本發(fa)明(ming)涉及功率半(ban)(ban)導(dao)體(ti)器(qi)件(jian)領(ling)域，更(geng)具(ju)體(ti)地，涉及用(yong)于功率半(ban)(ban)導(dao)體(ti)器(qi)件(jian)的(de)電極、電極制造方法及功率半(ban)(ban)導(dao)體(ti)器(qi)件(jian)。

背景技術：

1、在電力(li)電子領域，功率半導體器件(jian)作為關(guan)鍵部(bu)件(jian)，其特(te)性對(dui)系(xi)統性能的實(shi)現(xian)和改善有著至關(guan)重要的作用(yong)。如圖1所(suo)示，現(xian)有的封裝(zhuang)半導體器件(jian)的外殼由上(shang)(shang)下(xia)銅電極和側面的陶瓷環構成一個封閉腔體，芯片置于(yu)其中。外殼的銅電極的上(shang)(shang)下(xia)兩側分別有一個水冷(leng)板用(yong)于(yu)對(dui)器件(jian)進行散(san)熱，整個裝(zhuang)置通過施加(jia)壓力(li)實(shi)現(xian)有效電氣連(lian)接。

2、公開號為cn114207817a的中國專利申請公開了一種(zhong)功率半導體器件，包括(kuo)：盤(pan)狀(zhuang)第一電(dian)(dian)極(ji)和盤(pan)狀(zhuang)第二電(dian)(dian)極(ji)；芯(xin)片，芯(xin)片夾(jia)在(zai)第一電(dian)(dian)極(ji)和第二電(dian)(dian)極(ji)之(zhi)間。

3、根(gen)據現有技術，熱(re)(re)(re)(re)管與翅片(pian)結合構成風冷(leng)散(san)(san)熱(re)(re)(re)(re)器(qi)(qi)(qi)，利用(yong)熱(re)(re)(re)(re)管內的(de)冷(leng)卻介質相(xiang)變，吸收被散(san)(san)熱(re)(re)(re)(re)體(ti)的(de)熱(re)(re)(re)(re)量(liang)，將(jiang)熱(re)(re)(re)(re)量(liang)傳導至翅片(pian)位置(zhi)，再利用(yong)風冷(leng)將(jiang)熱(re)(re)(re)(re)量(liang)散(san)(san)入環境(jing)中。該方案存在的(de)主要問題是，基于熱(re)(re)(re)(re)管的(de)風冷(leng)散(san)(san)熱(re)(re)(re)(re)器(qi)(qi)(qi)不適用(yong)于具有大(da)功(gong)率散(san)(san)熱(re)(re)(re)(re)需(xu)求(qiu)的(de)壓接(jie)型功(gong)率半導體(ti)器(qi)(qi)(qi)件(jian)，在該器(qi)(qi)(qi)件(jian)的(de)應用(yong)工況下，通常使用(yong)水冷(leng)散(san)(san)熱(re)(re)(re)(re)器(qi)(qi)(qi)，如何在保持(chi)現有水冷(leng)散(san)(san)熱(re)(re)(re)(re)系統的(de)前提下，引入熱(re)(re)(re)(re)管的(de)高(gao)效散(san)(san)熱(re)(re)(re)(re)能(neng)力(li)，進一步提升散(san)(san)熱(re)(re)(re)(re)效率和器(qi)(qi)(qi)件(jian)通流能(neng)力(li)成為(wei)需(xu)要解決的(de)關(guan)鍵問題。

