一种功率半导体芯片封装结构制造技术

本发明专利技术提供一种功率半导体芯片封装结构，包括：第一基板电极；位于部分所述第一基板电极上且与所述第一基板电极电连接的功率半导体芯片；环绕所述功率半导体芯片的线圈屏蔽结构，所述线圈屏蔽结构包括导电线圈以及包覆所述导电线圈的绝缘体。所述功率半导体芯片封装结构具有较高的耐压性。结构具有较高的耐压性。结构具有较高的耐压性。

【技术实现步骤摘要】
一种功率半导体芯片封装结构


[0001]本专利技术涉及半导体封装
，具体涉及一种功率半导体芯片封装结构。

技术介绍

[0002]目前电力系统的大功率电力电子装置绝大多数都是采用硅电力电子器件，如IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)芯片器件、晶闸管芯片器件、GTO(Gate Turn
‑
Off thyristor，可关断晶闸管)芯片器件等，来实现电能的控制和转换，由于硅电力电子器件受制于材料本身在耐压、工作温度等物理特性的限制，因此要想从根本上提高大功率电力电子装备的可靠性和稳定性，降低系统的总体损耗，提高能源的控制转换效率，需要研究开发更高耐压、更低功耗和耐高温的新型电力电子器件。碳化硅(Silicon Carbide，SiC)器件是目前为止技术最成熟、应用最广泛的第三代半导体电力电子器件之一，可以打破传统硅基器件的物理极限，具有电压等级高、通流能力大、损耗小、散热快等优点，可广泛应用于固态变压器、固态断路器等新型电力电子装备以及传统的FACTS和直流输电装备，将对电力系统的经济安全运行等方面产生重要影响，实现电网技术的革新。
[0003]但目前针对于SiC芯片的封装结构大多数仍然沿用硅基芯片的焊接封装型式，现有技术的功率半导体芯片封装结构的耐压性较低，其封装参数显然不适用于SiC芯片高关断速度、低损耗的特性，因此需针对高压的功率芯片研发新型封装结构。

