CN104183556A - 一种全压接式绝缘栅双极晶体管器件 - Google Patents

一种全压接式绝缘栅双极晶体管器件 Download PDF

Info

Publication number
CN104183556A
CN104183556A CN 201310195328 CN201310195328A CN104183556A CN 104183556 A CN104183556 A CN 104183556A CN 201310195328 CN201310195328 CN 201310195328 CN 201310195328 A CN201310195328 A CN 201310195328A CN 104183556 A CN104183556 A CN 104183556A
Authority
CN
Grant status
Application
Patent type
Prior art keywords
bipolar transistor
gate bipolar
insulated gate
chip
crimp
Prior art date
Application number
CN 201310195328
Other languages
English (en)
Inventor
韩荣刚
张朋
刘文广
苏莹莹
金锐
于坤山
Original Assignee
国家电网公司
国网智能电网研究院
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date

Links

Abstract

本发明涉及一种新型全压接式封装的绝缘栅双极晶体管器件。该器件包括芯片(1)、与所述芯片(1)轴向垂直、依次对称设置在芯片(1)上下的辅助件(2)和接触电极(3);对称接触电极(3)通过外壳(4)相互连接,所述辅助件(2)上设有金属盖(5)。该器件通过所述金属盖(5)可以消除全压接式器件长期使用存在的结构隐患,提高了器件的可靠性。

Description

一种全压接式绝缘栅双极晶体管器件

技术领域

:

[0001] 本发明涉及一种绝缘栅双极晶体管器件,更具体讲及一种新型全压接式封装的绝缘栅双极晶体管器件。

背景技术

:

[0002]绝缘栅双极晶体管(InsulatedGateBipolarTransistor, IGBT)自 1986 年开始正式生产并逐渐系列化以来,在工业控制、机车牵引和电力系统等大功率领域的得到了广泛使用及推广,而其封装质量及可靠性一直是人们着力解决的问题。

[0003] 大功率IGBT器件通常有两种形式,一种是底板绝缘模块式,该器件由底板,覆铜陶瓷基板,绝缘外壳等组成,芯片背面通过焊料与陶瓷覆铜面焊接,正面通过键合线连接到陶瓷覆铜面,陶瓷覆铜面通过刻蚀形成连接正负电极的不同区域。作为非气密性封装,模块内部通过灌注硅凝胶或环氧树脂等绝缘材料来隔离芯片与外界环境(水,气,灰尘)的接触。

[0004] 另外一种为GTO类,平板压接式封装器件,该器件由陶瓷管壳及铜电极组成,芯片与电极通过压力接触。而全压接IGBT封装结构由上下电极配合多层材料与硅片实现全压接式接触,消除了因焊接疲劳导致的器件失效。与传统IGBT模块使用绑定线作为电极引出方式相比,双面压力接触可实现双面散热,有效提高器件的工作温度。

发明内容

:

[0005] 本发明的目的是提供一种全压接式绝缘栅双极晶体管器件,该器件可以消除全压接式器件长期使用存在的结构隐患。

[0006] 为实现上述目的,本发明采用以下技术方案:一种全压接式绝缘栅双极晶体管器件,该器件包括芯片(I)、与所述芯片(I)轴向垂直、依次对称设置在芯片(I)上下的辅助件

(2)和接触电极(3);对称接触电极(3)通过外壳(4)相互连接,所述芯片(I)为硅片,所述辅助件(2)上设有金属盖(5)。

[0007] 本发明提供的一种全压接式绝缘栅双极晶体管器件,所述金属盖(5)包括底面和垂直底面四周的侧盖。

[0008] 本发明提供的一种全压接式绝缘栅双极晶体管器件,所述金属盖(5)底面大小与所述辅助件(2)大小相同。

[0009] 本发明提供的另一优选的一种全压接式绝缘栅双极晶体管器件,所述金属盖(5)侧盖的高度为0.5-2mm,每个侧盖的长度小于或等于与该侧盖连接的所述底面边的长度。

[0010] 本发明提供的再一优选的一种全压接式绝缘栅双极晶体管器件,所述金属盖(5)位于所述芯片(I)与所述辅助件(2)之间。

[0011] 本发明提供的又一优选的一种全压接式绝缘栅双极晶体管器件,所述金属盖(5)材料为高电导率,低硬度,高延展性单质金属或合金。

[0012] 本发明提供的又一优选的一种全压接式绝缘栅双极晶体管器件,所述金属盖(5)材料为纯银。

[0013] 本发明提供的又一优选的一种全压接式绝缘栅双极晶体管器件,所述芯片(I)为至少一个缘栅双极晶体管。

[0014] 本发明提供的又一优选的一种全压接式绝缘栅双极晶体管器件,所述芯片(I)为至少一个续流二极管或快恢复二极管。

[0015] 本发明提供的又一优选的一种全压接式绝缘栅双极晶体管器件,外壳(4)为气密性组件。

[0016] 由于采用了上述技术方案,本发明得到的有益效果是:

