一种低功耗屏蔽栅型半导体功率器件及其制造方法与流程

1.本发明涉及半导体功率器件技术领域，具体为一种低功耗屏蔽栅型半导体功率器件及其制造方法。


背景技术：

2.半导体功率器件就是进行功率处理的，具有处理高电压，大电流能力的半导体器件，处理电流能力最高可达几千安培。典型的功率处理，包括变频、变压、变流、功率管理等等。早期的功率半导体器件：大功率二极管、晶闸管等等，主要用于工业和电力系统。
3.常规的半导体功率器件斗采用夹层上下夹层式的结构设计，在电流流过的时候，其内部的负载较大，且由于半导体功率器件会产生一定的功率，其功率的表现形式主要为发热，普通的半导体功率器件的结构不能不能进行自身的热管理，长久使用时容易发生损坏。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种低功耗屏蔽栅型半导体功率器件及其制造方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种低功耗屏蔽栅型半导体功率器件及其制造方法，包括基盒，所述基盒内壁固定连接有场氧化层，所述场氧化层内壁固定连接有回形栅极硅场板，所述回形栅极硅场板内壁固定连接有栅极硅场芯，栅极硅场芯顶部固定连接有盖罩，所述盖罩四周将基盒四周包围，所述回形栅极硅场板两侧分别固定连接有多个连接引脚，所述连接引脚另一端分别贯穿场氧化层、基盒和盖罩。
6.更进一步地，所述栅极硅场芯包括矩形的栅极硅片，所述栅极硅片顶部开设有嵌入槽，所述盖罩与嵌入槽相适配。
7.更进一步地，所述盖罩包括导热罩，导热罩底部内壁固定连接有传热块，所述传热块外壁套结有绝缘导热贴，所述绝缘导热贴和传热块嵌入在所述嵌入槽内部。
8.更进一步地，所述导热罩两侧分别开设有多个适配槽口，所述连接引脚传穿过适配槽口内部。
9.一种低功耗屏蔽栅型半导体功率器件的制造方法，其生产步骤如下：
10.步骤一：基盒制备，使用耐高温塑料进行矩形基盒的生产；
11.步骤二：场氧化层的贴附，使用原料制备回形的薄膜贴附在基盒的四周内壁上形成场氧化层；
12.步骤三：栅极硅场芯制备，使用二氧化硅为原材料，依照磨具进行栅极硅场芯的成型；
13.步骤四：回形栅极硅场板制备，使用单晶硅片对其进行内部和内部的切割形成回形栅极硅场板；
14.步骤五：结合和连接引脚嵌入，融化栅极硅场芯的四周，并将其嵌入在回形栅极硅
场板，并在回形栅极硅场板两侧固定上多个连接引脚；
15.步骤六；盖罩密封；将盖罩覆盖在融化栅极硅场芯，完成低功耗屏蔽栅型半导体功率器件的制备。
16.更进一步地，所述步骤一中采用的高温塑料包括pa46、pps、lcp、peek中的一种。
17.更进一步地，所述步骤五中回形栅极硅场板两侧通过熔融的二氧化硅进行连接引脚的固定。
18.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
19.该低功耗屏蔽栅型半导体功率器件及其制造方法，通过以封装形式以依次进行基盒、场氧化层、回形栅极硅场板、连接引脚和栅极硅场芯的封装，利用回形的栅极硅场板和连接引脚接入电路中，从而利用回形的结构将电流分流，并使用栅极硅场芯作为主体，使得分流的电流能够从栅极硅场芯的外壁四处进入到栅极硅场芯，从而让栅极硅场芯能够均匀的进行电流的进入，以此来减少器件的高负载点的产生，从而提高器件的使用寿命。
20.同时，通过底部设置有传热块和绝缘导热贴的盖罩的设计，能够利用传热块和绝缘导热贴对栅极硅场芯内部产生的热量进行收集，传递，由导热罩进行散热，从而保证器件的良好工作状态，延长器件的使用寿命。
21.不仅如此，采用的逐一拼接式的生产方式，能够让多个零部件进行单独的生产，最后在进行组合，相较于传统的半导体功率器件来说，其生产的效率大大增加，良品率也能更好的进行把控。
附图说明
22.图1为本发明的低功耗屏蔽栅型半导体功率器件结构示意图；
23.图2为本发明的盖罩结构示意图；
24.图3为本发明的栅极硅场芯结构示意图。
25.图中：1、基盒；2、场氧化层；3、回形栅极硅场板；4、连接引脚；5、栅极硅场芯；501、栅极硅片；502、嵌入槽；6、盖罩；601、导热罩；602、传热块；603、适配槽口；604、绝缘导热贴。
具体实施方式
26.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
27.需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件所必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
28.此外，应当理解，为了便于描述，附图中所示出的各个部件的尺寸并不按照实际的比例关系绘制，例如某些层的厚度或宽度可以相对于其他层有所夸大。
29.应注意的是，相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义或说明，则在随后的附图的说明中将不需要再对其进行进一步的具体讨
论和描述。
30.实施例
