CN113053831A - 一种压接式igbt模块及功率半导体器件 - Google Patents

一种压接式igbt模块及功率半导体器件 Download PDF

Info

Publication number
CN113053831A
CN113053831A CN201911381706.6A CN201911381706A CN113053831A CN 113053831 A CN113053831 A CN 113053831A CN 201911381706 A CN201911381706 A CN 201911381706A CN 113053831 A CN113053831 A CN 113053831A
Authority
CN
China
Prior art keywords
conductive
pressure
igbt module
module
chip
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201911381706.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113053831B (zh
Inventor
石廷昌
常桂钦
李寒
彭勇殿
吴义伯
董国忠
康强
张文浩
王玉麒
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhuzhou CRRC Times Semiconductor Co Ltd
Original Assignee
Zhuzhou CRRC Times Semiconductor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhuzhou CRRC Times Semiconductor Co Ltd filed Critical Zhuzhou CRRC Times Semiconductor Co Ltd
Priority to CN201911381706.6A priority Critical patent/CN113053831B/zh
Priority to EP20904365.2A priority patent/EP4084057A4/en
Priority to PCT/CN2020/076428 priority patent/WO2021128562A1/zh
Publication of CN113053831A publication Critical patent/CN113053831A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113053831B publication Critical patent/CN113053831B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/02—Containers; Seals
    • H01L23/04—Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls
    • H01L23/043—Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls the container being a hollow construction and having a conductive base as a mounting as well as a lead for the semiconductor body
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/02—Containers; Seals
    • H01L23/04—Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls
    • H01L23/043—Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls the container being a hollow construction and having a conductive base as a mounting as well as a lead for the semiconductor body
    • H01L23/051—Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls the container being a hollow construction and having a conductive base as a mounting as well as a lead for the semiconductor body another lead being formed by a cover plate parallel to the base plate, e.g. sandwich type
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/562—Protection against mechanical damage
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/71—Means for bonding not being attached to, or not being formed on, the surface to be connected
    • H01L24/72—Detachable connecting means consisting of mechanical auxiliary parts connecting the device, e.g. pressure contacts using springs or clips
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H01L25/07—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L29/00
    • H01L25/072—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L29/00 the devices being arranged next to each other
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/10—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices having separate containers
    • H01L25/11—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L29/00
    • H01L25/115—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L29/00 the devices being arranged next to each other
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
    • H01L2924/1304—Transistor
    • H01L2924/1305—Bipolar Junction Transistor [BJT]
    • H01L2924/13055—Insulated gate bipolar transistor [IGBT]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Die Bonding (AREA)

Abstract

本申请提供了一种压接式IGBT模块，包括多个能够相对于管壳上下移动的子模组，子模组包括：并排间隔设置在导电基板上的多个芯片；能够容置在管壳中或者延伸出管壳的下表面的承压件；设置在芯片的上方的旁路母排，且其上部抵接在承压件的上表面；设置在旁路母排和所述导电盖板之间的弹性件；当压装力不大于弹性件的弹力时，导电盖板延伸出所述管壳的上表面，导电基板和承压件均延伸出管壳的下表面，且导电基板的下表面和承压件的下表面齐平，当压装力大于弹性件的弹力时，导电基板的下表面和承压件的下表面与管壳的下表面齐平，导电盖板的上表面与管壳的上表面齐平。本申请的压接式IGBT模块能够保证芯片受力的均匀性。