[0017] 1、本发明中在芯片及辅助结构件间增加金属盖,填充因高硬度材料芯片和辅助件间因为平面度差异,翘曲,变形造成的空隙,有效消除因点接触造成的电流密度不均,保证大电流能在芯片有效导电区内均匀流过,提高了器件的可靠性;

[0018] 2、本发明中金属盖亦作为缓冲层,优化了芯片与辅助件间的刚性接触模式,保护了芯片表面氧化层在压力接触时不会受损,提高了器件长期使用的可靠性;

[0019] 3、本发明中金属盖为纯银薄片,具有高电导率,低硬度,高延展性,使得金属盖与芯片刚性接触的优化效果更好;

[0020] 4、本发明的器件可以消除全压接式器件长期使用存在的结构隐患;

[0021] 5、本发明中金属盖与芯片阴阳电极间为压力接触,非焊接或烧结方式连接,实现双面散热,有效提高器件的工作温度;

[0022] 6、本发明中外壳为气密性组件,使得IGBT的封装结构在使用时减少外界环境带来的破坏。

附图说明

[0023] 图1为传统压接式IGBT器件结构示意图;

[0024] 图2为本发明的全压接式IGBT器件结构示意图;

[0025] 图3为本发明的金属盖结构示意图;

[0026] 图4为本发明的金属盖结构示意图;

[0027] 其中,1-芯片,2-辅助件,3-接触电极,4_外壳,5-金属盖。

具体实施方式

[0028] 下面结合实施例对发明作进一步的详细说明。

[0029] 实施例1:如图2-3所示,本例的发明的全压接式封装的IGBT器件是多层材料组合的垂直结构,该器件包括芯片(I)、与所述芯片(I)轴向垂直、依次对称设置在芯片(I)上下的辅助件(2)和接触电极(3);所述芯片(I)为硅片,所述辅助件(2)为钥片;对称接触电极(3)通过外壳(4)相互连接,所述辅助件(2)上设有金属盖(5)。所述金属盖(5)位于所述芯片(I)与所述辅助件(2)之间,金属盖(5)为薄片状,其长和宽的尺寸较辅助件(2)的长和宽的尺寸大0.5〜2_,四周边缘可折弯,通过折弯夹具将四边折起,形成底面和垂直底面四周的侧盖,其底面大小与所述辅助件(2)大小相同。所述金属盖(5)侧盖的高度为0.5〜2mm,如图3、4所示,所述金属盖(5)侧盖的长度可以与其连接的所述底面的边的长度相同或者小于其边长;然后将金属盖(5)通过四个侧盖套在辅助件(2)上,金属盖(5)与芯片阴阳电极间为压力接触,非焊接或烧结方式连接。当外部施加紧固力到接触电极(3)上时,金属盖(5)在压力作用下沿芯片表面延展,填充了因芯片(I)和辅助件(2)因平面度差异造成的空隙。同时,金属盖(5)的材料为高电导率,低硬度,高延展性单质金属或合金,通常为纯银薄片,由于其低硬度的特点,避免了辅助件(2)与芯片(I)间的刚性接触。提高了长期使用可靠性。

[0030] 所述金属盖(5)包括所述芯片(I)可以为至少一个缘栅双极晶体管或者至少一个续流二极管或者快恢复二极管,芯片(I)的材料主要是硅,而所述辅助件(2)材料为钥片,所述外壳(4)为气密性组件。

[0031] 最后应该说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制,尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明,所属领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换,而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换,其均应涵盖在本权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种全压接式绝缘栅双极晶体管器件,该器件包括芯片(I)、与所述芯片(I)轴向垂直、依次对称设置在芯片(I)上下的辅助件(2)和接触电极(3);对称接触电极(3)通过外壳(4)相互连接,所述芯片(I)为硅片,其特征在于:所述辅助件(2)上设有金属盖(5)。
2.如权利要求1所述的一种全压接式绝缘栅双极晶体管器件,其特征在于:所述金属盖(5)包括底面和垂直底面四周的侧盖。
3.如权利要求2所述的一种全压接式绝缘栅双极晶体管器件,其特征在于:所述金属盖(5)底面大小与所述辅助件(2)大小相同。
4.如权利要求3所述的一种全压接式绝缘栅双极晶体管器件,其特征在于:所述金属盖(5)侧盖的高度为0.5-2mm,每个侧盖的长度小于或等于与该侧盖连接的所述底面边的长度。
5.如权利要求1-4任意一项所述的一种全压接式绝缘栅双极晶体管器件,其特征在于:所述金属盖(5 )位于所述芯片(I)与所述辅助件(2 )之间。
6.如权利要求5所述的一种全压接式绝缘栅双极晶体管器件,其特征在于:所述金属盖(5)材料为高电导率,低硬度,高延展性单质金属或合金。
7.如权利要求1所述的一种全压接式绝缘栅双极晶体管器件,其特征在于:所述金属盖(5)材料为纯银。
8.如权利要求1所述的一种全压接式绝缘栅双极晶体管器件,其特征在于:所述芯片(O为至少一个缘栅双极晶体管。
9.如权利要求1所述的一种全压接式绝缘栅双极晶体管器件,其特征在于:所述芯片(O为至少一个续流二极管或快恢复二极管。
10.如权利要求1所述的一种全压接式绝缘栅双极晶体管器件,其特征在于:外壳(4)为气密性组件。
CN 201310195328 2013-05-23 2013-05-23 一种全压接式绝缘栅双极晶体管器件 CN104183556A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201310195328 CN104183556A (zh) 2013-05-23 2013-05-23 一种全压接式绝缘栅双极晶体管器件

