[发明专利]一种压接型功率器件封装结构和封装方法

说明书

本发明提供一种压接型功率器件封装结构和封装方法，封装结构包括分体式管壳和位于分体式管壳内部的压接型功率器件；分体式管壳包括上封接件(2)和下封接件(1)，所述上封接件(2)和下封接件(1)之间形成密闭腔体；压接型功率器件(5)下表面与下封接件(1)的底部固定，其上表面上封接件(2)的底部固定；分体式管壳内充斥绝缘介质。本发明采用绝缘油或者绝缘气体作为绝缘介质，能够通过绝缘介质提高了功率器件的耐压能力；上封接件和下封接件通过冷压焊接形式固定，在管壳内部形成了密封腔体，大大提高了分体式管壳的密封性能和绝缘可靠性；本发明还提高了封装结构的散热性能和散热效率。

技术领域

本发明涉及高压半导体封装技术，具体涉及一种压接型功率器件封装结构和封装方法。

背景技术

随着高压功率半导体器件在电力系统中的广泛使用，电力系统及其关键装备逐渐向着智能化、安全化和灵活化发展，远距离的高压直流输电和柔性交流输电也渐渐得到推广应用。高压直流断路器、电力电子变压器等关键装备也对核心的功率器件提出了更高的要求，耐压更高、通流能力更强、可靠性更高成为了大功率电力电子器件研究的必然趋势。

大功率电力电子器件的封装形式现在主要有焊接型封装和压接型封装，焊接型封装虽然封装布局更为灵活，相关的封装工艺也更为成熟，但受限于所采用的键合线和DBC板的电气互联方式，很难做到芯片大规模并联成组，这也限制了焊接型器件在大电流领域的应用。而压接型封装虽然容易进行功率芯片的大规模并联成组，但并联组件之间微小的误差都可能导致并联芯片承压的不均，进而导致电流分布和温度分布的不均，这对于压接型器件长期运行的可靠性来说是巨大的挑战。现有技术一般采用弹簧进行并联支路的电气连接的弹性压接型封装，利用分立的弹簧释放了压力分布的不均，并在管壳内部填充有机硅凝胶进行高压绝缘。然而，有机硅凝胶在制备和填充的过程中极易产生大小不均的气泡，气泡作为绝缘缺陷威胁功率器件的耐压能力，而有机硅凝胶也会通过从未密闭的管壳从外界吸收水气，导致封装结构长期绝缘可靠性低。另外，虽然在一定压力作用下弹簧组件和功率芯片可以实现有效的电气连接，但接触面的接触电阻和接触热阻均较大，导致封装结构整体的散热性能差。

发明内容

为了克服上述现有技术中封装结构长期绝缘可靠性低且散热性能差的不足，本发明提供一种压接型功率器件封装结构，包括分体式管壳和位于分体式管壳内部的压接型功率器件(5)；分体式管壳包括上封接件(2)和下封接件(1)，所述上封接件(2)和下封接件(1)之间形成密闭腔体；压接型功率器件(5)下表面与下封接件(1)的底部固定，其上表面上封接件(2)的底部固定；分体式管壳内充斥绝缘介质，通过绝缘介质提高了功率器件的耐压能力，且封装结构的长期绝缘可靠性高。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

本发明提供一种压接型功率器件封装结构，包括分体式管壳和位于分体式管壳内部的压接型功率器件(5)；

所述分体式管壳包括上封接件(2)和下封接件(1)，所述上封接件(2)和下封接件(1)之间形成密闭腔体；

所述压接型功率器件(5)下表面与下封接件(1)的底部固定，其上表面上封接件(2)的底部固定；

所述分体式管壳内充斥绝缘介质。

所述封装结构还包括第一钼片(8)和弹簧组件(3)；

所述第一钼片(8)和弹簧组件(3)均位于上封接件(2)和压接型功率器件(5)之间，且所述第一钼片(8)位于弹簧组件(3)底部。

所述绝缘介质为绝缘气体或绝缘油。

所述下封接件(1)包括侧板和底板；

所述侧板为陶瓷板，所述底板为第二钼片。

所述弹簧组件(3)包括弹簧(9)、工字型连接杆(7)和接触单元(4)；