Description

一种压接式IGBT模块及功率半导体器件
技术领域
本发明涉及功率半导体器件技术领域，更具体地，涉及一种压接式IGBT模块及功率半导体器件。
背景技术
现有的压接式IGBT模块大多是通过弹簧或者碟簧实现芯片的受力，但其均存在芯片受力不均的问题。例如，申请号为201410661590.2，名称为“一种压接式半导体模块”的发明专利所公开的压接式半导体模块中，是通过弹簧的形变实现芯片的受力，而形变过程中的位移需要通过管壳的变形缓冲结构来弥补，在反复形变的过程中，管壳的形变缓冲结构容易产生应力，从而造成管壳金属焊层开裂、模块漏气，进而破坏模块内部环境，导致器件的可靠性降低甚至失效。
再如，公开号为CN100355070C，名称为“一种大功率半导体模块”的发明专利所公开的大功率半导体模块中，是通过碟簧的结构形变来保证芯片单元的受力，碟簧形变产生的位移来实现模组移动的。其局限在于，模组只能单方向移动，各模组之间因为结构尺寸精度的不一致导致各模组的实际位移形成差异，并直接导致芯片单元的受力差异，从而影响模块的整体特性。并且，其导电旁路薄片设置在碟簧周围，导电旁路薄片需要根据碟簧的形变而同步形变。因为要保证旁路薄片能够正常形变的特点，因此，旁路薄片无法做大做厚，这直接限制了旁路薄片的通流能力。再者，模组设计需要预留给旁路薄片一定的变形空间，这也导致了模块整体体积偏大，不利于模块功率密度的提升。
发明内容
针对上述现有技术中的问题，本申请提出了一种压接式IGBT模块及功率半导体器件，用于解决上述部分或全部技术问题。
第一方面，本申请提供一种压接式IGBT模块，包括多个能够相对于管壳上下移动的子模组，所述子模组包括：
导电基板和导电盖板，其能够容置在所述管壳中或者分别延伸出所述管壳的下表面和上表面；
多个芯片，其并排间隔设置在所述导电基板上；
承压件，其能够相对于所述管壳上下移动，以使其容置在所述管壳中或者延伸出所述管壳的下表面；
旁路母排，其设置在所述芯片的上方，且其上部抵接在所述承压件的上表面；
弹性件，其设置在所述旁路母排和所述导电盖板之间；
当压装力不大于所述弹性件的弹力时，所述导电盖板延伸出所述管壳的上表面，所述导电基板和所述承压件均延伸出所述管壳的下表面，且所述导电基板的下表面和所述承压件的下表面齐平，
当压装力大于所述弹性件的弹力时，所述导电基板的下表面和所述承压件的下表面与所述管壳的下表面齐平，所述导电盖板的上表面与所述管壳的上表面齐平。
在根据第一方面的一个实施方式中，所述子模组还包括缓冲块，所述缓冲块设置在模块盖板和所述承压件之间，当所述承压件相对于所述管壳向上移动时，所述缓冲块用于对所述承压件进行缓冲。
在根据第一方面的一个实施方式中，所述子模组还包括设置在所述芯片和所述旁路母排之间的导电缓冲垫块，所述导电缓冲垫块用于保证所述芯片和所述旁路母排之间导电的可靠性。
在根据第一方面的一个实施方式中，所述导电缓冲垫块的膨胀系数和所述导电基板的热膨胀系数与所述芯片的热膨胀系数相匹配，以避免在其相接触的表面产生缺陷。
在根据第一方面的一个实施方式中，所述芯片与所述导电基板之间以及所述芯片与所述导电缓冲垫块之间通过焊接或者银烧结的方式连接。
在根据第一方面的一个实施方式中，所述导电缓冲垫和所述导电基板均采用钼或者钼-铜合金制成。
在根据第一方面的一个实施方式中，所述子模组还包括门极输出探针，其用于将多个所述芯片的门极信号并联输出。
在根据第一方面的一个实施方式中，所述子模组还包括侧框，所述侧框的底面与所述导电基板上表面的边缘密封连接，以形成下部密封、上部敞开的腔体，所述腔体内灌封硅胶，以使所述导电基板和所述导电缓冲垫块之间具有一绝缘距离。
在根据第一方面的一个实施方式中，所述子模组还包括承压垫块，其设置在所述旁路母排与所述弹性件之间，用于缓冲所述旁路母排与所述弹性件之间的压力传递，以使所述芯片之间的接触压强一致。
在根据第一方面的一个实施方式中，所述承压件的外壁面构造有第一台阶，所述管壳的内壁面构造有与所述第一台阶配合的第二台阶，以限制所述承压件向下移动的行程。
第二方面，本申请提供一种功率半导体器件，起包括根据第一方面所述的压接式IGBT模块。
与现有技术相比，本申请具有以下优点：
1)本申请的压接式IGBT模块，芯片所受的压力完全由弹性件的形变量△H决定，不受压装力变化的影响，芯片之间的压力均匀性可以完全保证，从而也保证了IGBT模块应用的可靠性。
2)本申请的压接式IGBT模块，其子模组能够基于管壳的上下表面双向移动，对尺寸公差精度的要求相对较低，弹簧的形变量能够很好的弥补纵向方向(也即沿管壳的高度方向)结构件的公差，保证芯片的压力均匀性。
3)电流旁路结构不随弹簧的形变而改变，可以根据实际需要调整旁路母排的厚度，通流能力更强。
4)芯片上下两面分别与材料膨胀系数相近的Mo或Mo-Cu合金通过焊接或银烧结工艺方法连接，界面接触更可靠，产品特性大幅提升。
