[发明专利]功率半导体封装器件及功率变换器

说明书

本申请提供一种功率半导体封装器件。该功率半导体封装器件包括依次层叠的功率半导体晶圆、导热层和散热器，以及包裹和密封功率半导体晶圆和至少部分导热层的密封件。功率半导体封装器件还包括管脚，管脚包括包裹于密封件内的连接段，以及位于密封件之外的延伸段。连接段与功率半导体晶圆电连接，延伸段与散热器的第一外表面之间的最近距离，大于功率半导体晶圆的最高工作电压所对应的爬电距离。通过管脚裸露于密封件外部的延伸段与第一外表面之间的距离限制，可以避免管脚出现爬电的现象。本申请还提供一种功率变换器。

技术领域

本申请涉及电路领域，尤其涉及一种功率半导体封装器件，以及一种包括该功率半导体封装器件的功率变换器。

背景技术

功率半导体封装器件多应用于半导体电路中，作为功率变换器使用，以实现交直流转换、直流升压/降压等功能。含有功率变换器的半导体电路也多应用于太阳能逆变器、电动机驱动器、以及不间断供电电源等设备中，作为升压电路或逆变电路使用。

为了实现功率半导体封装器件的小型化，需要提高其内部各组件的集成度。但功率半导体封装器件多工作于高电压环境下，其外部裸露有管脚，小型化后的功率半导体封装器件容易出现管脚爬电的现象。

发明内容

本申请提供一种功率半导体封装器件和功率变换器。在实现功率半导体封装器件小型化的同时，可以有效杜绝其裸露的管脚出现爬电现象。本申请具体包括如下技术方案：

第一方面，本申请提供一种功率半导体封装器件，包括功率半导体晶圆；导热层，包括层叠的上导热层、绝缘层和下导热层；绝缘层位于上导热层和下导热层之间；上导热层与功率半导体晶圆贴合；散热器，包括第一外表面，第一外表面与下导热层贴合；密封件，用于包裹和密封功率半导体晶圆和至少部分导热层；管脚，包括连接段和延伸段，连接段与功率半导体晶圆电连接，并同样包裹于密封件内，延伸段位于密封件之外，且延伸段与第一外表面之间的最近距离，大于功率半导体晶圆的最高工作电压所对应的爬电距离。

本申请功率半导体封装器件通过依次层叠的功率半导体晶圆、导热层和散热器，实现了功率半导体晶圆的绝缘和散热功能。然后通过密封件对功率半导体晶圆和至少部分导热层的包裹，实现功率半导体晶圆的密封和防护功能。而与功率半导体晶圆电连接的管脚，则可以实现功率半导体晶圆与外部电路的电流传输和信号传输功能。

其中，本申请功率半导体封装器件中的管脚包括连接段和延伸段，连接段同样包裹于密封件之内，并用于与功率半导体晶圆电连接；延伸段则裸露于密封件之外，且通过限定延伸段与散热器的第一外表面之间的距离，使得二者之间的最近距离大于功率半导体晶圆的最高工作电压所对应的爬电距离，可以杜绝延伸段出现爬电的现象。相较于管脚裸露部分与散热器距离较近的方案，本申请功率半导体封装器件的安全性和可靠性更高。

在一种可能的实现方式中，连接段沿自身长度方向具有相对的第一端和第二端，第一端与功率半导体晶圆电连接，第二端与延伸段连接，且第一端与第一外表面之间的距离，小于第二端与第一外表面之间的距离。

在本实现方式中，设置连接段的相对两端之间形成高度差，可以分别实现连接段与功率半导体晶圆之间的电连接，以及实现连接段与延伸段之间的导通，进而保证延伸段与第一外表面之间的安全距离。

在一种可能的实现方式中，导热层包括层叠的上导热层和下导热层，以及位于上导热层和下导热层之间的绝缘层，第一面位于上导热层处，第二面位于下导热层处。

在本实现方式中，上导热层和下导热层可用于实现功率半导体晶圆的散热，绝缘层则实现了功率半导体晶圆与散热器之间的电隔离。

在一种可能的实现方式中，上导热层和下导热层的材料均为铝或含铝合金铜或含铜合金；绝缘层的材料为陶瓷。

在一种可能的实现方式中，密封件的材料为塑料、玻璃或陶瓷。