專利名稱：組合式大功率半導體芯片的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種組合式大功率半導體芯片，屬電力電子半導體芯片技術領域。
背景技術：
電力電子半導體芯片是指電力電子器件領域的整流二極管、快速整流二極管、晶閘管和快速晶閘管等半導體器件。小功率芯片陽極、陰極，多數以軟焊料和鉬片焊接在一起，形成管芯。而大功率200A以上的芯片均采用鉬片、硅片焊接在一起，一般鉬片焊在半導體芯片陽極一側，溫度在600 800°C之間，通常以高純鋁箔片作焊料，或者不經焊接而直接把芯片放在兩個鉬片之間，依賴外夾緊裝置的壓力將芯片、鉬片壓合在一起。但以上兩種方式均存在缺點焊接式熱應力大，熱循環過程中因熱疲勞而導致器件壽命短，電參數難以達到最佳優化設計，所用鉬片一般在2mm以上，成本較高。直接壓合式雖避免了熱應力大這個缺點，但在裝配過程中結構復雜，鉬片、硅片定位難，目前很少采用。
發明內容
本發明的目的在于提供一種能夠實現免焊接、產品合格率高、成本低和裝配方便、 快捷的組合式大功率半導體芯片。其技術方案是一種組合式大功率半導體芯片，包括包裝體、芯片、鉬片和銅片，其特征在于所述包裝體為內、外異型環形圈，外異型環形圈的上部內壁設有內凸的卡環，底部設有內凸的限位塊；內異型環形圈的外緣上設有與外異型環形圈內壁上的卡環匹配結合的凹槽，其上端設有內凸的限位塊；外異型環形圈內自下而上依次設有下銅片、下鉬片、芯片和內異型環形圈，下銅片的下端設有與外異型環形圈底部的限位塊匹配結合的凹槽，且下銅片的底端凸出于外異型環形圈的底端；內異型環形圈內自下而上設有上鉬片和上銅片，上銅片的上端設有與內異型環形圈上端設置的限位塊匹配結合的凹槽，且上銅片的頂端凸出于內異型環形圈的頂端。其技術效果是由于采用異型環形圈對大功率半導體芯片、鉬片、銅片實行組合定位結構，通過依賴外夾緊裝置的方式，將芯片、鉬片、銅片壓合在一起，既保護了易碎的芯片免受外力的撞擊，又消除了因焊接引起芯片變形造成的熱應力，銅片與鉬片之間的熱膨脹系數差異則由受壓面可以滑動而得到補償，實現了芯片、鉬片免焊接和降低熱應力的目的； 同時，外異型環形圈的底部設有內凸的限位塊，內異型環形圈的上端設有內凸的限位塊，且內異型環形圈的外緣上設有與外異型環形圈內壁上的卡環匹配結合的凹槽，使得芯片和上下鉬片及上下銅片能夠準確定位，解決了傳統免焊接壓結式定位難及成本高的問題，達到了裝配方便、快捷，效率高，提高了熱疲勞次數和使用壽命，優化了芯片的電參數。另外，由于省去真空焊接工序，采用薄鉬片代替價格昂貴的厚鉬片，可節省鉬材料近百分之七十五， 從而既降低了生產成本，也提高了合格率。
圖1是本發明的結構示意圖；圖2是本發明的又一種結構示意圖。
具體實施例方式如圖1所示，一種組合式大功率半導體芯片，包括包裝體、芯片、鉬片和銅片。包裝體為內、外異型環形圈，外異型環形圈102的上部內壁設有內凸的卡環，底部至少設有兩塊以上內凸的限位塊，外異型環形圈的上部平面與內壁相交處設有倒角。內異型環形圈107 的外緣上設有與外異型環形圈內壁上的卡環匹配結合的凹槽，其上端至少設有兩個以上內凸的限位塊，內異型環形圈的外壁與下端平面相交處設有倒角。內、外異型環形圈均采用 PPS絕緣塑料制成。