CN201466015U - 一种超薄型封装半导体整流器件 - Google Patents
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Abstract
本实用新型的名称为一种超薄型封装半导体整流器件。属于功率半导体技术领域。它主要是提供一种具有极低热阻的超薄型封装半导体整流器件。它的主要特征是包括平板型结构管壳、半导体整流器芯片、阴极和阳极金属电极压块；所述的阴极和阳极金属电极压块厚度分别不大于3mm；管壳厚度不大于9mm；管壳为陶瓷或环氧树脂密封管壳。试验和检测证明，这种超薄型封装形式，相对于常规的封装，热阻可降低30％以上。本实用新型主要用于具有极低热阻的超薄型封装半导体整流器件。
Description
技术领域
本实用新型属于功率半导体技术领域。具体涉及一种具有极低热阻的超薄型封装半导体整流器件。
背景技术
目前，在功率半导体制造领域，半导体器件的热阻，亦即散热能力，与器件的设计、封装密切相关。其中器件的封装形式，对于器件的热阻参数具有关键性的影响。通常的功率半导体封装形式有以下几种：螺栓型封装、平板式封装、模块式封装和塑封直列式封装。螺栓型封装主要用于300A以下功率的器件封装，螺栓型外壳和管芯则可以是焊接的，也可以是压接的，螺栓型器件内部的芯片采用单面散热形式，适用于中小功率场合。平板式封装是平板型结构的外壳和管芯是以压接接触的，因而可避免焊接应力，同时平板型的结构可以采用双面散热，因而广泛应用于大功率领域。模块式封装将单只或多只芯片封装在塑料外壳的模块中，模块式封装结构紧凑、应用联结方便，内部芯片采用单面散热形式，因而热阻较大，适合于中小功率应用。塑封直列式封装采用塑封方式，分为环氧树脂和硅酮树脂两大类，是热固性材料，有基本料、固化剂、填充剂、增塑剂、稀释剂、阻燃剂、着色剂及脱模剂组成，将熔化后的塑封料注入模具外壳、使置于其中的键合好的管芯被保护起来，塑封结构简单，成本低廉，适合于小功率芯片的封装。
多种封装形式，适用于不同的功率等级和可靠性要求场合。目前各种封装形式改进的关键点在于降低器件的热阻。包括降低芯片与封装底板或联接端的接触热阻，降低封装材料自身的传导热阻，降低封装外壳与散热器或环境之间的工作热阻。
发明内容
本实用新型的目的就是针对上述不足之处而提供一种具有极低热阻的超薄型封装半导体整流器件。
本实用新型的技术解决方案是：一种超薄型封装半导体整流器件，包括平板型结构管壳、半导体整流器芯片、阴极和阳极金属电极压块，其特征是：所述的阴极和阳极金属电极压块厚度分别不大于3mm；管壳厚度不大于9mm。
本实用新型技术解决方案中所述的管壳为陶瓷或环氧树脂密封管壳。
本实用新型由于在现有平板式封装的半导体整流器件基础上，将阴极和阳极金属电极压块厚度分别设计为不大于3mm，管壳厚度不大于9mm，管壳为陶瓷或环氧树脂密封管壳，因而大幅度降低上、下金属压块自身热阻。试验和检测证明，这种超薄型封装形式，相对于常规的封装，热阻降低30％以上。本实用新型主要用于具有极低热阻的超薄型封装半导体整流器件。
附图说明
图1是常规的平板式封装结构示意图；
图2是本实用新型超薄型封装半导体整流器件的封装结构示意图；
图3是平板式封装的器件热阻等效示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式进行描述。
如图1所示。常规的平板式封装半导体整流器件，1是二极管芯片，4为陶瓷外壳。其管壳内部阴极和阳极金属电极压块6、7的厚度一般分别为10mm-20mm不等，封装后的器件最终厚度为14mm-37mm不等。一般25mm的较为常见。
如图2所示，本实用新型超薄型封装半导体整流器件的封装结构，1是二极管芯片，4为陶瓷或环氧树脂外壳。其阴极和阳极金属电极压块2、3的厚度分别低于3mm，封装后的器件最终厚度不超过9mm。定位环5的作用是将芯片固定，防止其在管壳内晃动。
如图3所示，为平板式封装的器件热阻等效示意图。平板式器件的热阻由芯片中心结至阳极和阴极表面热阻Rj1，Rj2，芯片与上下阴极和阳极金属电极压块的接触热阻RjA，RjB，阴极和阳极金属电极压块自身热阻RA、RB共同形成。由于采用双面散热，，则总的器件热阻可理解为串联的Rj1、RjA、RA与串联的Rj2、RjB、RB的并联结构。假设芯片及管壳内部均为对称性结构，即：
Rj 1＝Rj2
RjA＝RjB
RA＝RB
则器件的热阻为Rjc＝(Rj1+RjA+RA)//(Rj2+RjB+RB)＝(Rj1+RjA+RA)/2
芯片中心结至阳极和阴极表面热阻Rj1由芯片的材料和制造工艺确定，芯片制造完成后，即为一固定的值；芯片与金属电极压块的接触热阻RjA，由芯片表面和金属压块的表面状况及材料性质决定。在平板式封装中，一般为相对稳定的值。
由上式可看出，要降低平板式封装形式的热阻，重点必须降低金属压块自身热阻RA。
金属压块自身热阻RA，由金属材料和厚度决定：
RA＝ρd/s
ρ为压块金属材料的热阻率；
d为金属压块的厚度；
s为压块散热方向横切面的面积，由芯片阴极面直径决定。
可见降低金属压块自身热阻RA，最有效的方法是降低金属压块的厚度。本实用新型，将金属压块的厚度由最常规的10mm，降为3mm，厚度降低为原来的三分之一，从而明显降低器件的热阻。
同样的原理，采用薄型封装，对于降低器件内部接触和附加电阻，降低器件压降，也会起到一定的作用。
下表为实测的两种封装形式热阻对比：
| 封装形式 | 测试热阻 | 测试通态压降 |
| 25mm封装50mm芯片 | 0.0233℃/W | 2.1V@2000A |
| 8mm封装50mm芯片 | 0.0135℃/W | 1.9V@2000A |
经试验检测，封装后的热阻相对于常规的厚度形式，热阻降低30％以上，同时也降低了内部接触和附加压降。
Claims (4)
1.一种超薄型封装半导体整流器件，包括平板型结构管壳、半导体整流器芯片(1)、阳极金属电极压块(2)、阴极金属电极压块(3)，其特征是：管壳厚度不大于9mm。
2.根据权利1所述的一种超薄型封装半导体整流器件，其特征在于阳极金属电极压块(2)厚度不超过3mm。
3.根据权利1所述的一种超薄型封装半导体整流器件，其特征在于阴极金属电极压块(3)厚度不超过3mm。
4.根据权利1所述的一种超薄型封装半导体整流器件，其特征在于管壳采用陶瓷金属化封装或环氧树脂固化外壳密封。
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| CN2009200868466U CN201466015U (zh) | 2009-06-24 | 2009-06-24 | 一种超薄型封装半导体整流器件 |
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| CN2009200868466U CN201466015U (zh) | 2009-06-24 | 2009-06-24 | 一种超薄型封装半导体整流器件 |
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| CN201466015U true CN201466015U (zh) | 2010-05-12 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102074512A (zh) * | 2010-12-15 | 2011-05-25 | 中国电子科技集团公司第十三研究所 | 超薄型管壳 |
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2009
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| CN102074512B (zh) * | 2010-12-15 | 2013-03-27 | 中国电子科技集团公司第十三研究所 | 超薄型管壳 |
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