5)承压件相对于管壳可上下活动，提升了装配的灵活性，纵向方向通过位移弥补各结构件的厚度公差，保证导电盖板与与旁路母排压接连接可靠性。
上述技术特征可以各种适合的方式组合或由等效的技术特征来替代，只要能够达到本发明的目的。
附图说明
在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：
图1显示了根据本申请的压接式IGBT模块的每个子模组的电路拓扑示意图。
图2显示了根据本申请的压接式IGBT模块的六个子模组并联的电路拓扑示意图。
图3显示了根据本申请的压接式IGBT模块的俯视图。
图4显示了根据本申请的压接式IGBT模块的剖面图。
图5显示了根据本申请的压接式IGBT模块的每个子模组在自由状态下的剖面图。
图6显示了根据本申请的压接式IGBT模块的每个子模组的***图。
图7和图8分别显示了根据本申请的压接式IGBT模块的每个子模组在压装前和压装后的受力示意图。
在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
如图3所示，本申请提供了一种压接式IGBT模块100，包括多个并联形式布局的子模组，子模组能够相对于管壳(包括模块外框17和模块盖板18)向下移动。每个子模组的电路拓扑图如图1所示，图1中，C表示IGBT集电极，E表示IGBT发射极，G为IGBT的门极。IGBT通过门极驱动信号实现功率开关、电能转换功能。
为了实现特定的功率输出，优选地，该压接式IGBT模块包括六个子模组(1,2,3,4,5,6)(如图3和图4所示)，每个子模组均采用图1所示的拓扑电路，其中，内部门极信号G通过PCB板汇总输出，并联拓扑电路如图2所示。
为了更清楚的说明子模组的具体结构，参考图5和图6，以其中一个子模组1为例进行说明，图5和图6中，子模组1包括承压件11、导电基板12、导电盖板13、多个芯片14、旁路母排15和弹性件16。
其中，承压件11能够相对于管壳上下移动，以使其下表面能够延伸出管壳的下表面或者能够容置在管壳中。如图5所示，承压件11的外壁面构造有第一台阶，管壳的内壁面构造有与第一台阶配合的第二台阶，第一台阶能够抵接在第二台阶上，以限制承压件11向下移动的行程。
导电基板12和导电盖板13能够容置在管壳中或者分别延伸出管壳的下表面和上表面。芯片14并排间隔设置在导电基板12上。
旁路母排15设置在芯片14的上方，且其上部抵接在承压件11的上表面。当导电盖板13向下移动时，承压件11能够保证导电盖板13与旁路母排15之间压接的可靠性。
弹性件16设置在旁路母排15和导电盖板13之间。当压装力不大于弹性件16的弹力时，导电盖板13延伸出管壳的上表面(也即模块盖板18的上表面)，导电基板12和承压件11均延伸出管壳的下表面(也即模块外框17的下表面)，且导电基板12和承压件11的下表面齐平；当压装力大于弹性件16的弹力时，导电基板12、导电盖板13和承压件11均容置在管壳中，并且导电基板12和承压件11的下表面与管壳的下表面(也即模块外框的下表面)齐平，导电盖板13的上表面与管壳的上表面(也即模块盖板的上表面)齐平。
通过上述结构中，子模组1在自由状态时，导电盖板13(也即发射极板)凸出模块上台面(也即模块盖板18上表面)△h1，导电基板12(也即集电极板)凸出模块下台面(也即模块外框17下表面)△h2，导电盖板13下表面与旁路母排15之间的间距为△H。因为导电盖板13(也即发射极板)与旁路母排处于开路状态，IGBT模块在不受外界压装力作用时，导电盖板13(也即发射极板)与导电基板12(也即集电极板)处于断路状态。当IGBT模块受到压装力作用时(压装力需大于弹性件16的弹性力)，弹性件发生形变，导电盖板13压缩△h1，导电基板12压缩△h2，从而使导电盖板13下表面与旁路母排15实现压接接触，保证模块的导电盖板13(也即发射极板)与导电基板12(也即集电极板)处于准备工作状态(通电即可工作的状态)，即△H＝△h1+△h2。上述过程即为根据本申请的IGBT模块的一个子模组的压装过程。
根据图5的子模块在压装时，芯片14的压力完全由弹性件16的形变量△H决定，不受外部压装力变化的影响，从而可以保证芯片14之间压力的均匀性。
该图5所示的实施例中，旁路母排15构造为类倒“Ω”型，其弯折处均为直角弯折。其底部设置在导电缓冲垫块20的上方，其两侧的结构抵接在承压件11的上表面。旁路母排15作为导通电流的主路径，其一般采用铜片或者铝片，铜片或者铝片表面镀锡、镀镍或者镀银处理。在实际应用中，旁路母排15的厚度可以根据电流的大小灵活调整。而现有技术所公开的IGBT模块中，旁路母排必须根据弹性件的形变而改变，限定了旁路母排必须减薄处理以满足形变能力。
其中，由于模块外框17除了用于内部零件的定位和装配之外，还需要具备较强的抗冲击强度，其抗冲击强度大于1000KJ/m2。当发生意外情况，例如IGBT模块失效***时，模块外框17能够有效阻止内部零部件飞溅。优选地，模块外框17采用加强的复合纤维材料注塑而成。
