一种凹台管壳冷压封装功率半导体器件的制作方法
【专利摘要】本实用新型的名称为一种凹台管壳冷压封装功率半导体器件。属于功率半导体器件技术领域。它主要是解决现有凸台式管壳功率半导体器件存在装配难度大、装配失误极易使芯片受力不均而失效和不利于器件及组件小型化的问题。它的主要特征是：包括下封装阀栏、下陶瓷环和阳极导电层、固定薄膜、芯片、压块、阴极导电层、上陶瓷环和上封装阀栏；所述的阴极导电层、阳极导电层的中央设有形状相同的凹形台面；下封装阀栏、上封装阀栏、阴极导电层和阳极导电层材质为无氧铜，表面镀有镍层。本实用新型具有厚度薄、重量轻、且安装简便、封装安全的特点，主要用于各类晶闸管和整流管等功率半导体器件。
【专利说明】
一种凹台管壳冷压封装功率半导体器件
技术领域
[0001]本实用新型属于功率半导体器件技术领域，具体涉及一种凹台管壳冷压封装功率半导体器件，包括各类晶闸管和整流管。
【背景技术】
[0002]目前，在功率半导体器件及制造技术领域，功率半导体器件的封装技术越来越受到重视。常用的管壳形式为凸台式管壳，其阴、阳极台面凸出于器件，必须使用定位孔配合定位销的形式进行定位，装配难度大，装配失误极易使芯片受力不均而失效。同时器件高度在25mm?40mm，制造成本高，重量大，不利于器件及组件的小型化;而凹台管壳的导电层和阀栏材料大多为可阀，导热性能差，热阻大，且器件封装焊接均采用氩弧焊(或等离子焊)方式进行，焊后管壳封口外观不平整、也不美观、易漏气。封装时使用氢气燃烧高温灼烧氩气进行，氢气使用过程存在重大安全隐患，使用环境苛刻，不利于生产扩展。
【发明内容】
[0003]为解决上述问题，本实用新型提供一种凹台管壳冷压封装功率半导体器件，其特点是厚度薄、重量轻，且安装简便、封装安全。
[0004]本实用新型的技术解决方案是:一种凹台管壳冷压封装功率半导体器件，包括下封接件、固定薄膜、芯片、压块和上封接件，上封接件包括阴极导电层、上陶瓷环和上封装阀栏，下封接件包括下封装阀栏、下陶瓷环和阳极导电层，其特征在于:所述的阴极导电层、阳极导电层的中央设有形状相同的凹形台面;下封装阀栏、上封装阀栏、阴极导电层和阳极导电层材质为无氧铜，表面镀有镍层。
[0005]本实用新型的技术解决方案中所述的凹形台面为圆锥形凹形台面，且凹形台面的平面直径为15?50mm。
[0006]本实用新型的技术解决方案中所述的下封装阀栏、上封装阀栏、阴极导电层和阳极导电层的表面镍层厚度为I.5?7μηι。
[0007]本实用新型的技术解决方案中所述的下封装阀栏、上封装阀栏、阴极导电层和阳极导电层的表面镍层为低应力暗镍镍层。
[0008]本实用新型的技术解决方案中还包括门极引线和套装在门极引线外的四氟套管。
[0009]本实用新型的技术解决方案中所述的上陶瓷环、下陶瓷环材质为95%的Α1203陶瓷，且下陶瓷环轴向外侧面为圆柱面或内凹的加强筋曲面或外凸的尖角形曲面。
[0010]本实用新型的技术解决方案中所述的芯片上、下垫有铝、银、钼或铜材质的垫片或垫碗。
[0011]本实用新型的技术解决方案中所述的芯片为功率晶闸管、整流管芯片。
[0012]本实用新型由于采用中央设有形状相同的凹形台面的下封接件、上封接件，下封接件、上封接件的阀栏裙边和阴极、阳极导电层材质为无氧铜，表面镀有镍层，因而在上封接件和下封接件封装时，可采用冷压焊方式进行，冷压封装时，内部先抽真空、后冲氮气或氦气等惰性保护气体，冷压焊接操作简便，方便、灵活，生产安全隐患大大降低，封装后器件密封性好，性能更加稳定、可靠。本实用新型具有厚度薄、重量轻、且安装简便、封装安全的特点。本实用新型主要用于各类晶闸管和整流管等功率半导体器件。
【附图说明】
[0013]图1是凹台管壳冷压封装晶闸管的结构示意图。
[0014]图2是凹台管壳冷压封装整流管的结构示意图。
[0015]图3是下封接件(有加强筋瓷环)的结构示意图。
[0016]图4是下封接件(突出尖角形瓷环)的结构示意图。
[0017]图中:1、下封接件，2、固定薄膜，3、芯片，4、压块，5、门极引线，6、四氟套管，7、上封接件。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。
