专利名称：全压接式的大功率igbt多模架陶瓷管壳的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种全压接式的大功率IGBT多模架陶瓷管壳。特别 适合用做全压接式的大功率IGBT器件的封装外壳。属于大功率半导体器 件技术领域。
背景技术：
20世纪60年代后半期，电力电子器件及其在变频器应用中的进步，成 就了发达国家在70年代初第一次世界能源危机期间用变频调速实现节能事 业的大发展。作为绿色节能技术，在目前全球性能源短缺的大环境下，电 力电子技术在节能、机电一体化、减少环境污染、节省原材料、降低生产 成本和提高效率和质量方面均起十分重要的作用。最早的电力电子器件是 晶闸管。上个世纪50年代，美国通用电气公司实用新型的硅晶闸管问世， 标志着电力电子技术的开始，此后晶闸管的派生越来越多，功率越来越大， 性能日益完善。但是由于晶闸管本身工作频率较低(一般低于400Hz)，大 大限制了它的应用，此外，关断这些器件，需要强迫换相电路，使得整体 重量和体积增大，效率和可靠性降低。现代电力电子器件正在向大功率、 易驱动和高频化方向发展。IGBT是第三代电力电子器件中最具革命性的产 品，其性能经过几年的不断提高和改进，已成功地应用于高频(20kHZ以上)大功率领域。IGBT集功率晶体管GTR和功率场效应管MOSFET的优点 于一身，具有电压驱动、功耗小、开关速度高、饱和压降低、可耐高压和 大电流等特点。目前，IBGT封装的外壳是采用高性能塑料制造的模块结构件，在这种 封装的结构中，IGBT的芯片采用焊接的方法和导热不导电的BDC板焊接在 一起，其他的引出端均采用键合方法和外接口相连，这种封装结构，其工 艺制造相对要简单一些，但是散热的效果不理想。随着IGBT器件模块容量 的增加，如电力机车的变频器中采用的IGBT为3500A， 6500V，其散热成 为突出的技术瓶颈，为了提高散热效果，只好将器件模块做得很大。发明内容本实用新型的目的在于克服上述不足，提供一种既可以提高散热效果， 又可以将器件体积做得较小的全压接式的大功率IGBT多模架陶瓷管壳。本实用新型的目的是这样实现的 一种全压接式的大功率IGBT多模 架陶瓷管壳，包括大阳法兰、瓷环、小阳法兰、模架群、阴极插片和门极 引线管，所述大阳法兰、瓷环和小阳法兰上下叠合同心封接，模架群封接于小 阳法兰的中心孔内，所述模架群包含有若干个二极管芯片模架和多个IGBT芯片模架， 所述阴极插片插置于小阳法兰的外壁面上，所述门极引线管穿接于瓷环的壳壁上，门极引线管包括门极导电芯、 门极外套、门极密封罩、门极外插片和门极内插片，门极导电芯穿接于瓷环的壳壁上，门极导电芯外端露出瓷环外，门极导电芯内端置于瓷环内， 门极外套套置于门极导电芯上，门极密封罩封装于门极导电芯和门极外套 的外端，门极外插片套接于门极密封罩上，门极内插片向上套接于门极导 电芯内端。
本实用新型采用了瓷环为绝缘支架取代高性能塑料绝缘支架。并在陶
瓷环外表面烧结高温绝缘釉水，大幅提高器件耐压，目前最高可达6KV。
本实用新型采用多芯片组合封装，具有高精度，高气密性，因此可以 将器件体积做得较小，而散热效果还可以提高一倍，因此特别适合用做全 压接式的大功率IGBT器件的封装外壳。
本实用新型也对门极引线管进行了特殊设计，门极外套可以最大限度 的降低与瓷环的封接应力，保证与瓷环封接时具有高强度和高气密性。门 极导电芯可以保证门极承受较大的电压和电流，门极内插片便于门极驱动 的内连接，门极外插片可以便于门极驱动的外连接。
和普通晶闸管外壳一样。在本实用新型的大阳法兰顶部再加盖一个高 平整度电极盘，可以达到双面散热的目的。
图1为本实用新型全压接式的大功率IGBT多模架陶瓷管壳的俯视图。 图2为图1的A-A剖示图。 图3为图1的B-B剖示图。
图4为本实用新型的阴极插片和门极引线管与瓷环之间安装图。 图5为本实用新型的门极引线管结构示意图。图6为本实用新型的门极内插片示意图。