技术实现思路

[0004]因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有功率半导体芯片封装结构的耐压性较低，从而提供一种功率半导体芯片封装结构。
[0005]本专利技术提供一种功率半导体芯片封装结构，包括：第一基板电极；位于部分所述第一基板电极上且与所述第一基板电极电连接的功率半导体芯片；环绕所述功率半导体芯片的线圈屏蔽结构，所述线圈屏蔽结构包括导电线圈以及包覆所述导电线圈的绝缘体。
[0006]可选的，所述绝缘体包括陶瓷。
[0007]可选的，所述绝缘体与所述功率半导体芯片之间的距离1mm
‑
10mm。
[0008]可选的，所述线圈屏蔽结构为圆环状结构。
[0009]可选的，所述功率半导体芯片背离所述第一基板电极的一侧表面具有发射极；所述功率半导体芯片封装结构还包括：位于所述发射极上的导电连接件，所述导电连接件包括第一子导电连接部、第二子导电连接部、以及位于所述第一子导电连接部和第二子导电连接部之间的绝缘部，所述第一子导电连接部、绝缘部和第二子导电连接部在平行于所述第一基板电极表面的方向排布，所述第一子导电连接部的高度大于所述第二子导电连接部的高度，所述第一子导电连接部和所述第二子导电连接部均与所述发射极连接；与所述第一基板电极相对设置的第二基板电极；位于所述第二基板电极和所述第一基板电极之间的辅助发射极电路板；所述第一子导电连接部贯穿所述辅助发射极电路板且与所述第二基板
电极电连接，所述第一子导电连接部与所述辅助发射极电路板电绝缘；所述第二子导电连接部与所述辅助发射极电路板电连接。
[0010]可选的，所述第一子导电连接部包括第一子底层连接层、以及位于所述第一子底层连接层上方的一层或多层第一子顶层连接层，所述第一子底层连接层为整面结构，所述第一子顶层连接层中具有若干第一微孔；所述第二子导电连接部包括第二子底层连接层、以及位于所述第二子底层连接层上方的一层或多层第二子顶层连接层，所述第二子底层连接层为整面结构，所述第二子顶层连接层中具有若干第二微孔。
[0011]可选的，所述辅助发射极电路板的数量为若干个，若干个辅助发射极电路板包括第一辅助发射极电路板和位于所述第一辅助发射极电路板背离所述第一基板电极一侧的第二辅助发射极电路板；部分功率半导体芯片的发射极通过所述第二子导电连接部与所述第一辅助发射极电路板电连接，部分功率半导体芯片的发射极通过所述第二子导电连接部与所述第二辅助发射极电路板电连接；所述第一辅助发射极电路板中的第一互联线与所述第二辅助发射极电路板中的第二互联线在所述第一基板电极表面的投影至少部分重合，对于在所述第一基板电极表面的投影重合的第一互联线和第二互联线，第一互连线中的电流方向与第二互连线中的电流方向相反。
[0012]可选的，所述功率半导体芯片背离所述第一基板电极的一面具有栅极；所述功率半导体芯片封装结构还包括：位于所述第一基板电极上且位于所述功率半导体芯片侧部的衬板，所述衬板背离所述第一基板电极的一侧表面具有导电柱；连接所述栅极和所述导电柱的键合引线；与所述第一基板电极相对设置的栅极电路板，所述功率半导体芯片、所述导电柱、所述衬板均位于所述栅极电路板和所述第一基板电极之间，所述导电柱与所述栅极电路板电连接。
[0013]可选的，还包括：支撑柱，位于所述衬板和所述栅极电路板之间且位于所述导电柱的侧部。
[0014]可选的，所述栅极电路板的数量为若干个，若干个栅极电路板包括第一栅极电路板和位于所述第一栅极电路板背离所述第一基板电极一侧的第二栅极电路板；部分功率半导体芯片的栅极通过所述键合引线和所述导电柱与所述第一栅极电路板电连接，部分功率半导体芯片的栅极通过所述键合引线和所述导电柱与所述第二栅极电路板电连接；所述第一栅极电路板中的第三互联线与所述第二栅极电路板中的第四互联线在第一基板电极表面的投影至少部分重合，对于在所述第一基板电极表面的投影重合的第三互连线和第四互连线，第三互连线中的电流方向与第四互连线中的电流方向相反。
[0015]可选的，还包括：管壳，所述管壳包围所述第一基板电极与所述第二基板电极。
[0016]本专利技术技术方案，具有如下优点：
[0017]本专利技术提供的功率半导体芯片封装结构，所述线圈屏蔽结构环绕所述功率半导体芯片，所述线圈屏蔽结构包括导电线圈以及包覆所述导电线圈的绝缘体，所述线圈屏蔽结构可均衡所述功率半导体芯片周围电场集中、降低所述功率半导体芯片击穿风险，使所述功率半导体芯片封装结构具有较高的耐压性。
[0018]进一步的，位于所述功率半导体芯片发射极上的导电连接件，所述导电连接件包括第一子导电连接部、第二子导电连接部、以及位于所述第一子导电连接部和第二子导电连接部之间的绝缘部；所述第一子导电连接部贯穿所述辅助发射极电路板且与所述第二基
板电极电连接，所述第一子导电连接部与所述辅助发射极电路板电绝缘；所述第二子导电连接部与所述辅助发射极电路板电连接，这样使得能从第二基板电极和辅助发射极电路板上分别引出发射极电流。其次，功率半导体芯片底面能通过第一基板电极散热，所述功率半导体芯片的发射极能通过第一子导电连接部和第二子导电连接部进行散热，因此所述导电连接件具备双面散热能力。
[0019]进一步的，所述第一子导电连接部包括第一子底层连接层、以及位于所述第一子底层连接层上方的一层或多层第一子顶层连接层，第一子底层连接层为整面结构，所述第一子顶层连接层中具有若干第一微孔；所述第二子导电连接部包括第二子底层连接层、以及位于所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种功率半导体芯片封装结构，其特征在于，包括：第一基板电极；位于部分所述第一基板电极上且与所述第一基板电极电连接的功率半导体芯片；环绕所述功率半导体芯片的线圈屏蔽结构，所述线圈屏蔽结构包括导电线圈以及包覆所述导电线圈的绝缘体。2.根据权利要求1所述的功率半导体芯片封装结构，其特征在于，所述绝缘体包括陶瓷；优选的，所述绝缘体与所述功率半导体芯片之间的距离为1mm
‑
10mm。3.根据权利要求1所述的功率半导体芯片封装结构，其特征在于，所述线圈屏蔽结构为圆环状结构。4.根据权利要求1所述的功率半导体芯片封装结构，其特征在于，所述功率半导体芯片背离所述第一基板电极的一侧表面具有发射极；所述功率半导体芯片封装结构还包括：位于所述发射极上的导电连接件，所述导电连接件包括第一子导电连接部、第二子导电连接部、以及位于所述第一子导电连接部和第二子导电连接部之间的绝缘部，所述第一子导电连接部、绝缘部和第二子导电连接部在平行于所述第一基板电极表面的方向排布，所述第一子导电连接部的高度大于所述第二子导电连接部的高度，所述第一子导电连接部和所述第二子导电连接部均与所述发射极连接；与所述第一基板电极相对设置的第二基板电极；位于所述第二基板电极和所述第一基板电极之间的辅助发射极电路板；所述第一子导电连接部贯穿所述辅助发射极电路板且与所述第二基板电极电连接，所述第一子导电连接部与所述辅助发射极电路板电绝缘；所述第二子导电连接部与所述辅助发射极电路板电连接。5.根据权利要求4所述的功率半导体芯片封装结构，其特征在于，所述第一子导电连接部包括第一子底层连接层、以及位于所述第一子底层连接层上方的一层或多层第一子顶层连接层，所述第一子底层连接层为整面结构，所述第一子顶层连接层中具有若干第一微孔；所述第二子导电连接部包括第二子底层连接层、以及位于所述第二子底层连接层上方的一层或多层第二子顶层连接层，所述第二子底层连接层为整面结构，所述第二子顶层连接层中具有若干第二微孔。6.根据权利要求4所述的功率半导体芯片封装结构，其特征在于，所述辅助发射极电路板的数量为若干个，若干个辅助发射极电路板...

【专利技术属性】
技术研发人员：王亮，周扬，代安琪，韩荣刚，林仲康，唐新灵，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：