專利名稱：門極換流晶閘管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種門極換流晶閘管。
背景技術(shù)：
集成門極換流晶閘管(Intergrated Gate Commutated Thyristors, IGCT) 是一種用于電力電子裝置中的全控型電力半導(dǎo)體器件。它是由門極換流 晶閘管(GCT,也稱為門控晶閘管)與門極控制單元一體化連接構(gòu)成的 器件。通常情況下，門極控制單元位于印刷電路板上，GCT通過印刷電 路板上的接口電路與門極控制單元實現(xiàn)連接。
在公開號為CN1292150A的中國專利申請文件中，公開了 一種低電感 控制的門控晶閘管。圖1為所述的中國專利申請文件所公開的門控晶閘管 的其中 一 個實施例的橫截面圖。
請參考圖1 ，該門控晶閘管包括外殼30以及設(shè)置于外殼30中的半導(dǎo)體 襯底31,半導(dǎo)體襯底31置于兩個鉬圓片32之間。在所述外殼30中還設(shè)置 有一個陽極33、 一個陰極34和一個環(huán)形門極引線35,該門極引線35突出 于所述外殼30。其中，環(huán)形輔助陰極引線36用來接通一個輔助陰極，該 輔助引線36突出于外殼30。
為了將圖1所示的門控晶閘管與圖2所示的印刷電路板1上的控制電 路連接，在印刷電路板上設(shè)置有安裝孔，該安裝孔可以由兩個半圓形槽 IO，組成，在該半圓形槽10，周圍的電路板1的表面設(shè)置有金屬化的接觸面 11 (接觸電極)和定位孔13。連接時，晶閘管3插入所述的安裝孔中，使 門極引線35與輔助陰極引線36分別與所述安裝孔邊緣兩側(cè)的印刷電路板 l上的接觸面連接，從而使得門控晶閘管與印刷電路板l上的控制電路(例 如門極控制單元)2連接。
板1的安裝孔10的內(nèi)直徑，門控晶閘管需要通過旋轉(zhuǎn)方式旋入所述安裝 孔，或者將門控晶閘管安裝后，再將所述兩個半圓形槽10，對接；這使得
上述門控晶閘管與印刷電路板的組裝較為復(fù)雜，且不易維護。在組裝或 拆卸時也容易損壞門控晶閘管的門極引線和/或輔助陰極引線。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種門極換流晶閘管，本發(fā)明的門極換流晶閘管易于與 印刷電路板組裝，且使得門控晶閘管與印刷電路板組成的器件易于維 護，在組裝或拆卸時也不易損壞門控晶閘管的門極引線和/或輔助陰極 引線。
本發(fā)明提供的一種門極換流晶閘管，包括陽極端、陰極端、所述陽
極端和陰極端之間的管殼以及由所述管殼外壁引出的門極引線；所述門 極引線具有與印刷電^各板連接的安裝面；其中，還包括由所述管殼外壁 引出的且與所述陰極端電連接的陰極引線；所述陰極引線具有與印刷電 路板連接的安裝面；且在所述門極換流晶閘管安裝于印刷電路板上時， 所述陰極引線的安裝面與所述門極引線的安裝面位于印刷電路板的同 側(cè)。
可選的，所述陰極引線具有與所述門極引線的安裝面共面的安裝面。
可選的，還包括位于所述管殼側(cè)壁的靠近陽極端的端部、且伸出所 述管殼側(cè)壁的焊接裙邊；
所述陰極引線與所述門極引線的端部未伸出所述焊接裙邊最外側(cè) 之外。
可選的，所述管殼呈圓筒形；
所述門極引線沿垂直于管殼外壁的方向引出，并向外延伸；
所述陰極引線由所述管殼外壁引出后向接近所述門極引線的安裝 面所在平面的方向彎折，并在與所述門極引線的安裝面所在平面交界處 向遠(yuǎn)離所述管殼方向彎折。
可選的，所述管殼呈圓筒形；
所述陰極引線沿垂直于管殼外壁的方向引出，并向外延伸；
所述門極引線由所述管殼外壁引出后向接近所述陰極引線的安裝面所在平面的方向彎折，并在與所述陰極引線的安裝面所在平面交界處 向遠(yuǎn)離所述管殼方向彎折。
可選的，所述門極引線和陰極引線由所述管殼外壁引出后相向彎 折，并在所述門極引線和陰極引線與管殼外壁交界之間的任意位置向遠(yuǎn) 離所述管殼的方向彎折。
可選的，所述門極引線的安裝面和陰極引線的安裝面呈半圓環(huán)形對 稱分布于所述管殼外壁。
可選的，所述門極引線的安裝面和陰極引線的安裝面在沿環(huán)繞管殼
方向纟皮分成復(fù)數(shù)個扇l炎和切口 ；
