[发明专利]一种碳化硅DSRD的堆叠式压接封装结构

说明书

本发明属于器件封装领域，具体涉及一种碳化硅DSRD的堆叠式压接封装结构，包括：多个第一封装片，多个第二封装片，多个碳化硅DSRD芯片，正、负接线元件。每个芯片两侧分别叠放一层第一封装片构成封装子模块；每相邻两个封装子模块间通过第二封装片层叠构成堆叠式压接垂直结构；该垂直结构中每相邻两层间通过压力接触，实现每两个芯片间的首尾电气相连，正、负接线元件分别连接垂直结构正、负端。第一封装片用于避免在芯片工作中因材料间热失配产生热变形；第二封装片起到缓冲作用并用于实现芯片边缘电场的优化调制。本发明采用垂直堆叠压接形式，便于结构安装及失效器件替换，同时避免热形变问题，且实现电场调制，避免局部放电。

技术领域

本发明属于器件封装领域，更具体地，涉及一种碳化硅DSRD的堆叠式压接封装结构。

背景技术

随着现代脉冲功率应用对功率器件的要求越来越高，为了同时产生高压和高速脉冲，在半导体脉冲功率开关领域研制出了DSRD(drift step recovery diode)。DSRD即漂移阶跃恢复二极管，耐压高，重频高，结构简单，常规生产的单个DSRD耐压多在0.5-2.0kV下，关断时间仅为2ns，在脉冲技术上有非常大的发展空间。

高压芯片时需要厚的外延层和深台面边缘结构，制作难度较高，而单个DSRD芯片很难获得额定工作电压下的高击穿电压。由于DSRD器件的分压特性优异，为了在极短的时间内产生高压脉冲，在DSRD实际应用中往往采用首尾焊接的堆叠连接串联实现更高的电压。实验表明，较大的寄生电感将降低DSRD电路输出负载电压峰值的能力降低，同时产生电压振荡，采用堆叠的形式连接可以减小寄生参数，并降低电压过冲和振荡。

然而，由于脉冲器件工作过程中需要承受长期的热冲击，焊接形式采用的焊料在热失配的条件下易产生形变甚至导致器件失效，对器件长期工作的可靠性造成较大的困扰，同时对失效器件进行替换也较为困难。另外，近年来随着碳化硅器件的兴起，采用碳化硅材料的DSRD的电压等级将得到较大的提升，未来单片碳化硅DSRD的耐压可以提高到10kV，然而芯片边缘存在电场集中现象，较高电压等级的芯片边缘容易由于电场强度过高产生打火现象，常规的封装没有考虑到电场优化，往往达不到高压芯片模块的耐压要求从而影响模块的可靠性。

综上，提供一种适用于碳化硅DSRD的模块封装是亟待解决的问题。

发明内容

本发明提供一种碳化硅DSRD的堆叠式压接封装结构，用以解决现有对多个碳化硅DSRD封装中因通过焊接对多个碳化硅DSRD进行首尾相连时所造成的热失配和局部放电的不可靠问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种碳化硅DSRD的堆叠式压接封装结构，包括：多个第一封装片，多个第二封装片，多个DSRD芯片，以及正、负接线元件；

所述DSRD芯片为碳化硅DSRD芯片，每个所述DSRD芯片两侧分别叠放一层所述第一封装片，构成封装子模块；每相邻两个所述封装子模块之间通过一层所述第二封装片层叠，构成堆叠式压接的垂直结构；该垂直结构中每相邻两层之间通过压力接触，实现每两个所述DSRD芯片之间的首尾电气相连，所述正、负接线元件分别连接所述垂直结构的正、负端；

其中，所述第一封装片的材料与所述DSRD芯片材料的热膨胀系数匹配，用于避免在芯片工作中因材料间热失配而产生热变形；所述第二封装片用于实现芯片边缘电场的优化调制，避免由于电场集中导致局部放电。