專利名稱：全壓接式的大功率igbt多模架陶瓷管殼的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種全壓接式的大功率IGBT多模架陶瓷管殼。特別 適合用做全壓接式的大功率IGBT器件的封裝外殼。屬于大功率半導(dǎo)體器 件技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
20世紀(jì)60年代后半期，電力電子器件及其在變頻器應(yīng)用中的進(jìn)步，成 就了發(fā)達(dá)國家在70年代初第一次世界能源危機(jī)期間用變頻調(diào)速實(shí)現(xiàn)節(jié)能事 業(yè)的大發(fā)展。作為綠色節(jié)能技術(shù)，在目前全球性能源短缺的大環(huán)境下，電 力電子技術(shù)在節(jié)能、機(jī)電一體化、減少環(huán)境污染、節(jié)省原材料、降低生產(chǎn) 成本和提高效率和質(zhì)量方面均起十分重要的作用。最早的電力電子器件是 晶閘管。上個(gè)世紀(jì)50年代，美國通用電氣公司實(shí)用新型的硅晶閘管問世， 標(biāo)志著電力電子技術(shù)的開始，此后晶閘管的派生越來越多，功率越來越大， 性能日益完善。但是由于晶閘管本身工作頻率較低(一般低于400Hz)，大 大限制了它的應(yīng)用，此外，關(guān)斷這些器件，需要強(qiáng)迫換相電路，使得整體 重量和體積增大，效率和可靠性降低?，F(xiàn)代電力電子器件正在向大功率、 易驅(qū)動(dòng)和高頻化方向發(fā)展。IGBT是第三代電力電子器件中最具革命性的產(chǎn) 品，其性能經(jīng)過幾年的不斷提高和改進(jìn)，已成功地應(yīng)用于高頻(20kHZ以上)大功率領(lǐng)域。IGBT集功率晶體管GTR和功率場效應(yīng)管MOSFET的優(yōu)點(diǎn) 于一身，具有電壓驅(qū)動(dòng)、功耗小、開關(guān)速度高、飽和壓降低、可耐高壓和 大電流等特點(diǎn)。目前，IBGT封裝的外殼是采用高性能塑料制造的模塊結(jié)構(gòu)件，在這種 封裝的結(jié)構(gòu)中，IGBT的芯片采用焊接的方法和導(dǎo)熱不導(dǎo)電的BDC板焊接在 一起，其他的引出端均采用鍵合方法和外接口相連，這種封裝結(jié)構(gòu)，其工 藝制造相對要簡單一些，但是散熱的效果不理想。隨著IGBT器件模塊容量 的增加，如電力機(jī)車的變頻器中采用的IGBT為3500A， 6500V，其散熱成 為突出的技術(shù)瓶頸，為了提高散熱效果，只好將器件模塊做得很大。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服上述不足，提供一種既可以提高散熱效果， 又可以將器件體積做得較小的全壓接式的大功率IGBT多模架陶瓷管殼。本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的 一種全壓接式的大功率IGBT多模 架陶瓷管殼，包括大陽法蘭、瓷環(huán)、小陽法蘭、模架群、陰極插片和門極 引線管，所述大陽法蘭、瓷環(huán)和小陽法蘭上下疊合同心封接，模架群封接于小 陽法蘭的中心孔內(nèi)，所述模架群包含有若干個(gè)二極管芯片模架和多個(gè)IGBT芯片模架， 所述陰極插片插置于小陽法蘭的外壁面上，所述門極引線管穿接于瓷環(huán)的殼壁上，門極引線管包括門極導(dǎo)電芯、 門極外套、門極密封罩、門極外插片和門極內(nèi)插片，門極導(dǎo)電芯穿接于瓷環(huán)的殼壁上，門極導(dǎo)電芯外端露出瓷環(huán)外，門極導(dǎo)電芯內(nèi)端置于瓷環(huán)內(nèi)， 門極外套套置于門極導(dǎo)電芯上，門極密封罩封裝于門極導(dǎo)電芯和門極外套 的外端，門極外插片套接于門極密封罩上，門極內(nèi)插片向上套接于門極導(dǎo) 電芯內(nèi)端。
本實(shí)用新型采用了瓷環(huán)為絕緣支架取代高性能塑料絕緣支架。并在陶
瓷環(huán)外表面燒結(jié)高溫絕緣釉水，大幅提高器件耐壓，目前最高可達(dá)6KV。
本實(shí)用新型采用多芯片組合封裝，具有高精度，高氣密性，因此可以 將器件體積做得較小，而散熱效果還可以提高一倍，因此特別適合用做全 壓接式的大功率IGBT器件的封裝外殼。
本實(shí)用新型也對門極引線管進(jìn)行了特殊設(shè)計(jì)，門極外套可以最大限度 的降低與瓷環(huán)的封接應(yīng)力，保證與瓷環(huán)封接時(shí)具有高強(qiáng)度和高氣密性。門 極導(dǎo)電芯可以保證門極承受較大的電壓和電流，門極內(nèi)插片便于門極驅(qū)動(dòng) 的內(nèi)連接，門極外插片可以便于門極驅(qū)動(dòng)的外連接。
和普通晶閘管外殼一樣。在本實(shí)用新型的大陽法蘭頂部再加蓋一個(gè)高 平整度電極盤，可以達(dá)到雙面散熱的目的。


圖1為本實(shí)用新型全壓接式的大功率IGBT多模架陶瓷管殼的俯視圖。 圖2為圖1的A-A剖示圖。 圖3為圖1的B-B剖示圖。
圖4為本實(shí)用新型的陰極插片和門極引線管與瓷環(huán)之間安裝圖。 圖5為本實(shí)用新型的門極引線管結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為本實(shí)用新型的門極內(nèi)插片示意圖。