[0019]如图1所示。本实用新型一种凹台管壳冷压封装功率半导体器件由下封接件1、固定薄膜2、芯片3、压块4、门极引线5、四氟套管6、上封接件7组成，上封接件7包括阴极导电层、上陶瓷环和上封装阀栏，下封接件I包括下封装阀栏、下陶瓷环和阳极导电层。其中，固定薄膜2、芯片3、压块4、门极引线5和四氟套管6与现有功率半导体器件中的对应相同，四氟套管6套装在门极引线5外，不同的是下封接件I和上封接件7。下封接件I的阳极导电层、上封接件7的阴极导电层中央设有形状相同的凹形台面，凹形台面为圆锥形凹形台面，且凹形台面的平面直径为15?50_，起定位作用，方便器件装配。器件封装时，上封接件7、下封接件I的阴极、阳极导电层通过冷压焊模具定位保证上封接件7与下封接件I同心，腔体内部抽真空、冲氮气或氦气等惰性保护气体。下封接件I的下封装阀栏、上封接件7的上封装阀栏裙边和阴极、阳极导电层材质为无氧铜，表面镀有镍层或低应力暗镍镍层，表面镍层厚度为1.5?7μπι，通过冷压机增压进行封装焊接，具有热阻低、导热快、附加压降小、不易氧化等特点。冷压封装时，内部先抽真空、后冲氮气或氦气等惰性保护气体;冷压焊接操作简便，方便、灵活，生产安全隐患大大降低。封装后器件密封性好，性能更加稳定、可靠。
[0020]如图2所示。与图1不同的是功率半导体器件中不含门极引线和四氟套管，其它均与图1中的对应相同。
[0021]如图3所示。下陶瓷环、上陶瓷环材质为95%的Al2O3陶瓷，其纯度保证了器件的强度及高的绝缘性能。下陶瓷环有加强筋裙边，增加爬电距离。
[0022]如图4所示。上陶瓷环、下陶瓷环材质为95%的Α1203陶瓷，其纯度保证了器件的强度及高的绝缘性能。下陶瓷环是突出的尖角形状，增加爬电距离。
[0023]器件内芯片3可以是晶闸管、整流管等功率晶闸管、整流管芯片。芯片3上、下可以垫垫片或垫碗，材料可以是铝、银、钼、铜等。
[0024]以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何形式上的限制。因此，凡是未脱离本实用新型的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案保护的范围。
【主权项】
1.一种凹台管壳冷压封装功率半导体器件，包括下封接件(1)、固定薄膜(2)、芯片(3)、压块(4)和上封接件(7)，上封接件(7)包括阴极导电层、上陶瓷环和上封装阀栏，下封接件(I)包括下封装阀栏、下陶瓷环和阳极导电层，其特征在于:还包括门极引线(5)和套装在门极引线(5)外的四氟套管(6);所述的芯片(3)为功率晶闸管、整流管芯片;所述的阴极导电层、阳极导电层的中央设有形状相同的凹形台面;下封装阀栏、上封装阀栏、阴极导电层和阳极导电层材质为无氧铜，表面镀有镍层。2.根据权利要求1所述的一种凹台管壳冷压封装功率半导体器件，其特征在于:所述的凹形台面为圆锥形凹形台面，且凹形台面的平面直径为15?50mm。3.根据权利要求1或2所述的一种凹台管壳冷压封装功率半导体器件，其特征在于:所述的下封装阀栏、上封装阀栏、阴极导电层和阳极导电层的表面镍层厚度为1.5?7μπι。4.根据权利要求1或2所述的一种凹台管壳冷压封装功率半导体器件，其特征在于:所述的下封装阀栏、上封装阀栏、阴极导电层和阳极导电层的表面镍层为低应力暗镍镍层。5.根据权利要求1或2所述的一种凹台管壳冷压封装功率半导体器件，其特征在于:所述的上陶瓷环、下陶瓷环材质为95%的Al2O3陶瓷，且下陶瓷环轴向外侧面为圆柱面、内凹的加强筋曲面或外凸的尖角形曲面。6.根据权利要求1或2所述的一种凹台管壳冷压封装功率半导体器件，其特征在于:所述的芯片(3)上、下垫有铝、银、钼或铜材质的垫片或垫碗。
【文档编号】H01L23/049GK205428896SQ201520913208
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2015年11月17日
【发明人】刘鹏, 杨成标, 任丽, 汝严, 徐娇玉, 黄 俊, 吕晨襄
【申请人】湖北台基半导体股份有限公司