所述門極引線的扇段和陰極引線的扇段分別嵌入陰極引線和門極
引線的切口中，形成交錯排布；
相鄰的門極引線的扇段和陰極引線的扇段之間未接觸。
可選的，所述扇—歐的形狀為矩形、梯形或扇形。
可選的，所述門極引線和陰極引線端部的輪廓線為多邊形、圓形或 橢圓形。
可選的，在所述門極引線的安裝面和陰極引線的安裝面上具有定位孔。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明上述技術(shù)方案的其中 一個至少具有以下優(yōu)
點
門極換流晶閘管陰極引線與門極引線在引出管殼之后，具有如下的 分布該分布使所述門極換流晶閘管安裝于印刷電路板之后，所述門極 引線的安裝面與陰極引線的安裝面位于印刷電路板的同側(cè)；也即所述的 安裝面能夠直接貼附于印刷電路板上的相應(yīng)的接觸電極上；以這種方式 設(shè)計的陰極引線與門極引線可簡化門極換流晶閘管與印刷電路板的安 裝步驟，并使后續(xù)的維護與拆卸更加容易。
上述技術(shù)方案的其中 一個至少具有以下優(yōu)點
邊最外側(cè)之外；使該門極換流晶閘管在封裝時能夠兼容可沖入氮氣保護
的冷壓焊管殼封裝方案，使制造成本下降。
上述技術(shù)方案的其中 一個至少具有以下優(yōu)點
門極換流晶閘管的陰極引線由管殼引出后，向門極引線的安裝面方 向彎折，使得陰極引線的安裝面遠(yuǎn)離陰極端，這可使在所述門極換流晶 閘管在安裝于印刷電路板后，陰極端可突出所述印刷電路板所在表面之
外，便于該陰極端端面與散熱裝置直接和充分接觸，有利于散熱，可提 高半導(dǎo)體芯片工作的穩(wěn)定性。
圖1為現(xiàn)有的一種門控晶閘管的橫截面圖示意圖2為現(xiàn)有的一種具有控制電路的用于安裝圖1所示的門控晶閘管 的印刷電路板的俯視圖3和圖4為本發(fā)明的門極換流晶閘管的第一實施例的軸側(cè)圖5為本發(fā)明的門極換流晶閘管的第一實施例的剖面示意圖6為本發(fā)明的門極換流晶閘管的第二實施例的剖面示意圖7為本發(fā)明的門極換流晶閘管的第三實施例的剖面示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
做詳細(xì)的說明。
在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是 本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實施，本領(lǐng)域技術(shù)人員 可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公 開的具體實施的限制。
其次，本發(fā)明利用示意圖進(jìn)行詳細(xì)描述，在詳述本發(fā)明實施例時， 為便于說明，表示結(jié)構(gòu)的剖面圖會不依一般比例作局部放大，而且所述 示意圖只是實例，其在此不應(yīng)限制本發(fā)明保護的范圍。此外，在實際制 作中應(yīng)包含長度、寬度及深度的三維空間尺寸。
實施例一
圖3和圖4為本發(fā)明的門極換流晶閘管的第一實施例的軸側(cè)圖。圖
5為本發(fā)明的門極換流晶閘管的第 一 實施例的剖面示意圖。
請參考圖3、 4和圖5,門極換流晶閘管100包括陽極端103、陰極 端101以及所述陽極端103和陰極端101之間的管殼105。門極換流晶 閘管100還包括位于所述管殼105側(cè)壁的靠近陽極端103的端部、且伸 出所述管殼105側(cè)壁的焊接裙邊104;在所述陽極端103、陰極端101 和管殼105之間具有半導(dǎo)體芯片113。
在本實施例中，所述的陽極端103和陰極端101分別位于所述半導(dǎo) 體芯片113兩個相對的端部，并與所述的半導(dǎo)體芯片113電連接。
所述陽^l端103和陰才及端101具有圓形端面，通過增大該端面的面 積，可以提高散熱能力。
所述管殼105呈圓筒形，環(huán)繞于所述半導(dǎo)體芯片113的側(cè)壁。通過 所述陽極端103、陰極端101以及管殼105將所述半導(dǎo)體芯片113密封。