4、公開號為cn117080352a的中國(guo)專利申請公開了一(yi)種晶(jing)上系統封裝結構及其制(zhi)備方法(fa)，包(bao)括(kuo)：第(di)(di)一(yi)晶(jing)圓(yuan)(yuan)(yuan)基(ji)(ji)板(ban)、第(di)(di)二(er)(er)晶(jing)圓(yuan)(yuan)(yuan)基(ji)(ji)板(ban)及芯(xin)片。第(di)(di)一(yi)晶(jing)圓(yuan)(yuan)(yuan)基(ji)(ji)板(ban)包(bao)括(kuo)第(di)(di)一(yi)襯底(di)(di)(di)和(he)(he)第(di)(di)一(yi)互(hu)連(lian)層，第(di)(di)一(yi)襯底(di)(di)(di)的第(di)(di)二(er)(er)面處設(she)有(you)第(di)(di)一(yi)微(wei)(wei)通(tong)(tong)道(dao)。第(di)(di)二(er)(er)晶(jing)圓(yuan)(yuan)(yuan)基(ji)(ji)板(ban)與第(di)(di)一(yi)晶(jing)圓(yuan)(yuan)(yuan)基(ji)(ji)板(ban)堆疊(die)，第(di)(di)二(er)(er)晶(jing)圓(yuan)(yuan)(yuan)基(ji)(ji)板(ban)包(bao)括(kuo)第(di)(di)二(er)(er)襯底(di)(di)(di)和(he)(he)第(di)(di)二(er)(er)互(hu)連(lian)層，第(di)(di)二(er)(er)襯底(di)(di)(di)的第(di)(di)二(er)(er)面處設(she)有(you)第(di)(di)二(er)(er)微(wei)(wei)通(tong)(tong)道(dao)，第(di)(di)一(yi)微(wei)(wei)通(tong)(tong)道(dao)和(he)(he)第(di)(di)二(er)(er)微(wei)(wei)通(tong)(tong)道(dao)互(hu)相連(lian)通(tong)(tong)形(xing)成微(wei)(wei)通(tong)(tong)道(dao)散(san)熱結構。第(di)(di)一(yi)微(wei)(wei)通(tong)(tong)道(dao)內和(he)(he)所述第(di)(di)二(er)(er)微(wei)(wei)通(tong)(tong)道(dao)內均填充有(you)泡沫金(jin)屬(shu)。泡沫金(jin)屬(shu)具有(you)較(jiao)高的熱導率。

5、公(gong)開(kai)(kai)號為(wei)cn104966704a的(de)(de)(de)中國專利申請公(gong)開(kai)(kai)了(le)一種低熱阻的(de)(de)(de)壓(ya)接(jie)式功(gong)率器件(jian)封裝(zhuang)，其中，上電(dian)極內部(bu)的(de)(de)(de)空(kong)(kong)(kong)腔(qiang)(qiang)相(xiang)互連接(jie)，空(kong)(kong)(kong)腔(qiang)(qiang)中填充有導熱流體介質，用(yong)于傳導熱量(liang)；或者(zhe)，空(kong)(kong)(kong)腔(qiang)(qiang)用(yong)于在接(jie)口(kou)與外部(bu)冷卻(que)裝(zhuang)置(zhi)連接(jie)后流通冷卻(que)液(ye)(ye)體，冷卻(que)液(ye)(ye)體將熱量(liang)帶走，從而實現(xian)對(dui)熱源(yuan)的(de)(de)(de)冷卻(que)。

6、由于(yu)銅(tong)(tong)(tong)電極的(de)(de)(de)材(cai)料為無(wu)氧銅(tong)(tong)(tong)，熱導(dao)(dao)率(lv)接近400w/(m·k)，已(yi)經是導(dao)(dao)電材(cai)料中熱導(dao)(dao)率(lv)排名第(di)二的(de)(de)(de)材(cai)料，僅(jin)次于(yu)銀，因(yin)此(ci)很難進一(yi)步提(ti)升(sheng)其自身(shen)的(de)(de)(de)熱導(dao)(dao)率(lv)。但，冷(leng)卻介質的(de)(de)(de)相(xiang)變熱導(dao)(dao)率(lv)通常大于(yu)1500w/(m·k)，遠高于(yu)銅(tong)(tong)(tong)，因(yin)此(ci)可考(kao)慮(lv)利用冷(leng)卻介質的(de)(de)(de)相(xiang)變來提(ti)高銅(tong)(tong)(tong)電極的(de)(de)(de)綜合熱傳導(dao)(dao)能力，從而提(ti)升(sheng)銅(tong)(tong)(tong)電極的(de)(de)(de)等效熱導(dao)(dao)率(lv)，降(jiang)低器件結殼熱阻(zu)。

技術實現思路

1、本發明公開一種用于功率半導體器(qi)(qi)件的(de)電極(ji)，從而實現(xian)提(ti)高器(qi)(qi)件電極(ji)的(de)傳熱(re)效(xiao)率，降低器(qi)(qi)件結殼(ke)熱(re)阻，使得器(qi)(qi)件工(gong)作時芯片結溫更低，提(ti)升器(qi)(qi)件額定通流能力(li)的(de)目的(de)。