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201310195328 CN104183556A (zh) 2013-05-23 2013-05-23 一种全压接式绝缘栅双极晶体管器件

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN104183556A true true CN104183556A (zh) 2014-12-03

Family

ID=51964498

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN 201310195328 CN104183556A (zh) 2013-05-23 2013-05-23 一种全压接式绝缘栅双极晶体管器件

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104183556A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3306663A1 (en) * 2016-10-05 2018-04-11 ABB Schweiz AG Sic-on-si-based semiconductor module with short circuit failure mode

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5708299A (en) * 1985-05-31 1998-01-13 Kabushiki Kaisha Toshiba Multichip press-contact type semiconductor device
CN1236982A (zh) * 1998-01-22 1999-12-01 株式会社日立制作所 压力接触型半导体器件及其转换器
CN1248794A (zh) * 1998-09-22 2000-03-29 亚瑞亚·勃朗勃威力有限公司 防短路的绝缘栅极双极晶体管模块
US6181007B1 (en) * 1998-06-02 2001-01-30 Fuji Electric Co., Ltd. Semiconductor device
CN102768999A (zh) * 2012-07-28 2012-11-07 江阴市赛英电子有限公司 大功率整晶圆igbt封装结构
CN203351576U (zh) * 2013-05-23 2013-12-18 国家电网公司 一种全压接式绝缘栅双极晶体管器件

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5708299A (en) * 1985-05-31 1998-01-13 Kabushiki Kaisha Toshiba Multichip press-contact type semiconductor device
CN1236982A (zh) * 1998-01-22 1999-12-01 株式会社日立制作所 压力接触型半导体器件及其转换器
US6181007B1 (en) * 1998-06-02 2001-01-30 Fuji Electric Co., Ltd. Semiconductor device
CN1248794A (zh) * 1998-09-22 2000-03-29 亚瑞亚·勃朗勃威力有限公司 防短路的绝缘栅极双极晶体管模块
CN102768999A (zh) * 2012-07-28 2012-11-07 江阴市赛英电子有限公司 大功率整晶圆igbt封装结构
CN203351576U (zh) * 2013-05-23 2013-12-18 国家电网公司 一种全压接式绝缘栅双极晶体管器件

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3306663A1 (en) * 2016-10-05 2018-04-11 ABB Schweiz AG Sic-on-si-based semiconductor module with short circuit failure mode
WO2018065317A1 (en) * 2016-10-05 2018-04-12 Abb Schweiz Ag Sic-on-si-based semiconductor module with short circuit failure mode

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7999369B2 (en) Power electronic package having two substrates with multiple semiconductor chips and electronic components
JPH088395A (ja) パワーデバイスチップの実装構造
JP2002110893A (ja) 半導体装置
JP2012191010A (ja) 半導体装置およびその製造方法
JP2007173680A (ja) 半導体装置
JP2010016947A (ja) 電力変換装置のパワーモジュール
JP2007234690A (ja) パワー半導体モジュール
US20130112993A1 (en) Semiconductor device and wiring substrate
CN101136396A (zh) 包括两片带有多个半导体芯片和电子元件的衬底的功率电子封装件
JP2009117428A (ja) パワー半導体モジュールの製造方法、パワー半導体モジュールの製造装置、パワー半導体モジュール、及び接合方法
JP2012054294A (ja) 半導体装置
US8030749B2 (en) Semiconductor device
JP2007311441A (ja) パワー半導体モジュール
CN102881589A (zh) 一种压接式igbt模块的制作方法及压接式igbt模块
JPH05160304A (ja) 半導体装置
JP2006066813A (ja) 半導体装置
JP2009302281A (ja) 半導体装置の製造方法
JP2006186170A (ja) 半導体装置
CN102768999A (zh) 大功率整晶圆igbt封装结构
JP2005129826A (ja) パワー半導体装置
JP2012204366A (ja) 半導体装置
JP2010147053A (ja) 半導体装置
JP2007109880A (ja) 半導体装置
CN102931174A (zh) 一种微型表面贴装单相全波桥式整流器及其制造方法
JP2013016623A (ja) 半導体装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
C10 Entry into substantive examination