所述管殼105為絕緣材料，例如可以是陶瓷材料。所述管殼105可 以具有平滑或粗糙的表面；在其上也可以具有梳狀凸起107。所述梳狀 凸起107可用于延長爬電距離，提高安全系數(shù)。
當(dāng)然，所述的陽極端103、陰極端101、半導(dǎo)體芯片113以及管殼 105并不限于上述的形狀、分布和結(jié)構(gòu)，其也可以是其它形式，這里不 再——描述。
在所述陽極端103和陰極端IOI之間的管殼105中引出有門極引線 111和陰極引線109。所述門極引線111 一端連接至半導(dǎo)體芯片113,另 一端延伸出所述管殼105。所述門極引線111具有與印刷電路板連接的 安裝面112。該安裝面112用于與印刷電路板上相應(yīng)的接觸電極相接觸。
所述陰極引線109與所述陰極端101連接，該陰極端109也具有與 印刷電路板連接的安裝面110。該安裝面110用于與印刷電路板上相應(yīng) 的接觸電極相接觸。
所述陰極引線109與所述門極引線111在引出所述管殼105之后， 具有如下的分布該分布使所述門極換流晶閘管IOO安裝于印刷電路板
之后，所述門極引線111的安裝面112與陰極引線109的安裝面IIO位 于印刷電路板的同側(cè)。也即所述安裝面112與IIO能夠直接貼附于印刷 電路板上相應(yīng)的接觸電極上。以這種方式設(shè)計的陰極引線109與門極虧1 線111可簡化安裝步驟，并使后續(xù)的維護與更換更加容易。
例如，在本實施例中，所述門極引線111沿垂直于管殼105的外壁 的方向引出后，向外延伸。所述陰極引線109由所述的管殼105外壁引 出后，向接近于所述門極引線111的安裝面112所在平面方向的方向彎 折，彎折角度小于或等于90度，并在與所述安裝面112所在平面交界 處向遠(yuǎn)離所述管殼105外壁的方向彎折。
所述門極引線111的安裝面112和陰極引線109的安裝面109在環(huán) 繞管殼105的方向被分成復(fù)數(shù)個扇段和切口 ，如圖3和圖4所示。例如 本實施例中扇段數(shù)為30個，當(dāng)然還可以是其它數(shù)目。所述扇段可以均 勻分布，也可以隨機分布。所述扇段的形狀可以是矩形、梯形或扇形。 設(shè)計所述扇段形狀以及分布時，要盡可能的增大如圖5中所示的安裝面 112和109的面積，從而減小門極引線111與陰極引線109在與印刷電 路板安裝后的接觸電阻，并減小接口處的分布電感。
請繼續(xù)參考圖3和圖4，所述門極引線111的扇段和陰極引線109 的扇段分別嵌入陰極引線109的切口和門極引線111的切口中，形成交 錯分布。當(dāng)然，也可以一個切口中有多于一個的扇段，這里不再詳述。 但相鄰的門極引線111的扇段和陰極引線109的扇段之間未接觸，以防 止門極引線111和陰極引線109短路。
本實施例中，所述的門極引線111的扇段和陰極引線109的扇段環(huán) 繞在管殼105外壁周圍，其端部的輪廓線可以為多邊形、圓形或橢圓形。 安裝面112和IIO平面朝向基本相同，并基本處于一個平面之內(nèi)，例如， 朝向可以相同，安裝面112與IIO共面，如圖5所示。
當(dāng)然，所述安裝面112和IIO也容許在誤差范圍內(nèi)或由于其它原因 未處于同一平面，但應(yīng)當(dāng)滿足在將門極換流晶閘管IOO安裝于印刷電路 板時，安裝面112和110位于印刷電路板的同側(cè)這一條件。
此外，所述陰極引線109與所述門極引線111的端部可以不伸出所
述焊接裙邊104最外側(cè)之外；例如，本實施例中，所述端部未伸出所述 梳狀凸起107之外。這一設(shè)置可使該門極換流晶閘管在封裝時能夠兼容 可沖入氮氣保護的冷壓焊管殼封裝方案，使制造成本下降。沖入的氮氣 可保障半導(dǎo)體芯片113的可靠性。
此夕卜，在所述門極引線111和/或陰極引線109的扇段上還可以具有 定位孔114,請參考圖3。所述定位孔114用于插入定位銷，在該門極 換流晶閘管IOO安裝于印刷電路板時，使門極引線111和陰極引線109 與相應(yīng)的印刷電路板上的接觸電極對準(zhǔn)，可防止門極換流晶閘管的旋轉(zhuǎn) 造成錯位，而使門極引線111和陰極引線109與接觸電極反接而損壞。 此外，該定位孔114中還可以插入固定銷，在定位的同時，使得門極換 流晶閘管IOO可固定于印刷電路板。