2、根據(ju)本(ben)發明(ming)的一方面，本(ben)發明(ming)提供一種用于功率半(ban)導體(ti)器(qi)件的電極(ji)(ji)(ji)，所(suo)述(shu)電極(ji)(ji)(ji)包括電極(ji)(ji)(ji)主(zhu)體(ti)和蓋板；電極(ji)(ji)(ji)主(zhu)體(ti)設(she)有間(jian)隔開(kai)的多(duo)個(ge)(ge)盲孔(kong)，盲孔(kong)的開(kai)口端位于電極(ji)(ji)(ji)主(zhu)體(ti)的上(shang)表面，每個(ge)(ge)盲孔(kong)內(nei)設(she)有一個(ge)(ge)毛細微管(guan)，并且(qie)盲孔(kong)內(nei)容納有冷卻(que)介質；蓋板設(she)置在電極(ji)(ji)(ji)主(zhu)體(ti)的上(shang)表面上(shang)，以密(mi)封地覆蓋盲孔(kong)。

3、優選地(di)，盲孔的(de)底端盡可能接近電極(ji)主體的(de)底部。

4、優選地，盲孔(kong)沿電(dian)極(ji)主體(ti)的中心(xin)軸(zhou)線方(fang)向延伸。

5、優選地，毛細微(wei)管(guan)的(de)外(wai)直徑(jing)(jing)不大于盲孔(kong)的(de)直徑(jing)(jing)。

6、優選地，盲(mang)孔和毛細(xi)微(wei)管同軸。

7、優選(xuan)地(di)，盲孔的長(chang)度和毛細(xi)微管的長(chang)度相(xiang)同。

8、優選地，盲(mang)(mang)孔(kong)內(nei)的(de)冷卻介質的(de)量不(bu)超(chao)過盲(mang)(mang)孔(kong)的(de)容積的(de)一半(ban)。

9、優選地，所述(shu)電極還包括管殼法蘭，管殼法蘭連接(jie)在電極主體的側壁臺階處。

10、根據(ju)本(ben)(ben)發明的(de)(de)另一(yi)(yi)方面，本(ben)(ben)發明提(ti)供一(yi)(yi)種包括上述的(de)(de)電(dian)極(ji)的(de)(de)功率半導體器件(jian)，所述電(dian)極(ji)用作功率半導體器件(jian)的(de)(de)上電(dian)極(ji)、或下電(dian)極(ji)、或上電(dian)極(ji)和下電(dian)極(ji)；其中，當(dang)所述電(dian)極(ji)用作下電(dian)極(ji)的(de)(de)時候(hou)，電(dian)極(ji)主體的(de)(de)上表面對應(ying)于下電(dian)極(ji)主體的(de)(de)下表面。

11、優選地(di)，功率半導體器(qi)件包括沿豎(shu)直方(fang)向(xiang)由上至下(xia)(xia)依次(ci)設置的上電(dian)極(ji)、上電(dian)極(ji)金(jin)屬片、芯片、下(xia)(xia)電(dian)極(ji)金(jin)屬片、下(xia)(xia)電(dian)極(ji)管殼(ke)底座；其中，下(xia)(xia)電(dian)極(ji)管殼(ke)底座包括下(xia)(xia)電(dian)極(ji)。

12、根據本發(fa)明的(de)再一(yi)(yi)方面，本發(fa)明提供(gong)一(yi)(yi)種上(shang)述(shu)的(de)用(yong)于功率半(ban)導體器件(jian)的(de)電(dian)(dian)(dian)極(ji)的(de)制造(zao)方法(fa)(fa)，所(suo)述(shu)制造(zao)方法(fa)(fa)包(bao)括以下(xia)步驟：加工電(dian)(dian)(dian)極(ji)主體及(ji)管(guan)殼法(fa)(fa)蘭(lan)；對(dui)電(dian)(dian)(dian)極(ji)主體與(yu)管(guan)殼法(fa)(fa)蘭(lan)進(jin)行一(yi)(yi)次焊接；組裝毛細(xi)微管(guan)與(yu)電(dian)(dian)(dian)極(ji)主體；對(dui)電(dian)(dian)(dian)極(ji)主體與(yu)蓋板進(jin)行二次焊接

