CN109686705B - 一种igbt器件封装结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种IGBT器件封装结构，其结构包括：封装壳体，以及设于封装壳体两端的外部电极，封装壳体的中心设有容置腔，IGBT器件的栅极端子伸入容置腔内与驱动板电性相连。通过将多个IGBT器件对称并联的容置于封装壳体内，在封装壳体两端设置外部电极分别与IGBT的集电极和发射极电性相连，并在封装壳体的中心预留容置腔，将与IGBT器件电性相连的驱动板安置于容置腔内，从而确保器件的布局对称，以及各芯片的驱动回路的对称，有利于芯片并联时的电流均衡，提高了器件电流增大时的运行稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及封装技术领域，尤其涉及一种IGBT器件封装结构。
背景技术
20世纪80年代中期出现的半导体电力开关器件——绝缘栅双极型功率管IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor)是一种复合器件，它的输入控制部分为金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET，Metal-Oxide-Semiconductor Field-EffectTransistor)，输出级为双极结型晶体管，兼有MOSFET和电力晶体管的优点：高输入阻抗，电压控制，驱动功率小，开关速度快，饱和压降低，电压、电流容量较大，安全工作区较宽。
IGBT器件由芯片及封装两部分构成，器件封装实现芯片与外部零部件安全可靠连接，防止芯片被污染，通常以保证多芯片并联时的电流、温度、压力均匀，提良好的散热通道，良好的内部及外部绝缘为其设计目标。目前IGBT器件的封装形式有三种，分别是TO封装、焊接封装及压接封装。TO封装通常为单芯片封装，其容量较小；焊接型封装是目前最为通用的封装形式，其制造技术成熟、成本较低，但是其电流容量不大、内部寄生参数较大、容易发生爆炸，是一种适用于中等功率的封装形式；压接封装具有器件容量较大、双面散热、失效短路模式、不易发生爆炸等优点，是适用于电力系统等超大功率应用的一种封装形式。但随着IGBT器件电流容量的增加，超大规模芯片并联时电流的均匀性则成为其安全运行的核心问题，电流极度不一致会大幅降低器件的安全工作区，目前大功率IGBT电流最大只能达到3000A，而电力系统对于IGBT的需求则达到了6000A以上，单个IGBT电流目前提高难度很大，因此需要更为先进的IGBT器件并联技术，才能实现IGBT电流达到6000A。
发明内容
本发明提供了一种IGBT器件封装结构，旨在解决上述问题，实现大规模芯片并联时的电流均匀，方便与器件驱动回路及组件其他零部件连接。
一方面，本发明提供了一种IGBT器件封装结构，其包括：用于容置多个对称并联的IGBT器件的封装壳体，以及设于所述封装壳体两端分别与所述IGBT器件的集电极和发射极电性相连的外部电极，所述封装壳体的中心设有用于容置与所述IGBT器件电性相连的驱动板的容置腔，所述IGBT器件的栅极端子伸入所述容置腔内与所述驱动板电性相连。
进一步地，所述封装壳体包括同轴搁置的内壳体和外壳体，所述内壳体和所述外壳体的两侧端面齐平，所述内壳体和所述外壳体之间预留有用于容置所述IGBT器件的间隙，所述多个IGBT器件对称设于所述间隙内。
进一步地，所述外壳体和所述内壳体均为筒状结构，所述容置腔为所述内壳体的内部空间，所述外部电极为圆环形结构，所述外部电极的环体尺寸与所述间隙的宽度相适应。
进一步地，所述内壳体的表面开设有供所述栅极端子穿过的过孔。
进一步地，所述过孔在所述内壳体的表面周向均匀对称分布。
进一步地，所述封装壳体的材质为陶瓷。
进一步地，所述外部电极的材质为铜。
本发明实施例通过将多个IGBT器件对称并联的容置于封装壳体内，在封装壳体两端设置外部电极分别与IGBT的集电极和发射极电性相连，并在封装壳体的中心预留容置腔，将与IGBT器件电性相连的驱动板安置于容置腔内，从而确保器件的布局对称，以及各芯片的驱动回路的对称，有利于芯片并联时的电流均衡，提高了器件电流增大时的运行稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种IGBT器件封装结构的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种IGBT器件封装结构的结构爆炸图；
图3是本发明实施例提供的一种IGBT器件封装结构的剖视图；
图4是本发明实施例提供的一种IGBT器件封装结构与IGBT器件之间的配合剖视图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