此夕卜，所述門極引線111的安裝面112和陰極引線109的安裝面110 也可呈半圓環(huán)形對稱分布于所述管殼105外壁，所述陰極引線109與門 極引線111之間有間隙。該設(shè)計可提高陰極引線109與門極引線111安 裝面112和110的面積，有利于減少接觸電阻。此外，也使門極換流晶 閘管IOO與印刷電路板的安裝時對準(zhǔn)精度降低，安裝和維護更加容易。 此外，相對于多個扇段的門極引線111和陰極引線109，該面積增大， 可提高門極引線111和陰極引線109的強度，不宜損壞門極換流晶閘管 100。
上述的實施例的門極換流晶閘管100,在陰極引線109由所述管殼 105引出后，向門極引線111的安裝面方向彎折，使得陰極引線109的 安裝面IIO遠(yuǎn)離陰極端，這可使在所述門極換流晶閘管IOO在安裝于印 刷電路板后，陰極端101可突出所述印刷電路板所在表面之外，便于該 陰極端101端面與散熱裝置直接和充分接觸，有利于散熱，可提高半導(dǎo) 體芯片113工作的穩(wěn)定性。
當(dāng)然，所述的陰極引線109和門極引線111由所述管殼105引出后 的彎折形狀可不限于實施例一所述的方式，還可以由其它方式，如下面 的實施例二和實施例三所描述的那樣。
實施例二請參考圖6，所述陰極引線109可沿垂直于管殼105外壁的方向引 出，并向外延伸；
所述門極引線111由所述管殼105外壁引出后向接近所述陰極引線 109的安裝面110的方向彎折，并在與所述陰;f及引線109的安裝面110 所在平面交界處向遠(yuǎn)離所述管殼105方向彎折。
該實施例二的門極換流晶閘管的其它方面與實施例一相同，這里不 再詳細(xì)描述。
實施例三
請參考圖7,所述門極引線111和陰極引線109由所述管殼105外 壁引出后相向彎折，并在所述門極引線111與陰極引線109與管殼105 外壁交界之間的任意位置向遠(yuǎn)離所述管殼195的方向彎折。
該實施例三的門極換流晶閘管的其它方面與實施例 一相同，這里不 再詳細(xì)描述。
應(yīng)當(dāng)說明的是，上述的實施例中對一些細(xì)節(jié)的描述不應(yīng)當(dāng)成為對權(quán) 利要求的范圍的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)上述實施例的教導(dǎo)可做出適 當(dāng)?shù)男薷?、刪除、變更和替換。例如，所述的門極引線111和陰極引線 109由所述管殼105引出后的形狀可不限于上述實施例所述的方式，還 可以有其它方式，只要引出后的形狀能夠滿足在該門極換流晶閘管安裝 于印刷電路板上時，門極引線和陰極引線的安裝面位于印刷電路板的同 側(cè)的方式均應(yīng)包含在本發(fā)明的權(quán)利要求的保護范圍之內(nèi)。
本發(fā)明雖然以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定本發(fā)明， 任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以做出可能 的變動和修改，因此本發(fā)明的保護范圍應(yīng)當(dāng)以本發(fā)明權(quán)利要求所界定的 范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1、一種門極換流晶閘管，包括陽極端(103)、陰極端(101)、所述陽極端(103)和陰極端(101)之間的管殼(105)以及由所述管殼(105)外壁引出的門極引線(111)；所述門極引線(111)具有與印刷電路板連接的安裝面(112)；其特征在于還包括由所述管殼(105)外壁引出的且與所述陰極端(101)電連接的陰極引線(109)；所述陰極引線(109)具有與印刷電路板連接的安裝面(110)；且在所述門極換流晶閘管安裝于印刷電路板上時，所述陰極引線(109)的安裝面(110)與所述門極引線(111)的安裝面(112)位于印刷電路板的同側(cè)。