外異型環形圈內自下而上依次設置下銅片101、下鉬片103、芯片104和內異型環形圈。下銅片的下端至少設有兩個以上與外異型環形圈底部的限位塊匹配結合的凹槽，且下銅片的底端凸出于外異型環形圈的底端。內異型環形圈內自下而上設有上鉬片 105和上銅片106。上銅片的上端至少設有兩個以上與內異型環形圈上端設置的限位塊匹配結合的凹槽，且上銅片的頂端凸出于內異型環形圈的頂端。下銅片、下鉬片和芯片由內異型環形圈通過其外緣上的凹槽與外異型環形圈內壁上的卡環匹配結合被限位在外異型環形圈內，達到橫向與垂直定位的目的。上鉬片和上銅片則由內異型環形圈上端設置的限位塊被限位在內異型環形圈內，達到橫向與垂直定位的目的。上述芯片結終端為P型隔離墻臺面挖槽或平面工藝結構。上述上鉬片105的面積小于下鉬片103的面積，上、下鉬片均采用0. 3 0. 5mm厚度的雙薄鉬片。上、下鉬片和芯片104的外表面上鍍有鋁金屬膜。上述上銅片106的面積小于下銅片101的面積，上、下銅片的外表面上鍍有銀金屬膜。大功率半導體芯片如果是晶閘管或快速晶閘管等具有控制門極的半導體器件時， 可在上鉬片105和上銅片106平面的位置處垂直開設有與芯片104門極圖案相對應的通孔；大功率半導體芯片如果是整流二極管或快速整流二極管等整流芯片及無需控制信號的，則上鉬片和上銅片的平面可免開通孔。如圖2所示，一種組合式大功率半導體芯片，包括包裝體、芯片、鉬片和銅片。包裝體為內、外異型環形圈，外異型環形圈102的上部內壁設有內凸的卡環，外異型環形圈的上部平面與內壁相交處設有倒角，底部至少設有兩塊以上內凸的限位塊。內異型環形圈107 的外緣上設有與外異型環形圈內壁上的卡環匹配結合的凹槽，其上端至少設有兩個以上內凸的限位塊，內異型環形圈的外壁與下端平面相交處設有倒角。內、外異型環形圈均采用 PPS絕緣塑料制成。外異型環形圈內自下而上依次設置下銅片101、定位環108和設置在定位環內的下鉬片103、芯片104、內異型環形圈，下銅片的下端至少設有兩個以上與外異型環形圈底部的限位塊匹配結合的凹槽，且下銅片的底端凸出于外異型環形圈的底端。內異型環形圈內自下而上設有上鉬片105和上銅片106，上銅片的上端至少設有兩個以上與內異型環形圈上端設置的限位塊匹配結合的凹槽，且上銅片的頂端凸出于內異型環形圈的頂端。下銅片、定位環和設置在定位環內的下鉬片及芯片，由內異型環形圈通過其外緣上的凹槽與外異型環形圈內壁上的卡環匹配結合被限位在外異型環形圈內，達到橫向與垂直定位的目的。上鉬片和上銅片則由內異型環形圈上端設置的卡環限位在內異型環形圈內，達到橫向與垂直定位的目的。上述芯片結終端為雙負角臺面結構。上述下鉬片103和上鉬片105的面積同等。上述外異型環形圈和內異型環形圈的外形可以為圓形、方形或六邊形等；芯片的形狀也對應的為圓形、方形或六邊形等；鉬片、銅片的形狀也對應的為圓形、方形和六邊形等。
權利要求
1.一種組合式大功率半導體芯片，包括包裝體、芯片、鉬片和銅片，其特征在于所述包裝體為內、外異型環形圈，外異型環形圈(102)的上部內壁設有內凸的卡環，底部設有限位塊；內異型環形圈(107)的外緣上設有與外異型環形圈內壁上的卡環匹配結合的凹槽，其上端設有內凸的限位塊；外異型環形圈內自下而上依次設置下銅片(101)、下鉬片 (103)、芯片(104)和內異型環形圈，下銅片的下端設有與外異型環形圈底部的限位塊匹配結合的凹槽，且下銅片的底端凸出于外異型環形圈的底端；內異型環形圈內自下而上設有上鉬片(10 和上銅片(106)，上銅片的上端設有與內異型環形圈上端設置的限位塊匹配結合的凹槽，且上銅片的頂端凸出于內異型環形圈的頂端。