31.在进行低功耗屏蔽栅型半导体功率器件的生产过程中，使用了本发明提供的一种低功耗屏蔽栅型半导体功率器件的制造方法，并由此方法生产处如图1-图3所示的一种低功耗屏蔽栅型半导体功率器件，传统的低功耗屏蔽栅型半导体功率器件采用的是多夹层的设计，在实际工作的过程中低功耗屏蔽栅型半导体功率器件会在垂直方向上产生许多功率较大的载荷点，虽然整体的功率较低，但是其内部存在高载荷点，这就让低功耗屏蔽栅型半导体功率器件的使用寿命大大缩减，常常会出现某一点被击穿的现象发生，本设备主要针对此种情况并对低功耗屏蔽栅型半导体功率器件的机构进行重新设计，并考虑到低功耗屏蔽栅型半导体功率器件的功率主要以发热的形式存在，从而设置有相关的散热件进行低功耗屏蔽栅型半导体功率器件的热管理，以此保证低功耗屏蔽栅型半导体功率器件的正常工作环境，提高设备的使用寿命。
32.如图1-图3所示，本发明提供一种技术方案：一种低功耗屏蔽栅型半导体功率器件及其制造方法，包括基盒1，基盒1内壁固定连接有场氧化层2，场氧化层2内壁固定连接有回形栅极硅场板3，回形栅极硅场板3内壁固定连接有栅极硅场芯5，栅极硅场芯5顶部固定连接有盖罩6，盖罩6四周将基盒1四周包围，回形栅极硅场板3两侧分别固定连接有多个连接引脚4，连接引脚4另一端分别贯穿场氧化层2、基盒1和盖罩6，栅极硅场芯5包括矩形的栅极硅片501，栅极硅片501顶部开设有嵌入槽502，盖罩6与嵌入槽502相适配，盖罩6包括导热罩601，导热罩601底部内壁固定连接有传热块602，传热块602外壁套结有绝缘导热贴604，绝缘导热贴604和传热块602嵌入在嵌入槽502内部，导热罩601两侧分别开设有多个适配槽口603，连接引脚4传穿过适配槽口603内部。
33.需要注意的是，以封装形式以依次进行基盒1、场氧化层2、回形栅极硅场板3、连接引脚4和栅极硅场芯5的封装，由于各个机构采用的材料不同加工的工艺各有不同，其加工的顺序依次为基盒1、场氧化层2、栅极硅场芯5、回形栅极硅场板3最后才是连接引脚4，利用回形的回形栅极硅场板3和连接引脚4接入电路中，多个连接引脚4的设置能够让电流进行多路的进入，从而利用回形的结构将电流分流，回形结构的回形栅极硅场板3的外壁电流均匀分步，并使用栅极硅场芯5作为主体，使得分流的电流能够从栅极硅场芯5的外壁四处进入到栅极硅场芯5，电流从栅极硅场芯5穿过到达另一边的连接引脚4，从而让栅极硅场芯5能够均匀的进行电流的进入，以此多路电流进入并且均匀传递的方式来减少器件的高负载点的产生，从而提高器件的使用寿命。
34.需要注意的是，底部设置有传热块602和绝缘导热贴604的盖罩6的设计，并在制造栅极硅场芯5的使用在其内部设置有嵌入槽502，将传热块602和绝缘导热贴604嵌入到嵌入槽502中，能够利用传热块602和绝缘导热贴604对栅极硅场芯5内部产生的热量进行收集传递，由导热罩601进行散热，此种方式为被动散热，通常电路板上都会设置有主动散热的部件，从而能够让热量快速的导出，保证其内部温度的稳定，在进行功率管理时不会出现集热的情况，从而保证器件的良好工作状态，延长器件的使用寿命。
35.一种低功耗屏蔽栅型半导体功率器件的制造方法，其生产步骤如下：
36.步骤一：基盒1制备，使用耐高温塑料进行矩形基盒1的生产，采用的高温塑料包括pa46、pps、lcp、peek中的一种，pa46、pps、lcp、peek的都是耐高温的塑料件可承受温度在
200-300℃之间，能够保证半导体功率器件在工作时候的稳定性；
37.步骤二：场氧化层2的贴附，使用原料制备回形的薄膜贴附在基盒1的四周内壁上形成场氧化层2，需要注意的是，场氧化层2与空间进行接触后会产生致密的薄膜从而阻止其继续氧化，以此来对器材进行核心的保护，保证长久使用的过程中不会因为氧化的原因使得器材不能继续使用；
38.步骤三：栅极硅场芯5制备，使用二氧化硅为原材料，依照磨具进行栅极硅场芯5的成型；
39.步骤四：回形栅极硅场板3制备，使用单晶硅片对其进行内部和内部的切割形成回形栅极硅场板3，需要注意的是对于体积较大的回形栅极硅场板3进行加工时可采用切割的方式，还能会用刻蚀的方式进行体积较小的回形栅极硅场板3的加工，获得的回形栅极硅场板3的精度更加的稳定；
40.步骤五：结合和连接引脚4嵌入，融化栅极硅场芯5的四周，使用高温喷枪加热融化栅极硅场芯5的四周，使得其处于半熔融转台，并将其嵌入在回形栅极硅场板3内部，冷却后二者能够紧密的进行连接，成为一个整体，但是二者的电流属性不同，在进行电流的处理过程中，使得电流能够均匀的分散和汇集，从而达到减少器件的高负载点的产生，从而提高器件的使用寿命的作用，并在回形栅极硅场板3两侧固定上多个连接引脚4，回形栅极硅场板3两侧通过熔融的二氧化硅进行连接引脚4的固定；
41.步骤六；盖罩6密封；将盖罩6覆盖在融化栅极硅场芯5，完成低功耗屏蔽栅型半导体功率器件的制备，在进行盖罩6的密封时需要保证传热块602和绝缘导热贴604牢牢的嵌入在栅极硅场芯5的嵌入槽502中，并且盖罩6与整个基盒1顶部通过粘接固定。
42.需要注意的，不同于常规半导体功率件的生产，本工艺采用的逐一拼接式的生产方式，能够让多个零部件进行单独的生产，最后在进行组合，相较于传统的半导体功率器件来说，其生产的效率大大增加，良品率也能更好的进行把控，能够对每一个部件的良品情况进行把握，从而在出现不合格的情况下不会导致这个半导体功率件报废。
43.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。