[发明专利]一种实现双面散热和压力均衡的功率器件

说明书

本发明公开了一种实现双面散热和压力均衡的功率器件，该功率器件通过设置具有多个凹池结构的导电触片，将功率器件分为两部分，实现双面散热；通过设置弹簧件与凹池结构的凹陷处机械连接，凹池结构的凸陷处从上至下依次与上钼片、芯片、下钼片、银垫片、凸台以及导电基板连接，实现了将各个弹簧件、芯片相互独立，且当其中一个芯片由于结构或热膨胀等差异所受热应力变大时，其对应弹簧件可通过产生向上的位移减少芯片的受力，其他芯片和弹簧不受影响，改善了芯片受力的平衡度。因此，本发明提供的功率器件，能够解决传统功率器件封装结构由于散热性能不好、内部芯片承受压力不均匀而导致功率器件封装结构可靠性低的问题。

技术领域

本发明涉及功率器件封装领域，特别是涉及一种实现双面散热和压力均衡的功率器件。

背景技术

现代电力电子器件具有大功率、驱动简单和开关频率高的优势，输出功率较大的电子元器件称为功率器件，包括：大功率晶体管、晶闸管、双向晶闸管、GTO、MOSFET、IGBT等。例如功率器件绝缘栅极双极晶体管为栅极电压型驱动器件，具有工作频率高、功率密度大、可靠性高、易于串联等优点，在交通牵引领域、工业变频器以及柔性直流输电领域等高压大功率场合得到了广泛的应用。

现有技术中，功率器件普遍采用模块结构，以功率器件IGBT为例，一个IGBT功率器件包含若干IGBT芯片。最初IGBT的封装形式为焊接式，即：将IGBT芯片通过焊接方式与一块导热不导电的基板连接，其余引出线利用键合线与外接口相连。这种焊接结构只能在基板侧实现单面散热，导致IGBT芯片与散热器之间的热阻较高，散热效果不好，从而引起结温升高，影响功率器件IGBT的正常工作，并且焊接式封装结构采用了键合工艺，其内部连线过多，影响功率器件IGBT的可靠性。针对上述单面散热的情况，从业者提出一种全压接式封装结构，即：将钼片和功率芯片等结构依次定位放置，然后压接而成。压接式封装结构理论上能够实现双面散热，并且消除了键合线过多的影响。但是采用这种结构后，每一个功率芯片所受的压力会随温度和电流的变化而变化，芯片的位置、厚度差异，封装结构加工的不平整度，以及工作时结构内部各元件的热胀冷缩特性带来的差异会使得各芯片所受压力值不均衡。功率芯片所受压力过大会使芯片产生机械损坏，压力过小则会使功率芯片的结温上升，功率器件的可靠性大大降低。因此，如何提高功率器件的可靠性，是功率器件领域急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种实现双面散热和压力均衡的功率器件，能够解决传统功率器件封装结构由于散热性能不好、功率器件内部芯片承受压力不均匀而导致功率器件封装结构可靠性低的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种实现双面散热和压力均衡的功率器件，所述功率器件为压接式封装结构，所述功率器件包括导电盖板、弹簧件、导电触片、上钼片、芯片、下钼片、银垫片、凸台以及导电基板；

所述导电触片包括圆环面、底面以及过渡件；所述底面和所述圆环面通过所述过渡件连接；所述圆环面位于所述底面之上；所述导电触片的底面为矩形；所述底面上设有多个凹池结构，且相邻的所述凹池结构通过梯形连接件连接；

所述弹簧件的一端与所述凹池结构的凹陷处机械连接，所述弹簧件的另一端与所述导电盖板连接；

所述凹池结构的凸陷处从上至下依次与所述上钼片、所述芯片、所述下钼片、所述银垫片、所述凸台以及所述导电基板连接。

可选的，所述功率器件还包括散热管；所述散热管设置在所述梯形连接件上；所述散热管用于降低所述功率器件内部的温度。

可选的，所述功率器件还包括垫块；所述垫块为实心的长方形结构；所述垫块位于所述导电盖板和所述导电触片的圆环面之间，且与所述圆环面连接；所述垫块用于在所述导电盖板表面施加压力时，使所述导电触片的圆环面和所述导电盖板间存在间隙；所述间隙为所述散热管提供入口和出口。