模块盖板18需选择漏电起痕指数(CTI)高，绝缘性能好，且具备一定抗压强度的材料制成。优选地，模块盖板18采用聚酯纤维材料制成。
承压件11作为导电盖板13和旁路母排15的承载结构，需和模块外框17一样，在沿模块外框17的高度方向上，需要具备良好的抗压强度，以有效分担除了弹簧组件有效变形量方位内的支撑力意外的多余外部压力，材料不变形。在沿模块外框17的长度方向上，需要具备较高的冲击强度，当发生意外情况，例如IGBT模块失效***时，承压件11能够有效阻止内部零部件飞溅。优选地，承压件采用加强的复合纤维材料注塑而成。
导电盖板13作为电连接结构以及外部施加压力的承压结构，其取药具备良好的导电、导热和一定的刚性要求，优选地，其采用铜、钼或者铜-钼合金。
优选地，如图5所示，子模组1还包括缓冲块19，缓冲块19设置在模块盖板18和承压件11之间，当承压件11相对于管壳上下移动时，缓冲块19用于对承压件11进行缓冲。其中缓冲块19采用例如海绵之类的柔性材料制成。
如图5所示，子模组1还包括设置在芯片14和旁路母排15之间的导电缓冲垫块20，导电缓冲垫块用于保证芯片14和旁路母排15之间导电的可靠性。
其中，导电基板12和导电缓冲垫块20分别与芯片14的下表面和上表面相接触，因此，导电基板12的热膨胀系数以及导电缓冲垫块20的热膨胀系数需与芯片14(一般为硅材料制成)的热膨胀系数相匹配，从而在模块受热时，保证导电基板12、导电缓冲垫块20和芯片14的热膨胀一致，以避免在其相接触的表面产生应力、裂纹或者空洞等缺陷。优选地，导电基板12和导电缓冲垫块20采用钼或者钼-铜合金制成。
优选地，芯片14与导电基板12之间通过焊接或者银烧结的方式连接，芯片14与导电缓冲垫块20之间也可以通过焊接或者银烧结的方式连接，也即“芯片双面焊接”或“芯片双面银烧结”。
弹性件16作为芯片14唯一的压力施加结构，也就是说，芯片14的受力完全由弹性件16的形变产生的弹力提供，其材料结构优选为碟簧结构。在实际应用中，可根据芯片的压力，灵活布置碟簧的数量和组合形式。可以理解地，弹性件16也可以采用螺旋弹簧、液压弹簧等能够实现同样功能的结构形式。
在图5所示的实施例中，子模组1还包括门极输出探针21，其用于将多个芯片14的门极信号并联输出。其中，每个芯片14的门极通过引线键合的方式汇总后通过门极输出探针21输出信号。优选地，门极输出探针21的材料采用铜或者铍铜制成，触点处做镀金处理。
在图5所示的实施例中，子模组还包括侧框22，侧框22的底面与导电基板12上表面的边缘密封连接，以形成下部密封、上部敞开的腔体，腔体内灌封胶体，优选硅胶，以使导电基板12和导电缓冲垫块20之间具有一绝缘距离。优选地，侧框22采用聚酯材料制成，聚酯材料的耐受温度大于150℃。
在图5所示的实施例中，子模组1还包括承压垫块23，其设置在旁路母排15与弹性件16之间，用于缓冲旁路母排15与弹性件16之间的压力传递，以使芯片14之间的接触压强一致。优选地，承压垫块23采用铝材料制成。
下面结合附图7和附图8详细说明根据本申请的子模组在压装时的受力情况：
如图7所示，当模块受压装力时“F总”时，分解到模块内部的力分两个部分，一个为“F1”，也即芯片14所收到的作用力和“F2”，也即承压注塑件11所收到的作用力”。其中，F1由弹性件16的形变量△H产生的反作用弹力提供，即F1＝k*△H，k为弹性件16的弹性系数，则F2＝F总-F1。即无论压装力F总如何变化，芯片14所受的力F1是一定的，其仅与弹性件的弹性系数有关，与压装力F总无关，从而保证了模块应用的可靠性。
根据本申请的压接式IGBT模块可应用到功率半导体器件中。
综上所述，本申请具有以下优点：
1)本申请的压接式IGBT模块，芯片所受的压力完全由弹性件的形变量△H决定，不受压装力变化的影响，芯片之间的压力均匀性可以完全保证，从而也保证了IGBT模块应用的可靠性。
2)本申请的压接式IGBT模块，其子模组能够基于管壳的上下表面双向移动，对尺寸公差精度的要求相对较低，弹簧的形变量能够很好的弥补纵向方向(也即沿管壳的高度方向)结构件的公差，保证芯片的压力均匀性。
3)电流旁路结构不随弹簧的形变而改变，可以根据实际需要调整旁路母排的厚度，通流能力更强。
4)芯片上下两面分别与材料膨胀系数相近的Mo或Mo-Cu合金通过焊接或银烧结工艺方法连接，界面接触更可靠，产品特性大幅提升。
5)承压件相对于管壳可上下活动，提升了装配的灵活性，纵向方向通过位移弥补各结构件的厚度公差，保证导电盖板与与旁路母排压接连接可靠性。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“底”、“顶”、“前”、“后”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。

