CN104183556B - 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 PDFInfo
- Publication number
- CN104183556B CN104183556B CN201310195328.9A CN201310195328A CN104183556B CN 104183556 B CN104183556 B CN 104183556B CN 201310195328 A CN201310195328 A CN 201310195328A CN 104183556 B CN104183556 B CN 104183556B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- chip
- metal cover
- auxiliary member
- full
- pressure
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Active
Links
- 238000003466 welding Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 34
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 34
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 9
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 5
- 239000010946 fine silver Substances 0.000 claims description 4
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 3
- 230000007774 longterm Effects 0.000 abstract description 4
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 abstract description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 229910052573 porcelain Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000002788 crimping Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 239000000017 hydrogel Substances 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 230000003137 locomotive effect Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
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
技术领域：
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：
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。
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。
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：
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。
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（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，所述芯片（1）为硅片，所述辅助件（2）上设有金属盖（5）。
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。
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。
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。
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（1）与所述辅助件（2）之间。
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。
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。
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（1）为至少一个缘栅双极晶体管。
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（1）为至少一个续流二极管或快恢复二极管。
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。
由于采用了上述技术方案，本发明得到的有益效果是：
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；
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；
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；
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；
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；
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
图1为传统压接式IGBT器件结构示意图；
图2为本发明的全压接式IGBT器件结构示意图；
图3为本发明的金属盖结构示意图；
图4为本发明的金属盖结构示意图；
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
下面结合实施例对发明作进一步的详细说明。
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（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）；所述芯片（1）为硅片，所述辅助件（2）为钼片；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（1）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0.5～2mm,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（1）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（1）间的刚性接触。提高了长期使用可靠性。
所述金属盖（5）包括所述芯片（1）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（1）的材料主要是硅，而所述辅助件（2）材料为钼片，所述外壳（4）为气密性组件。
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 (1)
1.一种全压接式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，所述芯片(1)为硅片，其特征在于：所述辅助件(2)上设有金属盖(5)；
所述金属盖(5)包括底面和垂直底面四周的侧盖；
所述金属盖(5)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，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；
所述金属盖(5)位于所述芯片(1)与所述辅助件(2)之间；
所述金属盖(5)材料为纯银；
所述芯片(1)为至少一个续流二极管或快恢复二极管；
外壳(4)为气密性组件。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310195328.9A CN104183556B (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 |
|---|---|---|---|
| CN201310195328.9A CN104183556B (zh) | 2013-05-23 | 2013-05-23 | 一种全压接式绝缘栅双极晶体管器件 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104183556A CN104183556A (zh) | 2014-12-03 |
| CN104183556B true CN104183556B (zh) | 2018-09-14 |
Family
ID=51964498
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201310195328.9A Active CN104183556B (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) | CN104183556B (zh) |
Families Citing this family (1)
| 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 (5)
| 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 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
-
2013
- 2013-05-23 CN CN201310195328.9A patent/CN104183556B/zh active Active
Patent Citations (5)
| 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 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104183556A (zh) | 2014-12-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5905328B2 (ja) | 半導体装置 | |
| JP2013016629A (ja) | 半導体モジュール | |
| US9881846B2 (en) | Semiconductor device | |
| WO2016152258A1 (ja) | 半導体装置 | |
| CN103579165A (zh) | 一种全压接式功率器件 | |
| WO2014097798A1 (ja) | 半導体装置 | |
| JP2015015270A (ja) | 半導体装置 | |
| US20150223316A1 (en) | Electric power semiconductor device | |
| JP2016018866A (ja) | パワーモジュール | |
| CN110416187B (zh) | 一种新型压接式igbt内部封装结构 | |
| CN115547967A (zh) | 半导体封装件用夹片结构体及包括其的半导体封装件 | |
| JP2017034152A (ja) | 電力用半導体装置 | |
| JP2012248658A (ja) | 半導体装置 | |
| CN104183556B (zh) | 一种全压接式绝缘栅双极晶体管器件 | |
| JP2010147053A (ja) | 半導体装置 | |
| CN203351576U (zh) | 一种全压接式绝缘栅双极晶体管器件 | |
| CN201725787U (zh) | 新型平板压接式双芯片封装陶瓷外壳 | |
| JP2015037174A (ja) | セラミック回路基板及び電子デバイス | |
| JP2017028174A (ja) | 半導体装置 | |
| CN203607393U (zh) | 一种全压接式功率器件 | |
| JP2012114455A (ja) | 電力用半導体装置 | |
| TW201242123A (en) | Structure of the LED package | |
| CN113380879A (zh) | 一种SiC MOSFET子模组单元及其压接型封装 | |
| JP5724415B2 (ja) | 半導体モジュール | |
| JP2021097113A (ja) | 半導体装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |