CN205248251U - 大功率全压接式igbt多模架陶瓷管壳 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种大功率全压接式IGBT多模架陶瓷管壳，其包括管座以及位于管座上并与所述管座匹配连接的管盖；所述管座包括呈矩形状的阳极电极，在阳极电极的外缘封接有阳极应力环，在阳极应力环上设有陶瓷环；在陶瓷环的下部设有门极组件，门极组件包括位于陶瓷环内的内导电片以及导电连接体，导电连接体包括门极杆以及门极套管，所述门极杆从门极套管位于陶瓷环内的一端穿入，门极套管的另一端设有用于封堵门极套管的门极堵头，所述门极堵头位于陶瓷环外，且门极堵头将门极插片固定在门极套管位于陶瓷环外的端部。本实用新型结构紧凑，能有效提高压接式IGBT器件的单位面积功率，提高压接式IGBT器件的适应范围广，安全可靠。

Description

大功率全压接式IGBT多模架陶瓷管壳

技术领域

本实用新型涉及一种封装管壳，尤其是一种大功率全压接式IGBT多模架陶瓷管壳，属于IGBT器件封装的技术领域。

背景技术

IGBT（绝缘栅双极型晶体管）是由BJT（双极型三极管）和MOS（绝缘栅型场效应管）组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点，其广泛应用于工业、4C（通信、计算机、消费电子、汽车电子）、航空航天、国防军工等传统产业领域以及轨道交通、新能源、智能电网、新能源汽车等战略性新兴产业领域。采用IGBT进行功率变换，能够提高用电效率和质量，具有高效节能和绿色环保的特点，是解决能源短缺问题和降低碳排放的关键支撑技术，因此被称为功率变流产品的“CPU”、“绿色经济之核”。

IGBT模块按封装工艺可分为焊接式与压接式两类。焊接式指芯片由键合引线、焊层、母排电极通过焊接连接，并塑封，它由于采用单面散热，功率提高受到限制。压接式是类似全压接晶闸管式的直接压力接触，对管壳电极的制造精度、芯片厚度及压力均匀性要求高。压接式特点具有无焊层、免引线键合、双面散热和失效短路的特点。

压接式IGBT外部采用陶瓷管壳封装，内部采用许多独立子模组单元，按特定的比例和方式排布，每块芯片都安装在自己独立的塑料框架内，并通过上下钼片分别与集电极和发射极直接压力接触连接，栅极通过安装在塑料框架内的弹簧针连接。由此可见，管座内的铜电极（发射极）上各方片单元组成的平面必须具有很高的平整度、并且这一平面与管座外台面必须保证较高的平行度。

综上可知，一定面积内容纳小方块芯片数量越多，功率就越高，也越适合功率器件小型化发展的要求。如何提高现有压接式IGBT的单位面积功率，将成为进一步优化的方向。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种大功率全压接式IGBT多模架陶瓷管壳，其结构紧凑，能有效提高压接式IGBT器件的单位面积功率，提高压接式IGBT器件的适应范围广，安全可靠。

按照本实用新型提供的技术方案，所述大功率全压接式IGBT多模架陶瓷管壳，包括管座以及位于管座上并与所述管座匹配连接的管盖；所述管座包括呈矩形状的阳极电极，在所述阳极电极的外缘封接有同轴分布的阳极应力环，在所述阳极应力环上设有陶瓷环，所述陶瓷环与阳极电极呈同轴分布；

在所述陶瓷环的下部设有用于将阳极电极上IGBT器件的门极引出的门极组件，所述门极组件包括位于陶瓷环内的内导电片以及贯穿所述陶瓷环的导电连接体，所述导电连接体包括用于与内导电片电连接的门极杆以及允许所述门极杆嵌置的门极套管，所述门极杆从门极套管位于陶瓷环内的一端穿入，门极套管的另一端设有用于封堵门极套管的门极堵头，所述门极堵头位于陶瓷环外，且门极堵头将门极插片固定在门极套管位于陶瓷环外的端部。

