CN220138302U - 具有高散热性能的功率桥堆 - Google Patents

Abstract

一种具有高散热性能的功率桥堆，包括环氧封装体，第一芯片、第二芯片、第三芯片、第四芯片、第五芯片、第六芯片，正极芯片载板、负极芯片载板、第一交流芯片载板、第二交流芯片载板和第三交流芯片载板；第一芯片、第二芯片、第三芯片设于正极芯片载板上，第四芯片设于第一交流芯片载板上，第五芯片设于第二交流芯片载板上，第六芯片设于第三交流芯片载板上；环氧封装体上还包括导热硅胶片和金属散热片，各芯片载板的下表面均与导热硅胶片的上表面接触配合，导热硅胶片的下表面与金属散热片的上表面接触配合，金属散热片的下表面部分或全部地暴露于外界。本桥堆具有高散热性能。

Description

具有高散热性能的功率桥堆

技术领域

本实用新型涉及半导体设备领域，特别地，涉及一种具有高散热性能的功率桥堆。

背景技术

大功率桥堆产品的开发面临两大难题，一方面，产品需要长期承载大电流工作，是设备板卡上的主要发热元件之一，因此，良好的散热性能是主要技术指标之一；另一方面，大功率桥堆产品需要封装大尺寸芯片，封装结构应力是造成产品失效的重要因素，芯片承受的应力包括来自于工艺过程中的冷热冲击和终端产品在高温/低温条件下长期使用产生的内部应力。

因此，现有桥堆产品所面临的问题有两点，第一，产品散热性能不够理想，需要整机厂采用更大的散热片或机箱较强的对流条件来改善整机散热性能，设备在严苛的高温条件下工作时，散热问题更为突出；第二，产品封装结构应力大，封装工艺过程中的热应力、机械应力有对芯片造成潜在损伤的风险，后期在恶劣的使用条件下更有可能产生产品失效的情况。

针对上述问题，就需要提供一种具有高散热性能，并降低结构应力的功率桥堆。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种具有高散热性能的功率桥堆。

本实用新型采用的技术方案是：一种具有高散热性能的功率桥堆，包括环氧封装体，以及包覆于所述环氧封装体内的第一芯片、第二芯片、第三芯片、第四芯片、第五芯片、第六芯片和多个用于承载芯片的芯片载板；

所述芯片载板包括正极芯片载板、负极芯片载板、第一交流芯片载板、第二交流芯片载板和第三交流芯片载板；

所述第一芯片、所述第二芯片、所述第三芯片均设于所述正极芯片载板上，该三个芯片各自的负极面与所述正极芯片载板的上表面电连接；所述第四芯片设于所述第一交流芯片载板上，该第四芯片的负极面与所述第一交流芯片载板的上表面电连接；所述第五芯片设于所述第二交流芯片载板上，该第五芯片的负极面与所述第二交流芯片载板的上表面电连接；所述第六芯片设于所述第三交流芯片载板上，该第六芯片的负极面与所述第三交流芯片载板的上表面电连接；

还包括六个连接片，所述第一芯片的正极面通过一连接片与所述第一交流芯片载板的上表面电连接，所述第二芯片的正极面通过一连接片与所述第二交流芯片载板的上表面电连接，所述第三芯片的正极面通过一连接片与所述第三交流芯片载板的上表面电连接，所述第四芯片、所述第五芯片、所述第六芯片各自的正极面各通过一连接片与所述负极芯片载板的上表面电连接；

所述环氧封装体上还包括导热硅胶片和金属散热片，各所述芯片载板的下表面均与所述导热硅胶片的上表面接触配合，所述导热硅胶片的下表面与所述金属散热片的上表面接触配合，所述金属散热片的下表面暴露于外界。

进一步的技术方案，所述第一交流芯片载板、所述第二交流芯片载板和所述第三交流芯片载板沿所述环氧封装体的长度方向依次间隔排列，所述负极芯片载板设于所述正极芯片载板与各所述交流芯片载板之间。