2.根據權利要求1所述的組合式大功率半導體芯片，其特征在于所述外異型環形圈 (102)的上部平面與內壁相交處設有倒角。
3.根據權利要求1所述的組合式大功率半導體芯片，其特征在于所述內異型環形圈 (107)的外壁與下端平面相交處設有倒角。
4.根據權利要求1所述的組合式大功率半導體芯片，其特征在于所述芯片結終端為P 型隔離墻臺面挖槽或平面工藝結構。
5.根據權利要求1所述的組合式大功率半導體芯片，其特征在于所述下銅片(101)、 上銅片(106)的外表面上均鍍有銀金屬膜，上鉬片(105)、下鉬片(103)、芯片(104)的外表面上均鍍有鋁金屬膜。
6.根據權利要求1所述根據權利要求1所述的組合式大功率半導體芯片，其特征在于 所述上鉬片(105)的面積小于下鉬片(103)的面積；上銅片(106)的面積小于下銅片(101) 的面積。
7.根據權利要求1所述的組合式大功率半導體芯片，其特征在于所述上鉬片(105) 和上銅片(106)平面位置處垂直開設有與硅片(104)控制門極圖案相對應的通孔。
8.一種組合式大功率半導體芯片，包括包裝體、芯片、鉬片和銅片，其特征在于所述包裝體為內、外異型環形圈，外異型環形圈(10 的上部內壁設有內凸的卡環，底部設有限位塊；內異型環形圈(107)的外緣上設有與外異型環形圈內壁上的卡環匹配結合的凹槽， 其上端設有內凸限位塊；外異型環形圈內自下而上依次設置下銅片(101)、定位環(108)和設置在定位環內的下鉬片(103)、芯片(104)、內異型環形圈，下銅片的下端設有與外異型環形圈底部的限位塊匹配結合的凹槽，且下銅片的底端凸出于外異型環形圈的底端；內異型環形圈內自下而上設有上鉬片(10 和上銅片(106)，上銅片的上端設有與內異型環形圈上端設置的限位塊匹配結合的凹槽，且上銅片的頂端凸出于內異型環形圈的頂端。
9.根據權利要求8所述的組合式大功率半導體芯片，其特征在于所述芯片(104)結終端為雙負角臺面芯片。
10.根據權利要求8所述的組合式大功率半導體芯片，其特征在于所述下鉬片(103) 和上鉬片(10 的面積同等。
全文摘要
組合式大功率半導體芯片，屬電力電子半導體器件技術領域。包括包裝體、芯片、鉬片和銅片，包裝體為內、外異型環形圈，外異型環形圈(102)的上部內壁設有內凸的卡環，底部設有內凸的限位塊；內異型環形圈(107)的外緣上設有與外異型環形圈內壁上的卡環匹配結合的凹槽，其上端設有內凸的限位塊；外異型環形圈內設置有下銅片(101)、下鉬片(103)、芯片(104)、內異型環形圈，內異型環形圈內設置有上鉬片(105)和上銅片(106)。實現了依賴外夾緊裝置的壓力將芯片、鉬片、銅片壓結在一起，達到產品合格率高、熱應力小、提高了熱循環次數、成本低和裝配方便、快捷的目的。
文檔編號H01L25/00GK102214642SQ201110149010
公開日2011年10月12日 申請日期2011年6月3日 優先權日2011年6月3日
發明者王日新, 王民安 申請人:安徽省祁門縣黃山電器有限責任公司