所述内导电片在陶瓷环内呈竖直分布，门极插片的下方设有应力环插片，所述应力环插片与阳极应力环固定连接，且应力环插片与门极插片接触。

所述陶瓷环上设有阳极法兰，陶瓷环的外壁上设有若干圈凸环。

所述管盖包括呈矩形状的阴极电极以及同心封接在所述阴极电极外缘的阴极法兰。

所述阴极电极上设有阴极定位孔，在所述阳极电极上设有与所述阴极定位孔呈同轴分布的阳极定位孔。

本实用新型的优点：阳极电极、阴极电极均呈矩形状，且在陶瓷环的下部设置门极组件，从而能有效提高阳极电极上安装IGBT器件的数量，有效提高压接式IGBT器件的单位面积功率，提高适应范围，结构紧凑，安全可靠。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为图1的俯视图。

附图标记说明：1-管盖、1.1-阴极法兰、1.2-阴极电极、1.3-阴极定位孔、2-管座、2.1-阳极法兰、2.2-陶瓷环、2.3-阳极电极定位块、2.4-阳极应力环、2.5-内导电片、2.6-门极堵头、2.7-门极插片、2.8-门极套管、2.9-门极杆、2.10-应力环插片、2.11-阳极定位孔、2.12-陶瓷环套管穿孔、2.13-阳极电极以及2.14-凸环。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1和图2所示：为了能有效提高压接式IGBT器件的单位面积功率，提高压接式IGBT器件的适应范围广，本实用新型包括管座2以及位于管座2上并与所述管座2匹配连接的管盖1；所述管座2包括呈矩形状的阳极电极2.13，在所述阳极电极2.13的外缘封接有同轴分布的阳极应力环2.4，在所述阳极应力环2.4上设有陶瓷环2.2，所述陶瓷环2.2与阳极电极2.13呈同轴分布；

在所述陶瓷环2.2的下部设有用于将阳极电极2.13上IGBT器件的门极引出的门极组件，所述门极组件包括位于陶瓷环2.2内的内导电片2.5以及贯穿所述陶瓷环2.2的导电连接体，所述导电连接体包括用于与内导电片2.5电连接的门极杆2.9以及允许所述门极杆2.9嵌置的门极套管2.8，所述门极杆2.9从门极套管2.8位于陶瓷环2.2内的一端穿入，门极套管2.8的另一端设有用于封堵门极套管2.8的门极堵头2.6，所述门极堵头2.6位于陶瓷环2.2外，且门极堵头2.6将门极插片2.7固定在门极套管2.8位于陶瓷环2.2外的端部。

具体地，阳极电极2.13采用铜电极，阳极电极2.13上设有若干阳极电极定位块2.3，通过所述阳极电极定位块2.3能实现所需的IGBT器件的定位安装，阳极电极定位块2.3在阳极电极2.13上呈阵列状排布，阳极电极2.13呈矩形状，从而能扩大阳极电极定位块2.3的排布密度，能有效提高阳极电极2.13上封装IGBT器件的单位面积功率。阳极应力环2.4位于阳极电极2.13的外缘，且与所述阳极电极2.13呈同轴分布，陶瓷环2.2位于阳极应力环2.4上，为了与阳极电极2.13相适配，所述陶瓷环2.2也呈矩形，陶瓷环2.2的宽度大于阳极电极2.13的宽度。

在陶瓷环2.2一侧的下部设有陶瓷环套管穿孔2.12，所述陶瓷环套管穿孔2.12贯通陶瓷环2.2的侧壁，门极套管2.8呈横置状嵌置于所述陶瓷环套管穿孔2.12内。内导电片2.5在陶瓷环2.2内呈竖直分布，内导电片2.5的下部与门极杆2.9连接，门极杆2.9的一端穿入门极套管2.8内，门极杆2.9的另一端将内导电片2.5与门极套管2.8的端部紧密接触。为了确保管座2内的密闭性，在陶瓷环2.2外设有门极堵头2.6，门极堵头2.6的一端能穿入门极套管2.8内，门极堵头2.6的另一端能将门极插片2.7与门极套管2.8的端部紧密接触。具体实施时，内导电片2.5通过钎料与门极杆2.9、门极套管2.8焊接，门极堵头2.6、门极插片2.7与门极套管2.8也焊接固定，内导电片2.5与门极堵头2.6、门极插片2.7、门极套管2.8以及门极杆2.9相互电连接，从而形成所需的门极组件。