请参阅图1-图4，图1是本发明实施例提供的一种IGBT器件封装结构的结构示意图，该结构包括用于容置多个对称并联的IGBT器件400的封装壳体100，以及设于封装壳体100两端分别与IGBT器件400的集电极410和发射极420电性相连的外部电极200(包括图中的上电极200a和下电极200b)，封装壳体100内部设有用于容置与IGBT器件400电性相连的驱动板500的容置腔310，IGBT器件400的栅极端子430伸入容置腔310内与驱动板500电性相连。
具体地，封装壳体100形成一个对称的容置空间(即下文中的间隙320)，将IGBT器件对称并联的安置于封装壳体100的容置空间内，而容置空间的中心设有用于安置驱动板500的容置腔310，对称的IGBT器件的栅极端子430也对称的伸入容置腔310内，与驱动板500相连，而IGBT器件的集电极410和发射极420分别与封装壳体100两端设置的外部电极相连，如图4所示，集电极410与上电极200a相连，发射极420与下电极200b相连，对称的布局使得芯片并联时的电流达到均衡。
具体地，通过将多个IGBT器件对称并联的容置于封装壳体内，在封装壳体两端设置外部电极分别与IGBT器件的集电极和发射极电性相连，并在封装壳体的中心预留容置腔，将与IGBT器件电性相连的驱动板安置于容置腔内，从而确保器件的布局对称，以及各芯片的驱动回路的对称，有利于芯片并联时的电流均衡，提高了器件电流增大时的运行稳定性。
参见图3和图4，在一实施例中，封装壳体100包括同轴搁置的内壳体110和外壳体120，内壳体110和外壳体120的两侧端面齐平，内壳体110和外壳体120之间预留有用于容置IGBT器件400的间隙320，多个IGBT器件400对称设于间隙320内。
在一实施例中，外壳体120和内壳体110均为筒状结构，容置腔310为内壳体110的内部空间，外部电极200为圆环形结构，外部电极200的环体尺寸与间隙320的宽度相适应。
具体地，封装壳体100包括同轴搁置的可例如为筒状的内壳体110和外壳体120，同轴搁置的内外壳体因直径的不同而形成圆环形的间隙320，IGBT器件400在间隙内实现对称布局，而外部电极200为尺寸与间隙320的宽度相适应的圆环形结构，可在满足与IGBT器件400的集电极410和发射极420相接触的同时，实现对封装壳体100内部的IGBT器件400的封装。
进一步地，内壳体110的表面开设有供栅极端子430穿过的过孔(图中未示出)。
进一步地，过孔在内壳体110的表面周向均匀对称分布。
具体地，驱动板500设置在整个结构中间的容置腔310内，为实现IGBT器件要与驱动板500电性相连，在内壳体110表面设置过孔供栅极端子430通过连接至驱动板500，过孔在内壳体110的表面周向均匀对称分布，对应的使得驱动板500均匀地与对应的栅极端子430连接。
进一步地，封装壳体100的材质为陶瓷。
具体地，封装壳体100为绝缘材质，其材质可例如为陶瓷。
进一步地，外部电极200的材质为铜。
具体地，外部电极200为导电材质，其材质可例如为铜。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (6)
1.一种IGBT器件封装结构，其特征在于，包括：用于容置多个对称并联的IGBT器件的封装壳体，以及设于所述封装壳体两端分别与所述IGBT器件的集电极和发射极电性相连的外部电极，所述封装壳体的中心设有用于容置与所述IGBT器件电性相连的驱动板的容置腔，所述IGBT器件的栅极端子伸入所述容置腔内与所述驱动板电性相连，所述封装壳体包括同轴搁置的内壳体和外壳体，所述内壳体和所述外壳体的两侧端面齐平，所述内壳体和所述外壳体之间预留有用于容置所述IGBT器件的间隙，多个所述IGBT器件对称设于所述间隙内。
2.根据权利要求1所述的IGBT器件封装结构，其特征在于，所述外壳体和所述内壳体均为筒状结构，所述容置腔为所述内壳体的内部空间，所述外部电极为圆环形结构，所述外部电极的环体尺寸与所述间隙的宽度相适应。
3.根据权利要求1所述的IGBT器件封装结构，其特征在于，所述内壳体的表面开设有供所述栅极端子穿过的过孔。
4.根据权利要求3所述的IGBT器件封装结构，其特征在于，所述过孔在所述内壳体的表面周向均匀对称分布。
5.根据权利要求1所述的IGBT器件封装结构，其特征在于，所述封装壳体的材质为陶瓷。
6.根据权利要求1所述的IGBT器件封装结构，其特征在于，所述外部电极的材质为铜。
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