图中大阳法兰l、瓷环2、小阳法兰3、阴极插片4、模架群5、门 极外套6、门极外插片7、门极密封罩8、门极导电芯9、门极内插片IO, 二极管芯片模架5-l、 IGBT芯片模架5-2。
具体实施方式
参见图1-2，本实用新型涉及的全压接式的大功率IGBT多模架陶瓷管 壳，主要由大阳法兰l、瓷环2、小阳法兰3、模架群5、阴极插片4和门 极引线管组成。所述大阳法兰l、瓷环2和小阳法兰3上下叠合同心封接， 模架群5封接于小阳法兰3的中心孔内。各部件之间采用银铜焊料高温焊 接而成。所述模架群5包含有若干个二极管芯片模架5-1和多个IGBT芯 片模架5-2。 二极管芯片模架5-1和IGBT芯片模架5-2的数量可根据器件 需要承受电流大小决定。目前最多可在0130mm的圆盘上设计加工42个模 架，承受电流3000A。
参见图3-6，所述阴极插片4插置于小阳法兰3的外壁面上。所述门极 引线管穿接于瓷环2的壳壁上，门极引线管由门极导电芯9、门极外套6、 门极密封罩8、门极外插片7和门极内插片IO组成。门极导电芯9穿接于 瓷环2的壳壁上，门极导电芯9外端露出瓷环2夕卜，门极导电芯9内端置 于瓷环2内，门极外套6套置于门极导电芯9上，门极密封罩8封装于门 极导电芯9和门极外套6的外端，门极外插片7套接于门极密封罩8上， 门极内插片IO (图7)向上套接于门极导电芯9内端。
所述瓷环2采用95%氧化铝陶瓷环。本实用新型采用高精密加工技术制作而成。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"模架群外表最终电镀 2-7^的耐腐蚀半光亮镍，这种高精度的模架群兼具高导电，抗氧化，散热 好等特点，特别适合全压接式IGBT芯片的封装。
权利要求1、一种全压接式的大功率IGBT多模架陶瓷管壳，其特征在于所述管壳包括大阳法兰(1)、瓷环(2)、小阳法兰(3)、模架群(5)、阴极插片(4)和门极引线管，所述大阳法兰(1)、瓷环(2)和小阳法兰(3)上下叠合同心封接，模架群(5)封接于小阳法兰(3)的中心孔内，所述模架群(5)包含有若干个二极管芯片模架(5-1)和多个IGBT芯片模架(5-2)，所述阴极插片(4)插置于小阳法兰(3)的外壁面上，所述门极引线管穿接于瓷环(2)的壳壁上，门极引线管包括门极导电芯(9)、门极外套(6)、门极密封罩(8)、门极外插片(7)和门极内插片(10)，门极导电芯(9)穿接于瓷环(2)的壳壁上，门极导电芯(9)外端露出瓷环(2)外，门极导电芯(9)内端置于瓷环(2)内，门极外套(6)套置于门极导电芯(9)上，门极密封罩(8)封装于门极导电芯(9)和门极外套(6)的外端，门极外插片(7)套接于门极密封罩(8)上，门极内插片(10)向上套接于门极导电芯(9)内端。
2、 根据权利要求1所述的一种全压接式的大功率IGBT多模架陶瓷管 壳，其特征在于所述瓷环(2)采用95%氧化铝陶瓷环。
3、 根据权利要求1或2所述的一种全压接式的大功率IGBT多模架陶 瓷管壳，其特征在于在所述大阳法兰(l)顶部再加盖一个电极盘。
专利摘要本实用新型涉及一种全压接式的大功率IGBT多模架陶瓷管壳，适合用做全压接式的大功率IGBT器件的封装外壳。包括大阳法兰(1)、瓷环(2)、小阳法兰(3)、模架群(5)、阴极插片(4)和门极引线管，大阳法兰(1)、瓷环(2)和小阳法兰(3)上下叠合同心封接，模架群(5)封接于小阳法兰(3)的中心孔内，所述模架群(5)包含有若干个二极管芯片模架(5-1)和多个IGBT芯片模架(5-2)，所述阴极插片(4)插置于小阳法兰(3)的外壁面上，所述门极引线管穿接于瓷环(2)的壳壁上，门极引线管由门极导电芯(9)、门极外套(6)、门极密封罩(8)、门极外插片(7)和门极内插片(10)组成。本实用新型全压接式的大功率IGBT多模架陶瓷管壳，既可以提高散热效果，又可以将器件体积做得较小。
文档编号H01L23/08GK201134424SQ20082003204
公开日2008年10月15日 申请日期2008年3月12日 优先权日2008年3月12日
发明者峰 张, 徐宏伟, 耿建标 申请人:江阴市赛英电子有限公司