[发明专利]一种功率器件

说明书

本发明公开一种功率器件。功率器件包括导电盖板、导电薄层、圆柱型印制电路板、n个功率器件芯片和导电基板；n个功率器件芯片与印刷电路板均位于导电基板上；每个功率器件芯片以圆周对称方式设置在导电基板上；每个功率器件芯片的控制端通过键合线连接印刷电路板的内部通路，印刷电路板的内部通路通过接口与外部电源相连；每个功率器件芯片的输入端电连接导电基板的上表面，输出端电连接所述导电薄层的下表面；导电薄层电连接导电盖板。采用本发明的功率器件，各芯片环境参数的一致性，改善了并联功率芯片电流的分布，改善了功率芯片受力不均衡的问题，并且可以实现双面散热，增加了功率器件的可靠性。

技术领域

本发明涉及电力半导体领域，特别是涉及一种功率器件。

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(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)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导电电极的一面实现单面散热，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也会使得各芯片所受压力值发生改变。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，影响功率器件的可靠性，因此压力的均衡对于功率芯片的正常工作至关重要。另外，由于封装结构为压接而成，在功率器件内部需要设置多个芯片定位装置，增加了功率器件制造的工序与成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种功率器件，以解决传统功率器件由于散热性能不好、芯片承受压力不均匀导致可靠性低的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种功率器件，所述功率器件包括：导电盖板、导电薄层、印制电路板、n个功率器件芯片和导电基板，其中n为大于1的正整数；所述印刷电路板为圆柱型；

所述n个功率器件芯片与所述印刷电路板均位于所述导电基板上；

每个所述功率器件芯片下表面的几何中心均匀分布在以所述印刷电路板下表面几何中心为圆心、以设定长度为半径的圆周上，且每两个相邻芯片之间的距离相等；所述设定长度大于所述印刷电路板下表面的半径；

每个所述功率器件芯片的控制端通过键合线连接所述印刷电路板的内部通路，所述印刷电路板的内部通路通过接口与外部电源相连；

每个所述功率器件芯片的输入端电连接所述导电基板的上表面；

每个所述功率器件芯片的输出端电连接所述导电薄层的下表面；

所述导电薄层下表面的几何中心和所述导电基板上表面的几何中心均位于所述印刷电路板的中轴线上；

所述导电薄层电连接所述导电盖板，所述导电盖板下表面的几何中心与所述导电薄层上表面的几何中心重合。