2、 如權(quán)利要求1所述的門極換流晶閘管，其特征在于所述陰極 引線(109)具有與所述門極引線(111)的安裝面(112)共面的安裝 面(110)。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的門極換流晶閘管，其特征在于還包 括位于所述管殼(105)側(cè)壁的靠近陽極端(103)的端部、且伸出所述 管殼(105 )側(cè)壁的焊接裙邊(104 );所述陰極引線(109)與所述門極引線(111)的端部未伸出所述焊 接裙邊(104)最外側(cè)之外。
4、 如權(quán)利要求1所述的門極換流晶閘管，其特征在于所述管殼 (105)呈圓筒形；所述門極引線(111)沿垂直于管殼(105)外壁的方向引出，并向 外延伸；所述陰極引線(109)由所述管殼(105)外壁引出后向接近所述門 極引線(111)的安裝面(112)所在平面的方向彎折，并在與所述門極 引線(111)的安裝面(112)所在平面交界處向遠(yuǎn)離所述管殼(105) 方向彎折。
5、 如權(quán)利要求1所述的門極換流晶閘管，其特征在于所述管殼 (105)呈圓筒形；所述陰極引線(109)沿垂直于管殼(105)外壁的方向引出，并向 外延伸；所述門極引線(111)由所述管殼(105)外壁引出后向接近所述陰 極引線(109)的安裝面(110)所在平面的方向彎折，并在與所述陰極 引線(109)的安裝面(110)所在平面交界處向遠(yuǎn)離所述管殼(105) 方向彎折。
6、 如權(quán)利要求1所述的門極換流晶閘管，其特征在于所述門極 引線(111)和陰極引線(109)由所述管殼(105)外壁引出后相向彎 折，并在所述門極引線(111)和陰極引線(109)與管殼(105)外壁 交界之間的任意位置向遠(yuǎn)離所述管殼(105)的方向彎折。
7、 如權(quán)利要求4或5或6所述的門極換流晶閘管，其特征在于 所述門極引線(111 )的安裝面(112 )和陰極引線(109 )的安裝面(110 ) 呈半圓環(huán)形對稱分布于所述管殼外壁。
8、 如權(quán)利要求4或5或6所述的門極換流晶閘管，其特征在于 所述門極引線(111 )的安裝面(112)和陰極引線(109)的安裝面(110) 在沿環(huán)繞管殼(105)方向被分成復(fù)數(shù)個扇段和切口；所述門極引線(111)的扇段和陰極引線(109)的扇段分別嵌入陰 極引線(109)和門極引線(111)的切口中，形成交錯排布；相鄰的門極引線(111)的扇段和陰極引線(109)的扇段之間未接觸。
9、 如權(quán)利要求8所述的門極換流晶閘管，其特征在于所述扇段 的形狀為矩形、梯形或扇形。
10、 如權(quán)利要求8所述的門極換流晶閘管，其特征在于所述門極 引線(111 )和陰極引線(109)端部的輪廓線為多邊形、圓形或橢圓形。
11、 如權(quán)利要求8所述的門極換流晶閘管，其特征在于在所述門 極引線(111)的安裝面(112)和陰極引線(109)的安裝面(110)上 具有定位孔。
全文摘要
一種門極換流晶閘管，包括陽極端(103)、陰極端(101)、所述陽極端(103)和陰極端(101)之間的管殼(105)以及由所述管殼(105)外壁引出的門極引線(111)；所述門極引線(111)具有與印刷電路板連接的安裝面(112)；其特征在于，還包括由所述管殼(105)外壁引出的且與所述陰極端(101)電連接的陰極引線(109)；所述陰極引線(109)具有與印刷電路板連接的安裝面(110)；且在所述門極換流晶閘管安裝于印刷電路板上時，所述陰極引線(109)的安裝面(110)與所述門極引線(111)的安裝面(112)位于印刷電路板的同側(cè)。本發(fā)明的門極換流晶閘管易于與印刷電路板組裝，且使得門控晶閘管與印刷電路板組成的器件易于維護。
文檔編號H01L29/66GK101355072SQ20081021565
公開日2009年1月28日 申請日期2008年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月8日
發(fā)明者明 張, 彭華文, 李繼魯, 誼 蔣, 昌 鄒, 陳芳林 申請人:株洲南車時代電氣股份有限公司