[发明专利]一种压接型功率半导体器件内部压力分布测量系统

说明书

本发明公开了一种压接型功率半导体器件内部压力分布测量系统，包括集电极、发射极和子模组；集电极、子模组和发射极依次接触连接；子模组设置在集电极和发射极之间；其中，子模组包括半导体芯片、热流及电流传导结构和压力传感器，集电极、半导体芯片、热流及电流传导结构及发射极依次接触连接；压力传感器分别与热流及电流传导结构内壁底面和端面接触连接。本发明提供的压接型功率半导体器件内部压力分布测量系统能够降低对压力传感器的要求，实现对任意工况下芯片压力分布情况准确测量，突破现有测量方法在正常工况条件下测量的局限性。

技术领域

本发明涉及半导体器件技术领域，特别是涉及一种压接型功率半导体器件内部压力分布测量系统。

背景技术

随着柔性直流输电技术的发展，IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor,绝缘栅双极型晶体管)器件越来越受到重视，成为换流阀和断路器中的关键器件。近年来，出现了压接封装形式的IGBT器件，与传统焊接式IGBT模块相比，具有功率密度大、可靠性高、易于串联和失效短路等优点，现已逐步应用于高压大功率输电的场合。

压接型IGBT器件通过外施压力保持各组件间的紧密接触，形成导电和导热通路。而芯片发热将导致极板出现翘曲，使得各芯片压力分布情况发生改变，进而影响温度分布和电流分布，对芯片寿命及器件可靠性产生影响。因此，各芯片压力分布的测量成为压接器件应用中最为关注的问题之一。

由于压接封装形式十分新颖，压接型IGBT器件内部芯片压力分布的测量方法尚不完善。目前测量压接器件内部各芯片压力分布的方法主要有两种：

1)压力纸测量方法：通过在器件内布置压力测量胶片，可以测量各芯片压力分布情况，但由于压力测量胶片不导电，故仅能获得器件不工作状况下的压力分布情况，而无法获得芯片出现温升时的压力分布情况。

2)器件外部布置压力传感器：对单芯片器件而言，可以在器件外布置压力传感器得到芯片实时所受平均压力。对多芯片器件而言，在器件外布置压力传感器可以得到器件实时所受平均压力，但不能得到各芯片的压力分布情况。若在器件内部布置压力传感器，则要求所应用的压力传感器必须具备良好的导电特性，同时应在大电流、高温环境下可以保持较高的测量精度，即对压力传感器的要求高。

发明内容

本发明的目的是提供一种压接型功率半导体器件内部压力分布测量系统，能够降低对压力传感器的要求，实现对任意工况下芯片压力分布情况的测量。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种压接型功率半导体器件内部压力分布测量系统，包括集电极、发射极和子模组；所述集电极、所述子模组和所述发射极依次接触连接；所述子模组设置在所述集电极和所述发射极之间；

其中，所述子模组包括半导体芯片、热流及电流传导结构和压力传感器，所述集电极、所述半导体芯片、所述热流及电流传导结构和所述发射极依次接触连接；所述压力传感器分别与所述热流及电流传导结构内壁底面和内壁端面接触连接。

可选的，所述热流及电流传导结构包括两个银垫片和绝热绝缘垫片，两所述银垫片成设定角度连接，所述绝热绝缘垫片与银垫片的内侧接触连接，所述压力传感器与所述绝热绝缘垫片接触连接。

可选的，所述子模组还包括：

第一钼片，分别与所述集电极和所述半导体芯片接触连接；

第二钼片，分别与所述半导体芯片和所述热流及电流传导结构接触连接。

可选的，所述子模组还包括子单元框架，设置在所述集电极与所述发射极之间，且所述子单元框架内固定设置有所述半导体芯片和所述热流及电流传导结构。

可选的，所述发射极包括：

凸台，与所述热流及电流传导结构接触连接，并与所述子单元框架匹配设置；