Claims (11)

1.一种压接式IGBT模块，其特征在于，包括多个能够相对于管壳上下移动的子模组，所述子模组包括：
导电基板和导电盖板，其能够容置在所述管壳中或者分别延伸出所述管壳的下表面和上表面；
多个芯片，其并排间隔设置在所述导电基板上；
承压件，其能够容置在所述管壳中或者延伸出所述管壳的下表面；
旁路母排，其设置在所述芯片的上方，且其上部抵接在所述承压件的上表面；
弹性件，其设置在所述旁路母排和所述导电盖板之间；
当压装力不大于所述弹性件的弹力时，所述导电盖板延伸出所述管壳的上表面，所述导电基板和所述承压件均延伸出所述管壳的下表面，且所述导电基板的下表面和所述承压件的下表面齐平，
当压装力大于所述弹性件的弹力时，所述导电基板的下表面和所述承压件的下表面与所述管壳的下表面齐平，所述导电盖板的上表面与所述管壳的上表面齐平。
2.根据权利要求1所述的压接式IGBT模块，其特征在于，所述子模组还包括缓冲块，所述缓冲块设置在模块盖板和所述承压件之间，当所述承压件相对于所述管壳向上移动时，所述缓冲块用于对所述承压件进行缓冲。
3.根据权利要求1所述的压接式IGBT模块，其特征在于，所述子模组还包括设置在所述芯片和所述旁路母排之间的导电缓冲垫块，所述导电缓冲垫块用于保证所述芯片和所述旁路母排之间导电的可靠性。
4.根据权利要求3所述的压接式IGBT模块，其特征在于，所述导电缓冲垫块的膨胀系数和所述导电基板的热膨胀系数与所述芯片的热膨胀系数相匹配，以避免在其相接触的表面产生缺陷。
5.根据权利要求4所述的压接式IGBT模块，其特征在于，所述芯片与所述导电基板之间以及所述芯片与所述导电缓冲垫块之间通过焊接或者银烧结的方式连接。
6.根据权利要求5所述的压接式IGBT模块，其特征在于，所述导电缓冲垫和所述导电基板均采用钼或者钼-铜合金制成。
7.根据权利要求1-6任一项所述的压接式IGBT模块，其特征在于，所述子模组还包括门极输出探针，其用于将多个所述芯片的门极信号并联输出。
8.根据权利要求1-6任一项所述的压接式IGBT模块，其特征在于，所述子模组还包括侧框，所述侧框的底面与所述导电基板上表面的边缘密封连接，以形成下部密封、上部敞开的腔体，所述腔体内灌封硅胶，以使所述导电基板和所述导电缓冲垫块之间具有一绝缘距离。
9.根据权利要求1-6任一项所述的压接式IGBT模块，其特征在于，所述子模组还包括承压垫块，其设置在所述旁路母排与所述弹性件之间，用于缓冲所述旁路母排与所述弹性件之间的压力传递，以使所述芯片之间的接触压强一致。
10.根据权利要求1-6任一项所述的压接式IGBT模块，其特征在于，所述承压件的外壁面构造有第一台阶，所述管壳的内壁面构造有与所述第一台阶配合的第二台阶，以限制所述承压件向下移动的行程。
11.一种功率半导体器件，其特征在于，包括根据权利要求1-10任一项所述的压接式IGBT模块。
CN201911381706.6A 2019-12-27 2019-12-27 一种压接式igbt模块及功率半导体器件 Active CN113053831B (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911381706.6A CN113053831B (zh) 2019-12-27 2019-12-27 一种压接式igbt模块及功率半导体器件
EP20904365.2A EP4084057A4 (en) 2019-12-27 2020-02-24 CRIMP IGBT MODULE AND POWER SEMICONDUCTOR COMPONENT
PCT/CN2020/076428 WO2021128562A1 (zh) 2019-12-27 2020-02-24 一种压接式igbt模块及功率半导体器件