进一步的技术方案，所述第一芯片、所述第二芯片、所述第三芯片在所述正极芯片载板上沿所述环氧封装体的长度方向间隔排列。

进一步的技术方案，所述正极芯片载板包括用于连接所述第一芯片、所述第二芯片、所述第三芯片的主体部，还包括自所述环氧封装体内向外伸出作为正极引脚的外延部。

进一步的技术方案，所述负极芯片载板包括主体部和外延部，所述主体部设于所述正极芯片载板与各所述交流芯片载板之间，用于连接所述连接片，所述外延部自所述环氧封装体内向外伸出作为负极引脚。

进一步的技术方案，所述第一交流芯片载板、所述第二交流芯片载板和所述第三交流芯片载板均包括主体部和自所述环氧封装体内向外伸出作为交流端引脚的外延部。

进一步的技术方案，所述导热硅胶片的厚度为0.1mm至0.3mm。

进一步的技术方案，所述金属散热片的厚度为0.4mm至0.8mm。

本实用新型的有益效果在于：本具有高散热性能的功率桥堆，其在实现高功率的基础上，通过芯片载板的分布式设计，以及导热硅胶片、金属散热片的设置，可以避免现有技术中多颗芯片发热位置集中而带来的散热不畅的问题，提高了产品整体的散热速度以及散热性能；同时通过对芯片、载板等结构的排布和设置，降低了产品在封装过程中以及长期使用过程中产生的结构应力，提高产品长期使用过程中的稳定性。

附图说明

附图1为本实用新型实施例的结构示意图；

附图2为本实用新型实施例的侧视图。

以上附图中：1、环氧封装体；21、第一芯片；22、第二芯片；23、第三芯片；24、第四芯片；25、第五芯片；26、第六芯片；3、正极芯片载板；41、第一交流芯片载板；42、第二交流芯片载板；43、第三交流芯片载板；5、负极芯片载板；6、连接片；71、正极引脚；72、负极引脚；73、交流端引脚；8、导热硅胶片；9、金属散热片。

实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：

以下将以图式及详细叙述对本案进行清楚说明，任何本领域技术人员在了解本案的实施例后，当可由本案所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本案的精神与范围。

本文的用语只为描述特定实施例，而无意为本案的限制。单数形式如“一”、“这”、“此”、“本”以及“该”，如本文所用，同样也包含复数形式。

关于本文中所使用的“第一”、“第二”等，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本案，其仅为了区别以相同技术用语描述的组件或操作。

关于本文中所使用的“连接”或“定位”，均可指二或多个组件或装置相互直接作实体接触，或是相互间接作实体接触，亦可指二或多个组件或装置相互操作或动作。

关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。

关于本文中所使用的用词（terms），除有特别注明外，通常具有每个用词使用在此领域中、在本案内容中与特殊内容中的平常意义。某些用以描述本案的用词将于下或在此说明书的别处讨论，以提供本领域技术人员在有关本案之描述上额外的引导。

关于本文中所使用的“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”等，均为方向性用词，在本案中仅为说明各结构之间位置关系，并非用以限定本案保护范围及实际实施时的具体方向。

如图1、图2所示的实施例，提供一种具有高散热性能的功率桥堆，主要应用于工业控制、充电桩、汽车电子，该功率桥堆包括环氧封装体1，以及包覆于所述环氧封装体1内的第一芯片21、第二芯片22、第三芯片23、第四芯片24、第五芯片25、第六芯片26和多个用于承载芯片的芯片载板。

其中，所述芯片载板包括正极芯片载板3、负极芯片载板5、第一交流芯片载板41、第二交流芯片载板42和第三交流芯片载板43。

所述第一芯片21、所述第二芯片22、所述第三芯片23均设于所述正极芯片载板3上，该三个芯片各自的负极面朝下与所述正极芯片载板3的上表面电连接；所述第四芯片24设于所述第一交流芯片载板41上，该第四芯片24的负极面朝下与所述第一交流芯片载板41的上表面电连接；所述第五芯片25设于所述第二交流芯片载板42上，该第五芯片25的负极面朝下与所述第二交流芯片载板42的上表面电连接；所述第六芯片26设于所述第三交流芯片载板43上，该第六芯片26的负极面朝下与所述第三交流芯片载板43的上表面电连接。

