断速度、低损耗的需求，因此需针对高压的功率芯片研发新型封装结构。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种功率芯片压接封装结构及其制造方法，以适应IGBT芯片等高压功率芯片高关断速度、低损耗的需求。

本发明提供一种功率芯片压接封装结构，包括底板；底板上设置有多个IGBT芯片和多个覆铜陶瓷板；各个IGBT芯片各自与覆铜陶瓷板电连接；各个IGBT芯片和各个覆铜陶瓷板上均设置有金属柱，各金属柱的顶面位于同一水平面；柔性金属板，柔性金属板的底面覆盖并接触各金属柱的顶面；多层PCB板，多层PCB板位于柔性金属板上方，多层PCB板具有多个贯通多层PCB板的通孔；发射极电极，发射极电极位于多层PCB板上方，发射极电极具有多个压接臂，多个压接臂穿过多层PCB板的通孔与柔性金属板压接。

可选的，功率芯片压接封装结构还包括：管壳，管壳位于底板上，管壳包围多个IGBT芯片、多个覆铜陶瓷板、金属柱以及柔性金属板，管壳的一侧壁面具有开口；发射极电极与管壳相互接合，管壳、发射极电极和底板共同对多个IGBT芯片和多个覆铜陶瓷板实现全包围封装；多层PCB板的一端自管壳的开口处延伸出管壳。

可选的，压接臂为中空结构，压接臂内填充有弹性结构。

可选的，弹性结构包括多个子弹性结构，每一子弹性结构包括基部和呈十字放射式延伸的臂部，相邻的子弹性结构的相邻的臂部连接，多个子弹性结构通过臂部的连接构成弹性结构。

可选的，多个IGBT芯片和多个覆铜陶瓷板的排布至少形成一个按以下方式排列的排布单元：多个IGBT芯片分为两组对称排列，每组IGBT芯片的侧部均设置有覆铜陶瓷板，两组IGBT芯片之间设置一中央覆铜陶瓷板，各IGBT芯片的栅极均与中央覆铜陶瓷板电连接。

可选的，中央覆铜陶瓷板包括两侧的连接部和位于两侧的连接部之间的散热支撑部，散热支撑部设置金属柱，连接部分别设置有栅极引出端子，栅极引出端子贯穿柔性金属板和多层PCB板的通孔，在多层PCB板的顶面与多层PCB板电性接触。