示例性的，旨在用于解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。
[0049]本發明提供的一種低熱阻的壓接式功率器件封裝，整體采用疊層結構，如圖3所示，包括由上至下依次疊層布置的上端蓋1、液態金屬導熱片2、PCB板3、框架4、上鉬片5、彈簧探針6、功率器件的芯片7、下管殼8和下鉬片，下鉬片焊接在下管殼8上，具體結構和連接關系為:
[0050]1、框架
[0051]本實施例中框架4的俯視圖如圖9所示，其上設置有第一定位孔和第二定位孔:
[0052]第一定位孔，用于固定上鉬片5 ;上鉬片5嵌入在框架4上；功率器件的芯片7設置在上鉬片5和下管殼8之間。
[0053]第二定位孔，用于固定彈簧探針6。彈簧探針6與框架4相互垂直，彈簧探針6的一端與PCB板3的導電層連接，另一端與芯片7的柵極連接。
[0054]本實施例中芯片7、上鉬片5和下鉬片的連接方式主要包括三種:
[0055]①:芯片與上鉬片7燒結，不與下鉬片燒結；
[0056]②:芯片與下鉬片燒結，不與上鉬片7燒結；
[0057]③:芯片的兩側分別與上鉬片和下鉬片燒結。
[0058]本實施例中，液態金屬導熱片2敷設在上鉬片5的上表面；
[0059]上鉬片5的上表面高于PCB板3的上表面，使得上鉬片可以傳遞力，并降低高溫對PCB板3的損害。本實施例中上鉬片5的上表面高于PCB板3的上表面0.5mm。
[0060]2、上端蓋和下管殼
[0061]上端蓋I與框架4之間設置有PCB板3。本實施例中可以將多個芯片對應一張液態金屬導熱片2，也可以每個芯片對應一個液態金屬導熱片2。當功率組件的熱源溫度逐漸升高至液態金屬導熱片的熔點，如59°C，后導熱片融化，與其兩側界面浸潤，從而產生良好的熱接觸，進而降低接觸熱阻和接觸電阻，并且功率器件整體傳熱路徑更短，整體熱阻較小。
[0062]如圖4-6所示，上端蓋包括上電極1-1和上裙邊1-2。下管殼包括下電極8_3、下裙邊8-1、柵極引出端子8-5、陰極引出端子8-4和瓷環8-2。本實施例中，
[0063]①:上裙邊1-2和下裙邊8-1采用冷壓焊相連，實現功率器件的封裝；
[0064]②:柵極引出端子8-5與彈簧探針6的一端焊接，從而與芯片7的柵極連接；
[0065]③:陰極引出端子8-4與芯片7的陰極連接。
[0066]本發明上電極1-1主要包括三種結構，具體為:
[0067]①:第一種結構
[0068]如圖4所示，上電極1-1包括均熱板，以及由均熱板構成的空腔。其中，均熱板由無氧銅制成。上電極1-1內部的空腔相互連接，空腔中填充有導熱流體介質，用于傳導熱量。該上電極1-1既具有導電又具有橫向傳遞熱量的作用。
[0069]本實施例中均熱板使得功率器件封裝中上端蓋的橫向傳熱能力大大增加，可以充分利用散熱通道，使得不同位置的溫度分布更為均勻，有效降低溫度最高值，保護功率器件。
[0070]②:第二種結構
[0071]如圖5所示，上電極1-1包括金屬板、接口，以及由金屬板構成的空腔。其中，
[0072]空腔用于在接口與外部冷卻裝置連接后流通冷卻液體，冷卻液體將熱量帶走，從而實現對熱源的冷卻。
[0073]接口，設置在上電極1-1的邊緣處，用于連接功率器件封裝的外部冷卻裝置。該上電極1-1既具有導電又具有連接散熱器散熱的作用，使得功率器件工作時不需要在封裝結構內添加散熱器。
[0074]③:第三種結構
[0075]如圖6所示，上電極1-1為實心銅塊。該上電極1-1僅具有導電和導熱的作用。
[0076]3、PCB 板
[0077]本實施例中紅PCB板主要包括兩種結構，具體為:
[0078]①:第一種結構
[0079]如圖7所示，PCB板包括導電層3-2和絕緣層3-1。其中，
[0080]導電層3-2設置在絕緣層3-1的內部，且導電層3-2僅在在彈簧探針6和柵極引出端子8-5對應的位置暴露于絕緣層3-1外部。