由此，6颗芯片的正极面一致向上，避免了反放芯片使其正极面向下而带来的芯片保护环区域承受较大结构应力的问题。

还包括六个连接片6，其中，所述第一芯片21的正极面通过一连接片6与所述第一交流芯片载板41的上表面电连接，所述第二芯片22的正极面通过一连接片6与所述第二交流芯片载板42的上表面电连接，所述第三芯片23的正极面通过一连接片6与所述第三交流芯片载板43的上表面电连接，所述第四芯片24、所述第五芯片25、所述第六芯片26各自的正极面各通过一连接片6与所述负极芯片载板5的上表面电连接。

本实施例中，所述第一交流芯片载板41、所述第二交流芯片载板42和所述第三交流芯片载板43沿所述环氧封装体1的长度方向依次间隔排列，所述负极芯片载板5设于所述正极芯片载板3与各所述交流芯片载板之间。

由此，6颗芯片分别搭接独立的连接片6，避免了现有结构中通常3颗芯片共用连接片，而导致连接片尺寸大，受热膨胀后变形量较大，给芯片带来的应力比也较大的问题；同时使得芯片载板分散设置，散热面积最大化，使6颗芯片产生的热量能够迅速导出到外部散热片，芯片位置均匀分布，避免了多颗芯片发热位置集中带来的散热问题，从而提高散热性能。

所述环氧封装体1上还包括导热硅胶片8和金属散热片9，各所述芯片载板（即正极芯片载板3、负极芯片载板5、第一交流芯片载板41、第二交流芯片载板42和第三交流芯片载板43）的下表面均与所述导热硅胶片8的上表面接触配合，所述导热硅胶片8的下表面与所述金属散热片9的上表面接触配合，所述金属散热片9的下表面部分或全部地暴露于外界，以起到散热效果。

本实施例中，导热硅胶片8的厚度为0.15mm，金属散热片9的厚度为0.5mm，由此以厚度0.15mm的绝缘高导热的硅胶片配合厚度0.5mm的金属散热片9，取代了现有结构中芯片背板的厚度1.0mm左右的环氧树脂层，提升芯片到外部散热片介质材料的导热性能，同时缩短了导热路径，使得封装结构的散热能力有了数倍的提升。

本实施例中，所述第一芯片21、所述第二芯片22、所述第三芯片23在所述正极芯片载板3上沿所述环氧封装体1的长度方向间隔排列，由此通过芯片的分散式设计，能够提高散热性能。

本实施例中，所述正极芯片载板3包括用于连接所述第一芯片21、所述第二芯片22、所述第三芯片23的主体部，还包括自所述环氧封装体1内向外伸出作为正极引脚71的外延部。

本实施例中，所述负极芯片载板5包括主体部和外延部，所述主体部设于所述正极芯片载板3与各所述交流芯片载板之间，用于连接所述连接片6，所述外延部自所述环氧封装体1内向外伸出作为负极引脚72。

本实施例中，所述第一交流芯片载板41、所述第二交流芯片载板42和所述第三交流芯片载板43均包括用于连接对应芯片的主体部，和自所述环氧封装体1内向外伸出作为交流端引脚73的外延部。

综上所述，本具有高散热性能的功率桥堆，其在实现高功率的基础上，通过芯片载板的分布式设计，以及导热硅胶片8、金属散热片9的设置，可以避免现有技术中多颗芯片发热位置集中而带来的散热不畅的问题，提高了产品整体的散热速度以及散热性能；同时通过对芯片、载板等结构的排布和设置，降低了产品在封装过程中以及长期使用过程中产生的结构应力，提高产品长期使用过程中的稳定性。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种具有高散热性能的功率桥堆，其特征在于：

