[发明专利]一种半导体器件封装结构

说明书

本发明提供了一种半导体器件封装结构，包括：弹性绝缘框架，其内侧具有用于固定所述半导体器件的固定槽，以夹持所述半导体器件的边缘，所述半导体器件的第一电极从所述弹性绝缘框架的第一表面通孔引出，所述半导体器件的第二电极从所述弹性绝缘框架的第二表面通孔引出，其中所述第一表面与所述第二表面相对。该方案通过在弹性绝缘框架内设置固定槽，由固定槽夹持住半导体器件的边缘，以固定装配入的半导体器件，分别通过弹性绝缘框架的通孔引出半导体器件的电极，弹性接触可以更加紧密的压紧半导体器件，避免了现有技术中因为半导体器件与固定框架硬接触或机械定位的余量导致的微小间隙，从而避免了因间隙放电导致的半导体器件失效。

技术领域

本发明涉及电力电子器件领域，具体涉及一种半导体器件封装结构。

背景技术

绝缘栅双极晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)作为电力电子系统的一种关键电力半导体器件已经持续增长了若干年，这是因为它使电力电子装置和设备实现了更高的效率，也实现了小型化的设计。柔性直流输电用IGBT器件的电流规格通常为几kA，单颗芯片的规格不足100A。所以往往需要几十颗IGBT芯片的并联使用，目前的产品化IGBT器件有三种解决方案，分别是：整体式封装、单颗IGBT芯片封装以及十几颗芯IGBT片组成一个子单元后再并联的方式。其中，单颗IGBT芯片的子模组封装具有灵活性高、替换便捷等优势。在封装过程中，IGBT芯片及组件的机械定位、电气连接方式及高压芯片的绝缘保护等直接影响到封装后器件的性能，因此是封装的主要考虑因素。现有的大功率IGBT芯片的封装通常有如下两种方案：

方案一：底板绝缘模块式封装，由底板，覆铜陶瓷基板，绝缘外壳等组成，芯片背面通过焊料与陶瓷覆铜面焊接，正面通过键合线连接到陶瓷覆铜面，陶瓷覆铜面通过刻蚀形成连接正负电极的不同区域。该方案容易因焊接疲劳导致的器件失效，并且作为非气密性封装，模块内部通过灌注硅凝胶或环氧树脂等绝缘材料来隔离芯片与外界环境(水，气，灰尘)的接触，但灌注材料通常也隔绝了热量的传递并在长期工作过程中出现隔离效果退化的现象。

方案二：压接式封装，由陶瓷管壳及铜电极组成，芯片与电极通过压力接触。全压接IGBT芯片封装由上下电极配合多层材料与硅片实现全压接式接触，这种压接式封装虽然消除了方案一中因焊接疲劳导致的器件失效的现象，但是由于器件之间的硬接触很容易导致气隙放电，进而容易导致芯片失效；如图1A所示，是现有的一种压接式IGBT子模组的封装结构，每个子模组的功率芯片以及多层金属垫片层叠组装于一个绝缘框架5而成，用于IGBT的绝缘框架5中必须留有栅极定位孔。栅极定位孔中放置有栅极触点，其上部与IGBT芯片的栅极焊盘接触，下部与导入栅极的印制电路板接触。该框架5外部边沿每一面均分布两个突起的条形柱3，将每个面均分为四等分，该条形柱用于约束芯片在子模组内，在实际封装过程中，依靠器件外部施加的数十牛压力实现芯片7和上下功率电极6的良好连接。如图1B所示，这种封装结构，由于在芯片7压入框架5时，当下功率电极6将芯片7托起时，在芯片7的绝缘终端和框架5之间容易形成一个间隙15，该间隙15约几十微米到200微米，该间隙15形成了一个狭小的空间，而当芯片7两个电极面加高电压时，会在芯片7的绝缘终端周围形成电场，此时，如果绝缘终端之间的电压超过3000V，就会在该间隙10间发生放电，即发生间隙放电，从而导致芯片失效。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于现有技术中IGBT芯片封装容易因气隙放电致使芯片失效。从而提供一种半导体器件封装结构。

有鉴于此，本发明实施例的第一方面提供了一种半导体器件封装结构，包括：弹性绝缘框架，其内侧具有用于固定所述半导体器件的固定槽，以夹持所述半导体器件的边缘，所述半导体器件的第一电极从所述弹性绝缘框架的第一表面通孔引出，所述半导体器件的第二电极从所述弹性绝缘框架的第二表面通孔引出，其中所述第一表面与所述第二表面相对。

优选地，所述弹性绝缘框架的侧面还包括：开口，所述开口用于在装配所述半导体器件时使所述半导体器件通过所述开口装配到所述框架中。