[0081]②:第二種結構
[0082]如圖8所示，PCB板包括導電層3-2和絕緣層3-1。其中，
[0083]導電層3-2全部設置在絕緣層3-1的外部，同時需要保證導電層3-2與其邊界具有一定的距離，以防止導電層3-2與上鉬片5之間接觸或者擊穿。
[0084]最后應當說明的是:所描述的實施例僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本申請中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本申請保護的范圍。
【主權項】
1.一種低熱阻的壓接式功率器件封裝，其特征在于，所述功率器件封裝包括上鉬片、功率器件的芯片和彈簧探針，以及依次疊層布置的上端蓋、液態金屬導熱片、PCB板、框架和下官冗; 所述框架上設置有第一定位孔和第二定位孔；所述第一定位孔用于固定上鉬片；所述第二定位孔用于固定彈簧探針； 所述液態金屬導熱片敷設在上鉬片的上表面； 所述功率器件的芯片設置在上鉬片和下管殼之間。2.如權利要求1所述的功率器件封裝，其特征在于，所述彈簧探針與所述框架相互垂直，彈簧探針的一端與所述PCB板的導電層連接，另一端與所述芯片的柵極連接。3.如權利要求1所述的功率器件封裝，其特征在于，所述功率器件封裝還包括與下管殼焊接連接的下鉬片；所述功率器件的芯片與上鉬片燒結，或者芯片與下鉬片燒結，或者芯片的兩側分別與上鉬片和下鉬片燒結。4.如權利要求1所述的功率器件封裝，其特征在于，所述上端蓋包括上電極和上裙邊；所述下管殼包括下電極、下裙邊、柵極引出端子和陰極引出端子； 所述上裙邊和下裙邊采用冷壓焊相連，實現功率器件的封裝； 所述柵極引出端子與所述彈簧探針的一端焊接，從而與所述芯片的柵極連接； 所述陰極引出端子與所述芯片的陰極連接。5.如權利要求4所述的功率器件封裝，其特征在于，所述上電極包括均熱板，以及由所述均熱板構成的空腔； 所述空腔中填充有導熱流體介質，用于傳導熱量； 所述均熱板由無氧銅制成。6.如權利要求4所述的功率器件封裝，其特征在于，所述上電極包括金屬板、接口，以及由所述金屬板構成的空腔； 所述空腔，用于在接口與外部冷卻裝置連接后流通冷卻液體，冷卻液體將熱量帶走，從而實現對熱源的冷卻； 所述接口，用于連接所述功率器件封裝的外部冷卻裝置。7.如權利要求4所述的功率器件封裝，其特征在于，所述上電極為實心銅塊。8.如權利要求1、2或4所述的功率器件封裝，其特征在于，PCB板包括導電層和絕緣層；所述導電層設置在絕緣層的內部，且導電層在彈簧探針和柵極引出端子對應的位置暴露于絕緣層外部。9.如權利要求1所述的功率器件封裝，其特征在于，所述PCB板包括導電層和絕緣層；所述導電層設置在絕緣層的外部，導電層與其邊界具有距離，以防止導電層與上鉬片之間接觸或者擊穿。10.如權利要求1所述的功率器件封裝，其特征在于，所述上鉬片嵌入在框架后，其上表面高于所述PCB板的上表面。
【專利摘要】本發明提供了一種低熱阻的壓接式功率器件封裝，包括上鉬片、功率器件的芯片和彈簧探針，以及依次疊層布置的上端蓋、液態金屬導熱片、PCB板、框架和下管殼；框架上設置有第一定位孔和第二定位孔；第一定位孔用于固定上鉬片，第二定位孔用于固定彈簧探針；液態金屬導熱片敷設在上鉬片的上表面；功率器件的芯片設置在上鉬片和下管殼之間。與現有技術相比，本發明提供的一種低熱阻的壓接式功率器件封裝，減少了縱向的疊層結構和橫向熱阻，使得溫度分布均勻化，降低了功率器件封裝的最高溫度。
【IPC分類】H01L23/31, H01L23/373, H01L23/367
【公開號】CN104966704
【申請號】CN201510436088
【發明人】劉文廣, 張朋, 李金元
【申請人】國網智能電網研究院, 國家電網公司
【公開日】2015年10月7日
【申請日】2015年7月23日