进一步地，门极插片2.7的下方设有应力环插片2.10，所述应力环插片2.10与阳极应力环2.4固定连接，且应力环插片2.10与门极插片2.7接触。

所述陶瓷环2.2上设有阳极法兰2.1，陶瓷环2.2的外壁上设有若干圈凸环2.14。

本实用新型实施例中，应力环插片2.10呈L型，应力环插片2.10与阳极应力环2.4固定，并与门极插片2.7接触，门极插片2.7也呈L型。阳极法兰2.1位于陶瓷环2.2的顶端，通过在陶瓷环2.2的外壁上设置凸环2.14能够增加爬电距离。

所述管盖1包括呈矩形状的阴极电极1.2以及同心封接在所述阴极电极1.2外缘的阴极法兰1.1。

本实用新型实施例中，为了与阳极电极2.13相适配，阴极电极1.2也呈矩形，阴极法兰1.1封接在阳极法兰1.2的外缘，阴极电极1.2通过阴极法兰1.1与阳极法兰2.1相接触，此时，阴极电极1.2的下部能嵌置于陶瓷环2.2内。具体实施时，所述阴极电极1.2上设有阴极定位孔1.3，在所述阳极电极2.13上设有与所述阴极定位孔1.3呈同轴分布的阳极定位孔2.11。阴极电极1.2上设置两个阴极定位孔1.3，阴极定位孔1.3位于阴极电极1.2的上表面，阳极电极2.13上也设置两个阳极定位孔2.11，所述阳极定位孔2.11位于阳极电极2.13的下表面，两阳极定位孔2.11与上方相应的阴极定位孔1.3呈同轴分布，从而能实现封装时的有效定位。

本实用新型阳极电极2.13、阴极电极1.2均呈矩形状，且在陶瓷环2.2的下部设置门极组件，从而能有效提高阳极电极2.13上安装IGBT器件的数量，有效提高压接式IGBT器件的单位面积功率，提高适应范围，结构紧凑，安全可靠。

Claims (5)

1.一种大功率全压接式IGBT多模架陶瓷管壳，包括管座（2）以及位于管座（2）上并与所述管座（2）匹配连接的管盖（1）；其特征是：所述管座（2）包括呈矩形状的阳极电极（2.13），在所述阳极电极（2.13）的外缘封接有同轴分布的阳极应力环（2.4），在所述阳极应力环（2.4）上设有陶瓷环（2.2），所述陶瓷环（2.2）与阳极电极（2.13）呈同轴分布；

在所述陶瓷环（2.2）的下部设有用于将阳极电极（2.13）上IGBT器件的门极引出的门极组件，所述门极组件包括位于陶瓷环（2.2）内的内导电片（2.5）以及贯穿所述陶瓷环（2.2）的导电连接体，所述导电连接体包括用于与内导电片（2.5）电连接的门极杆（2.9）以及允许所述门极杆（2.9）嵌置的门极套管（2.8），所述门极杆（2.9）从门极套管（2.8）位于陶瓷环（2.2）内的一端穿入，门极套管（2.8）的另一端设有用于封堵门极套管（2.8）的门极堵头（2.6），所述门极堵头（2.6）位于陶瓷环（2.2）外，且门极堵头（2.6）将门极插片（2.7）固定在门极套管（2.8）位于陶瓷环（2.2）外的端部。

2.根据权利要求1所述的大功率全压接式IGBT多模架陶瓷管壳，其特征是：所述内导电片（2.5）在陶瓷环（2.2）内呈竖直分布，门极插片（2.7）的下方设有应力环插片（2.10），所述应力环插片（2.10）与阳极应力环（2.4）固定连接，且应力环插片（2.10）与门极插片（2.7）接触。

3.根据权利要求1所述的大功率全压接式IGBT多模架陶瓷管壳，其特征是：所述陶瓷环（2.2）上设有阳极法兰（2.1），陶瓷环（2.2）的外壁上设有若干圈凸环（2.14）。

4.根据权利要求1所述的大功率全压接式IGBT多模架陶瓷管壳，其特征是：所述管盖（1）包括呈矩形状的阴极电极（1.2）以及同心封接在所述阴极电极（1.2）外缘的阴极法兰（1.1）。

5.根据权利要求4所述的大功率全压接式IGBT多模架陶瓷管壳，其特征是：所述阴极电极（1.2）上设有阴极定位孔（1.3），在所述阳极电极（2.13）上设有与所述阴极定位孔（1.3）呈同轴分布的阳极定位孔（2.11）。