包括环氧封装体（1），以及包覆于所述环氧封装体（1）内的第一芯片（21）、第二芯片（22）、第三芯片（23）、第四芯片（24）、第五芯片（25）、第六芯片（26）和多个用于承载芯片的芯片载板；

所述芯片载板包括正极芯片载板（3）、负极芯片载板（5）、第一交流芯片载板（41）、第二交流芯片载板（42）和第三交流芯片载板（43）；

所述第一芯片（21）、所述第二芯片（22）、所述第三芯片（23）均设于所述正极芯片载板（3）上，该三个芯片各自的负极面与所述正极芯片载板（3）的上表面电连接；所述第四芯片（24）设于所述第一交流芯片载板（41）上，该第四芯片（24）的负极面与所述第一交流芯片载板（41）的上表面电连接；所述第五芯片（25）设于所述第二交流芯片载板（42）上，该第五芯片（25）的负极面与所述第二交流芯片载板（42）的上表面电连接；所述第六芯片（26）设于所述第三交流芯片载板（43）上，该第六芯片（26）的负极面与所述第三交流芯片载板（43）的上表面电连接；

还包括六个连接片（6），所述第一芯片（21）的正极面通过一所述连接片（6）与所述第一交流芯片载板（41）的上表面电连接，所述第二芯片（22）的正极面通过一所述连接片（6）与所述第二交流芯片载板（42）的上表面电连接，所述第三芯片（23）的正极面通过一所述连接片（6）与所述第三交流芯片载板（43）的上表面电连接，所述第四芯片（24）、所述第五芯片（25）、所述第六芯片（26）各自的正极面各通过一所述连接片（6）与所述负极芯片载板（5）的上表面电连接；

所述环氧封装体（1）上还包括导热硅胶片（8）和金属散热片（9），各所述芯片载板的下表面均与所述导热硅胶片（8）的上表面接触配合，所述导热硅胶片（8）的下表面与所述金属散热片（9）的上表面接触配合，所述金属散热片（9）的下表面暴露于外界。

2.根据权利要求1所述的一种具有高散热性能的功率桥堆，其特征在于：所述第一交流芯片载板（41）、所述第二交流芯片载板（42）和所述第三交流芯片载板（43）沿所述环氧封装体（1）的长度方向依次间隔排列，所述负极芯片载板（5）设于所述正极芯片载板（3）与各所述交流芯片载板之间。

3.根据权利要求2所述的一种具有高散热性能的功率桥堆，其特征在于：所述第一芯片（21）、所述第二芯片（22）、所述第三芯片（23）在所述正极芯片载板（3）上沿所述环氧封装体（1）的长度方向间隔排列。

4.根据权利要求1所述的一种具有高散热性能的功率桥堆，其特征在于：所述正极芯片载板（3）包括用于连接所述第一芯片（21）、所述第二芯片（22）、所述第三芯片（23）的主体部，还包括自所述环氧封装体（1）内向外伸出作为正极引脚（71）的外延部。

5.根据权利要求1所述的一种具有高散热性能的功率桥堆，其特征在于：所述负极芯片载板（5）包括主体部和外延部，所述主体部设于所述正极芯片载板（3）与各所述交流芯片载板之间，用于连接所述连接片（6），所述外延部自所述环氧封装体（1）内向外伸出作为负极引脚（72）。

6.根据权利要求1所述的一种具有高散热性能的功率桥堆，其特征在于：所述第一交流芯片载板（41）、所述第二交流芯片载板（42）和所述第三交流芯片载板（43）均包括主体部和自所述环氧封装体（1）内向外伸出作为交流端引脚（73）的外延部。

7.根据权利要求1所述的一种具有高散热性能的功率桥堆，其特征在于：所述导热硅胶片（8）的厚度为0.1mm至0.3mm。

8.根据权利要求1所述的一种具有高散热性能的功率桥堆，其特征在于：所述金属散热片（9）的厚度为0.4mm至0.8mm。