[发明专利]功率元件封装结构

说明书

本发明提供一种功率元件封装结构，包括第一基板、第二基板、至少一功率元件以及封装体。第一基板的热导率大于200Wm^‑1K^‑1。功率元件配置于第一基板上。第二基板配置于第一基板下方。第二基板的热容量(heat capacity)大于第一基板的热容量。封装体封装第一基板、第二基板与功率元件。

技术领域

本发明涉及一种封装结构，尤其涉及一种功率元件封装结构。

背景技术

功率元件封装结构可用于整流器、车用发电机、大功率模块发电机。车用发电机的技术领域中，为进行交流-直流间的转换动作，常通过设置整流桥的方式来进行。整流桥可以由功率元件来构成，并用以提供整流后的电压以作为驱动负载的依据。

当发电机的负载被瞬间移除时，会产生所谓的抛载(load dump)现象。当抛载现象发生时，由于电压振幅会瞬间变化，在功率元件上产生瞬间高热，使得功率元件的接面温度(junction temperature)瞬间上升，而可能导致功率元件封装结构的损毁。

然而，目前功率元件封装结构的设计，大多是以降低封装结构在稳态使用下的热阻为目的，亦即为降低封装结构的稳态热阻为主，对于与瞬间高热量相关的瞬态热阻，并无适当的解决方案。

发明内容

本发明提供一种功率元件封装结构，除了可降低功率元件封装结构的稳态热阻，同时可使得功率元件封装结构的瞬态热阻降低。

本发明的功率元件封装结构，包括第一基板、第二基板、至少一功率元件以及封装体。其中，第一基板的热导率大于200Wm^-1K^-1。功率元件配置于第一基板上。第二基板配置于第一基板下方，且第二基板的热容量(heat capacity)大于第一基板的热容量。封装体则封装第一基板、第二基板与功率元件。

在本发明的一实施例中，上述的第一基板的材料是选自包括铜、铝、金、银、金刚石或石墨烯及其合金化合物的其中一种材料。

在本发明的一实施例中，上述的第二基板的材料是选自包括铜、铝、锂、金刚石或石墨烯及其合金化合物中的其中一种材料。

在本发明的一实施例中，上述的第二基板的厚度大于第一基板的厚度。

在本发明的一实施例中，上述的第二基板的体积大于第一基板的体积。

在本发明的一实施例中，上述的第二基板的投影面积小于或等于封装体的投影面积。

在本发明的一实施例中，上述第一基板的材料为铜，且其热容量大于或等于0.5J·℃^-1。

在本发明的一实施例中，上述第二基板的材料为铝，且其热容量大于或等于1.43J·℃^-1。

在本发明的一实施例中，上述第二基板的热容量大于或等于0.5J·℃^-1。

在本发明的一实施例中，上述的部分第二基板露出于封装体外。

在本发明的一实施例中，上述的第二基板配置于功率元件的正下方。

在本发明的一实施例中，上述的第一基板与第二基板直接接触。

在本发明的一实施例中，上述的功率元件封装结构为车用功率元件封装结构。

在本发明的一实施例中，上述的功率元件封装结构还可包括控制IC或电路元件，设置于第一基板上。

基于上述，本发明通过热容量较高的第二基板搭配热导率大的第一基板，可降低功率元件封装结构的稳态热阻，还可降低功率元件封装结构的瞬态热阻，提高封装结构对抛载、短路等暂态负载的处理能力。