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911381706.6A CN113053831B (zh) 2019-12-27 2019-12-27 一种压接式igbt模块及功率半导体器件

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113053831A true CN113053831A (zh) 2021-06-29
CN113053831B CN113053831B (zh) 2023-09-05

Family

ID=76507008

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911381706.6A Active CN113053831B (zh) 2019-12-27 2019-12-27 一种压接式igbt模块及功率半导体器件

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP4084057A4 (zh)
CN (1) CN113053831B (zh)
WO (1) WO2021128562A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117238901B (zh) * 2023-11-16 2024-03-08 西安西电电力***有限公司 压接式igbt结构及功率组件

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1043301A (ja) * 1996-05-13 1998-02-17 Schneider Usa Inc 脈管内カテーテル
US20040207070A1 (en) * 2001-06-01 2004-10-21 Stefan Kaufmann High power semiconductor module
JP2009076592A (ja) * 2007-09-19 2009-04-09 Toyota Motor Corp 半導体素子の電極と放熱板との圧着方法
US20100133670A1 (en) * 2008-12-01 2010-06-03 Kai Liu Top-side Cooled Semiconductor Package with Stacked Interconnection Plates and Method
CN103545269A (zh) * 2013-08-07 2014-01-29 国家电网公司 一种大功率压接式igbt封装模块
CN104362141A (zh) * 2014-11-26 2015-02-18 国家电网公司 一种大功率压接型igbt模块
US20160027710A1 (en) * 2014-07-28 2016-01-28 Ge Energy Power Conversion Technology Ltd Semiconductor module, semiconductor module package and semiconductor apparatus
CN107768328A (zh) * 2017-10-31 2018-03-06 华北电力大学 一种实现双面散热和压力均衡的功率器件
CN108428677A (zh) * 2018-03-16 2018-08-21 全球能源互联网研究院有限公司 一种压接型igbt弹性压装结构及压接型igbt封装结构
US20190206776A1 (en) * 2016-06-20 2019-07-04 Zhuzhou Crrc Times Electric Co. Ltd. Semiconductor Device Sub-Assembly
CN110214371A (zh) * 2017-01-23 2019-09-06 Abb瑞士股份有限公司 包括石墨烯的半导体功率模块