圖中大陽法蘭l、瓷環(huán)2、小陽法蘭3、陰極插片4、模架群5、門 極外套6、門極外插片7、門極密封罩8、門極導(dǎo)電芯9、門極內(nèi)插片IO, 二極管芯片模架5-l、 IGBT芯片模架5-2。
具體實(shí)施方式
參見圖1-2，本實(shí)用新型涉及的全壓接式的大功率IGBT多模架陶瓷管 殼，主要由大陽法蘭l、瓷環(huán)2、小陽法蘭3、模架群5、陰極插片4和門 極引線管組成。所述大陽法蘭l、瓷環(huán)2和小陽法蘭3上下疊合同心封接， 模架群5封接于小陽法蘭3的中心孔內(nèi)。各部件之間采用銀銅焊料高溫焊 接而成。所述模架群5包含有若干個(gè)二極管芯片模架5-1和多個(gè)IGBT芯 片模架5-2。 二極管芯片模架5-1和IGBT芯片模架5-2的數(shù)量可根據(jù)器件 需要承受電流大小決定。目前最多可在0130mm的圓盤上設(shè)計(jì)加工42個(gè)模 架，承受電流3000A。
參見圖3-6，所述陰極插片4插置于小陽法蘭3的外壁面上。所述門極 引線管穿接于瓷環(huán)2的殼壁上，門極引線管由門極導(dǎo)電芯9、門極外套6、 門極密封罩8、門極外插片7和門極內(nèi)插片IO組成。門極導(dǎo)電芯9穿接于 瓷環(huán)2的殼壁上，門極導(dǎo)電芯9外端露出瓷環(huán)2夕卜，門極導(dǎo)電芯9內(nèi)端置 于瓷環(huán)2內(nèi)，門極外套6套置于門極導(dǎo)電芯9上，門極密封罩8封裝于門 極導(dǎo)電芯9和門極外套6的外端，門極外插片7套接于門極密封罩8上， 門極內(nèi)插片IO (圖7)向上套接于門極導(dǎo)電芯9內(nèi)端。
所述瓷環(huán)2采用95%氧化鋁陶瓷環(huán)。本實(shí)用新型采用高精密加工技術(shù)制作而成。模架群加工精度《0.05mm， 平整度《0.01mm，平行度《0.03mm，粗糙度Ra《0.8"模架群外表最終電鍍 2-7^的耐腐蝕半光亮鎳，這種高精度的模架群兼具高導(dǎo)電，抗氧化，散熱 好等特點(diǎn)，特別適合全壓接式IGBT芯片的封裝。
權(quán)利要求1、一種全壓接式的大功率IGBT多模架陶瓷管殼，其特征在于所述管殼包括大陽法蘭(1)、瓷環(huán)(2)、小陽法蘭(3)、模架群(5)、陰極插片(4)和門極引線管，所述大陽法蘭(1)、瓷環(huán)(2)和小陽法蘭(3)上下疊合同心封接，模架群(5)封接于小陽法蘭(3)的中心孔內(nèi)，所述模架群(5)包含有若干個(gè)二極管芯片模架(5-1)和多個(gè)IGBT芯片模架(5-2)，所述陰極插片(4)插置于小陽法蘭(3)的外壁面上，所述門極引線管穿接于瓷環(huán)(2)的殼壁上，門極引線管包括門極導(dǎo)電芯(9)、門極外套(6)、門極密封罩(8)、門極外插片(7)和門極內(nèi)插片(10)，門極導(dǎo)電芯(9)穿接于瓷環(huán)(2)的殼壁上，門極導(dǎo)電芯(9)外端露出瓷環(huán)(2)外，門極導(dǎo)電芯(9)內(nèi)端置于瓷環(huán)(2)內(nèi)，門極外套(6)套置于門極導(dǎo)電芯(9)上，門極密封罩(8)封裝于門極導(dǎo)電芯(9)和門極外套(6)的外端，門極外插片(7)套接于門極密封罩(8)上，門極內(nèi)插片(10)向上套接于門極導(dǎo)電芯(9)內(nèi)端。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全壓接式的大功率IGBT多模架陶瓷管 殼，其特征在于所述瓷環(huán)(2)采用95%氧化鋁陶瓷環(huán)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種全壓接式的大功率IGBT多模架陶 瓷管殼，其特征在于在所述大陽法蘭(l)頂部再加蓋一個(gè)電極盤。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種全壓接式的大功率IGBT多模架陶瓷管殼，適合用做全壓接式的大功率IGBT器件的封裝外殼。包括大陽法蘭(1)、瓷環(huán)(2)、小陽法蘭(3)、模架群(5)、陰極插片(4)和門極引線管，大陽法蘭(1)、瓷環(huán)(2)和小陽法蘭(3)上下疊合同心封接，模架群(5)封接于小陽法蘭(3)的中心孔內(nèi)，所述模架群(5)包含有若干個(gè)二極管芯片模架(5-1)和多個(gè)IGBT芯片模架(5-2)，所述陰極插片(4)插置于小陽法蘭(3)的外壁面上，所述門極引線管穿接于瓷環(huán)(2)的殼壁上，門極引線管由門極導(dǎo)電芯(9)、門極外套(6)、門極密封罩(8)、門極外插片(7)和門極內(nèi)插片(10)組成。本實(shí)用新型全壓接式的大功率IGBT多模架陶瓷管殼，既可以提高散熱效果，又可以將器件體積做得較小。
文檔編號H01L23/08GK201134424SQ20082003204
公開日2008年10月15日 申請日期2008年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月12日
發(fā)明者峰 張, 徐宏偉, 耿建標(biāo) 申請人:江陰市賽英電子有限公司