13、基于上述(shu)技術(shu)方案可知，本發明的相對(dui)于現有技術(shu)至(zhi)少具有如(ru)下(xia)有益效果之(zhi)一。

14、1.功率(lv)半導體器件熱(re)阻大(da)幅降低。將功率(lv)半導體的(de)電極(ji)(ji)引(yin)入冷卻介質的(de)相(xiang)變散熱(re)后，提(ti)升了銅(tong)的(de)熱(re)導率(lv)，突破器件結殼熱(re)阻理論極(ji)(ji)限，大(da)幅提(ti)升器件通流能(neng)力(li)。

15、2.在提(ti)高熱(re)導率的(de)基礎上，保留了電極原有導電、承(cheng)受機(ji)械壓力的(de)作用。

16、3.兼(jian)容性(xing)高。器件封裝(zhuang)結構(gou)可很好(hao)的(de)兼(jian)容現有(you)的(de)閥串壓裝(zhuang)結構(gou)，且不改變現有(you)的(de)管殼(ke)封焊工藝。

17、本(ben)申(shen)請(qing)的(de)其它特征和優(you)點將在(zai)隨后(hou)的(de)說(shuo)明(ming)書(shu)中(zhong)闡(chan)述，并且(qie)，部分地從說(shuo)明(ming)書(shu)中(zhong)變得(de)顯而(er)易(yi)見，或(huo)者通(tong)過實施本(ben)申(shen)請(qing)而(er)了(le)解。本(ben)申(shen)請(qing)的(de)其他優(you)點可通(tong)過在(zai)說(shuo)明(ming)書(shu)以(yi)及附(fu)圖中(zhong)所描(miao)述的(de)方案來實現(xian)和獲得(de)。

技術特征：

1.一種(zhong)用于功率半(ban)導體器件的電極(ji)(10)，其特征在于，所述電極(ji)(10)包括(kuo)電極(ji)主體(11)和蓋板(44)；

2.如權利(li)要求1所述的電極(10)，其特征在于(yu)，

3.如權(quan)利要(yao)求1所述的電(dian)極(10)，其(qi)特(te)征在于，

4.如權利要(yao)求1所述的電極(10)，其特征在于，

5.如權(quan)利要求1所(suo)述的電極(10)，其特(te)征(zheng)在于，

6.如權(quan)利(li)要求(qiu)1所(suo)述(shu)的電極(10)，其特征(zheng)在于，

7.如權利要求1所述的電(dian)極(ji)(10)，其特征(zheng)在于，

8.如(ru)權利(li)要求1所(suo)述的電(dian)極(10)，其特(te)征在于，

9.一種包(bao)括權(quan)利要求1至(zhi)8中任一項所述的(de)(de)電(dian)極(ji)(10)的(de)(de)功率半導體(ti)器件，其特(te)征在于，所述電(dian)極(ji)(10)用作(zuo)功率半導體(ti)器件的(de)(de)上電(dian)極(ji)(4)、或下電(dian)極(ji)(51)、或上電(dian)極(ji)(4)和(he)下電(dian)極(ji)(51)；

10.如權利要求9所(suo)述的功率(lv)半導體器件，其特征(zheng)在于(yu)，

11.一種如權利要求(qiu)8所(suo)述的用于(yu)功率半(ban)導體(ti)器(qi)件(jian)的電(dian)極(10)的制(zhi)造方法，其(qi)特征在于(yu)，所(suo)述制(zhi)造方法包括以下步驟：

技術總結
一種用于功率半導體器件的電極、其制造方法及功率半導體器件。電極包括電極主體和蓋板；電極主體設有間隔開的多個盲孔，盲孔的開口端位于電極主體的上表面，每個盲孔內設有一個毛細微管，并且盲孔內容納有冷卻介質；蓋板設置在電極主體的上表面上，以密封地覆蓋盲孔。通過用于功率半導體器件的電極、其制造方法及功率半導體器件，實現提高器件電極的傳熱效率，降低器件結殼熱阻，使得器件工作時芯片結溫更低，提升器件額定通流能力的目的。

技術研發人員：魏曉光,林仲康,唐新靈,代安琪,王亮,杜玉杰,石浩,郝煒,高佳敏
受保護的技術使用者：北京懷柔實驗室
技術研發日：
技術公布日：2024/9/23