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3018971B2 (ja) * 1995-12-18 2000-03-13 富士電機株式会社 半導体装置
JP2004023083A (ja) * 2002-06-20 2004-01-22 Toshiba Corp 圧接型半導体装置
JP2005101489A (ja) * 2003-08-27 2005-04-14 Fuji Electric Holdings Co Ltd 圧接型半導体装置
CN103579165B (zh) * 2013-11-04 2016-08-31 国家电网公司 一种全压接式功率器件
CN106483441B (zh) * 2016-09-22 2020-11-03 全球能源互联网研究院 一种压接型功率半导体器件内部温度分布测量方法及***
CN108281406B (zh) * 2017-12-11 2020-02-07 全球能源互联网研究院有限公司 一种功率器件封装结构及其制造方法

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1043301A (ja) * 1996-05-13 1998-02-17 Schneider Usa Inc 脈管内カテーテル
US20040207070A1 (en) * 2001-06-01 2004-10-21 Stefan Kaufmann High power semiconductor module
JP2009076592A (ja) * 2007-09-19 2009-04-09 Toyota Motor Corp 半導体素子の電極と放熱板との圧着方法
US20100133670A1 (en) * 2008-12-01 2010-06-03 Kai Liu Top-side Cooled Semiconductor Package with Stacked Interconnection Plates and Method
CN103545269A (zh) * 2013-08-07 2014-01-29 国家电网公司 一种大功率压接式igbt封装模块
US20160027710A1 (en) * 2014-07-28 2016-01-28 Ge Energy Power Conversion Technology Ltd Semiconductor module, semiconductor module package and semiconductor apparatus
CN104362141A (zh) * 2014-11-26 2015-02-18 国家电网公司 一种大功率压接型igbt模块
US20190206776A1 (en) * 2016-06-20 2019-07-04 Zhuzhou Crrc Times Electric Co. Ltd. Semiconductor Device Sub-Assembly
CN110214371A (zh) * 2017-01-23 2019-09-06 Abb瑞士股份有限公司 包括石墨烯的半导体功率模块
CN107768328A (zh) * 2017-10-31 2018-03-06 华北电力大学 一种实现双面散热和压力均衡的功率器件
CN108428677A (zh) * 2018-03-16 2018-08-21 全球能源互联网研究院有限公司 一种压接型igbt弹性压装结构及压接型igbt封装结构

Also Published As

Publication number Publication date
EP4084057A1 (en) 2022-11-02
EP4084057A4 (en) 2024-01-17
CN113053831B (zh) 2023-09-05
WO2021128562A1 (zh) 2021-07-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105190874B (zh) 半导体模块及半导体装置
CN100555627C (zh) 功率半导体模块
JP4569473B2 (ja) 樹脂封止型パワー半導体モジュール
CN100527411C (zh) 半导体器件
CN100392856C (zh) 功率半导体模块
JP4079604B2 (ja) 半導体装置の製造方法
CN101364548B (zh) 集成电路模块的制造方法
CN102456652A (zh) 功率半导体装置
JP2004047850A (ja) パワー半導体装置
CN112636054B (zh) 半导体设备组件、压接式功率半导体模块及制造方法
CN114207810A (zh) 电气回路体、功率转换装置和电气回路体的制造方法
EP3913665A1 (en) A power semiconductor module and a method for producing a power semiconductor module
WO1998043301A1 (en) Flat semiconductor device and power converter employing the same
JP6504962B2 (ja) 電力用半導体装置
CN113053831A (zh) 一种压接式igbt模块及功率半导体器件
CN101785104A (zh) 借助从平面中弯曲出的金属冲压格栅或者冲压弯曲件的模块构建和连接技术
CN107910313B (zh) 一种新型半导体封装结构及其封装方法及电子产品
US7692293B2 (en) Semiconductor switching module
CN117038598A (zh) 一种压接式功率模块及其封装方法
CN108010891B (zh) 功率半导体模块
CN112635404B (zh) 功率子模块、其制作方法以及转模压接式功率模块
CN115621232B (zh) 功率半导体器件封装结构和功率半导体器件模块
CN115249666A (zh) 芯片封装结构及电子设备
CN113745168A (zh) 用于to-252封装的金属陶瓷外壳及制备方法
JP2014187149A (ja) パワーモジュール

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant