高效散热单元式分立器件的制作方法

本技术涉及半导体，尤其涉及高效散热单元式分立器件。

背景技术：

1、功率半导体技术在当今快速发展的工业领域占有非常重要的地位，功率器件作为功率半导体技术的代表，已广泛应用于电动汽车，光伏发电，风力发电，工业变频等行业。随着我国工业的崛起，功率器件有着更加广阔的市场前景。

2、随着功率半导体技术的发展，对功率器件的高转换效率、高功率密度、高效散热的要求不断提高。传统分立式功率器件，如图1所示，包括塑封体a1、框架，框架经过后续加工形成管脚a2、散热基板a3。对于控制型开关器件，管脚通常有3只或4只；对于二极管类器件，管脚通常有2只。通常情况下，有1只管脚与背部的散热基板相连，如图2所示，功率芯片b1焊接或烧结在框架的散热基板上，芯片正面通过键合线b2与其它管脚电连接。

3、随着半导体技术的发展，对器件的高转换效率、高功率密度、高效散热的要求不断提高。然而，随着开关速度和工作频率的增加，器件中寄生参数的影响也越来越明显。例如，传统绝缘基板和铝线键合封装结构因其制造成熟、成本低而被广泛应用于多芯片功率模块封装，但是此封装方法会导致电流回路中的寄生电感较大。较大的寄生电感会导致功率半导体器件开关损耗增加，同时会引起高频振荡等电磁干扰问题，甚至还会造成因过电压而损坏。

技术实现思路

1、本实用新型针对以上问题，提供了一种降低封装体积和热阻、减小寄生电阻和寄生电感的高效散热单元式分立器件。

2、本实用新型的技术方案是：

3、高效散热单元式分立器件，包括：

4、绝缘基板，上表面设有间隔设置的漏极/集电极金属层和门极金属层；所述漏极/集电极金属层上固定连接有功率连接块二；

5、功率芯片，下表面与所述漏极/集电极金属层固定连接，功率芯片上表面设有源极/发射极和门极，所述源极/发射极上设有固定连接的功率连接块一；所述门极金属层一端通过键合线与功率芯片的门极电连接，另一端固定连接有门极连接块。

6、具体的，所述绝缘基板的上表面还设有源极/发射极驱动金属层，所述源极/发射极驱动金属层的一端与功率芯片的源极/发射极通过键合线电连接，另一端固定连接有源极/发射极驱动连接块。

7、具体的，所述功率连接块一、功率连接块二和门极连接块分别向上延伸；所述功率连接块一、功率连接块二、门极连接块的顶面分别距绝缘基板的高度差在-0.1mm～+0.1mm。

8、具体的，所述绝缘基板包括由上而下依次连接的上表面金属层，中间绝缘层和下表面金属层；

9、所述功率连接块一、功率连接块二和门极连接块分别固定设置在上表面金属层上。

10、具体的，所述功率芯片和键合线被完全包覆在环氧树脂内部；

11、所述绝缘基板的下表面金属层从环氧树脂内伸出；

12、所述功率连接块一、功率连接块二和门极连接块的顶部分别从环氧树脂内伸出。

13、具体的，所述下表面金属层从环氧树脂内伸出的高度不大于0.2mm，优选0.1mm；

14、所述功率连接块一、功率连接块二和门极连接块的顶部分别从环氧树脂内伸出的高度为1mm～2mm。

15、具体的，所述功率连接块一、功率连接块二和门极连接块分别与pcb电连接，所述功率连接块一、功率连接块二和门极连接块与pcb连接的空隙处设有填充的绝缘材料。

16、具体的，所述功率芯片为mosfet芯片、igbt芯片、sbd芯片、frd芯片中的一种或几种的组合。

17、具体的，所述下表面金属层上设有散热器；所述散热器与下表面金属层之间设有导热硅脂层。

18、具体的所述散热器通过卡扣与pcb可拆卸固定连接。

19、本实用新型有益效果：

20、1、本实用新型的紧凑型分立器件，相对于传统分立器件，减少了外部延伸的引脚，有效减小了封装体积，体积约减少30%；散热部分与功率芯片绝缘，外部不需要增加绝缘陶瓷，同时也减小了导热硅脂的层数，有效降低了分立器件的热阻。

21、2、本实用新型紧凑型分立器件用连接块代替了引脚，除了减少引脚的长度，也增加了引脚的截面积，从而减小了分立器件的寄生电阻和寄生电感；功率芯片的源极使用连接块代替了键合线，提升了互连可靠性；相对于传统分立器件，安装更加方便，提升了组装效率。

技术特征：

1.高效散热单元式分立器件，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的高效散热单元式分立器件，其特征在于，所述绝缘基板的上表面还设有源极/发射极驱动金属层（130），所述源极/发射极驱动金属层（130）的一端与功率芯片的源极/发射极通过键合线电连接，另一端固定连接有源极/发射极驱动连接块（131）。

3.根据权利要求1所述的高效散热单元式分立器件，其特征在于，所述功率连接块一（210）、功率连接块二（111）和门极连接块（121）分别向上延伸；所述功率连接块一（210）、功率连接块二（111）、门极连接块（121）的顶面分别距绝缘基板的高度差在-0.1mm～+0.1mm。

4.根据权利要求1所述的高效散热单元式分立器件，其特征在于，所述绝缘基板（100）包括由上而下依次连接的上表面金属层，中间绝缘层和下表面金属层；

5.根据权利要求4所述的高效散热单元式分立器件，其特征在于，所述功率芯片（200）和键合线被完全包覆在环氧树脂（300）内部；

6.根据权利要求5所述的高效散热单元式分立器件，其特征在于，所述下表面金属层从环氧树脂（300）内伸出的高度不大于0.2mm；

7.根据权利要求1所述的高效散热单元式分立器件，其特征在于，所述功率连接块一（210）、功率连接块二（111）和门极连接块（121）分别与pcb（400）电连接；所述功率连接块一（210）、功率连接块二（111）和门极连接块（121）与pcb（400）连接的空隙处设有填充的绝缘材料。

8.根据权利要求1所述的高效散热单元式分立器件，其特征在于，所述功率芯片（200）为mosfet芯片、igbt芯片、sbd芯片、frd芯片中的一种或几种的组合。

9.根据权利要求4或6所述的高效散热单元式分立器件，其特征在于，所述下表面金属层上设有散热器（500）；所述散热器（500）与下表面金属层之间设有导热硅脂层（600）。

10.根据权利要求9所述的高效散热单元式分立器件，其特征在于，所述散热器（500）通过卡扣与pcb（400）可拆卸固定连接。

技术总结
高效散热单元式分立器件。涉及半导体技术领域。包括：绝缘基板，上表面设有间隔设置的漏极/集电极金属层和门极金属层；所述漏极/集电极金属层上固定连接有功率连接块二；功率芯片，下表面与所述漏极/集电极金属层固定连接，功率芯片上表面设有源极/发射极和门极，所述源极/发射极上设有固定连接的功率连接块一；所述门极金属层一端通过键合线与功率芯片的门极电连接，另一端固定连接有门极连接块。本技术有效降低了分立器件的热阻，安装更加方便，提升了组装效率。

技术研发人员：王玉林,金晓行,李冯,王毅
受保护的技术使用者：江苏扬杰半导体有限公司
技术研发日：20230728
技术公布日：2024/2/1