CN110047805A - 一种igbt陶瓷管壳应力自适应调节结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种IGBT陶瓷管壳应力自适应调节结构，包括陶瓷底座和上盖，所述陶瓷底座包括发射极法兰、瓷环、发射极小法兰和发射极铜压块，所述发射极铜压块的外壁四周焊接有发射极小法兰，所述发射极小法兰的顶端外边缘焊接有瓷环，所述瓷环的顶端一侧面焊接有发射极法兰，所述瓷环的内壁焊接有栅极引出端，所述上盖包括集电极铜压块、辅助集电极法兰、集电极法兰，所述集电极铜压块的外壁四周焊接有相对薄的辅助集电极法兰一侧面。该IGBT陶瓷管壳应力自适应调节结构，采用厚薄铜材搭接的方式进行钎焊，可以通过薄的无氧铜辅助法兰的塑性变形来缓解封装或检测时因受力位移产生的应力，保证了封装的性能和工艺稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及陶瓷管壳技术领域，具体为一种IGBT陶瓷管壳应力自适应调节结构。
背景技术
IGBT是能源变换、传输与控制的核心器件，俗称电力电子装置的“CPU”，属国家战略性新兴产业，在智能电网、轨道交通、电动汽车、航空航天与新能源装备等领域应用广泛，市场容量大；
作为二代方形（矩形）全压接多台架IGBT陶瓷管壳，并率先实现量产，研发了全球最大功率容量的3600A/4500V压接型IGBT，并推广应用到全球第一个直流电网-张北直流输电工程，相较于第一代圆形全压接多台架IGBT,方形面积更大，包括四角处的更多个IGBT或FRD芯片要实现全面积无死角均匀受力，对各部件的工艺要求提出了很大挑战；
特别是作为封装载体的陶瓷管壳，其性能和工艺稳定性是决定封装成败的关键，在陶瓷管壳制备过程中除了要解决材料应力、切削应力、高温钎焊应力影响外，其封装时集电极受压而位移产生的封装应力也是影响封装成败的重要因素，因此如何有效的降低应力的影响，已是现在急需要解决的一个重要课题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种IGBT陶瓷管壳应力自适应调节结构，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种IGBT陶瓷管壳应力自适应调节结构，包括陶瓷底座和上盖，所述陶瓷底座和上盖的截面呈方形或矩形，所述陶瓷底座包括发射极法兰、瓷环、发射极小法兰和发射极铜压块，所述发射极铜压块的外壁四周焊接有发射极小法兰，所述发射极小法兰的顶端外边缘焊接有瓷环，所述瓷环的顶端一侧面焊接有发射极法兰，所述瓷环的内壁焊接有栅极引出端，所述上盖包括集电极铜压块、辅助集电极法兰、集电极法兰，所述集电极铜压块的外壁四周焊接有相对薄的辅助集电极法兰一侧面，所述辅助集电极法兰的上壁面焊接有发射极法兰，且辅助集电极法兰位于发射极法兰的顶端，所述辅助集电极法兰的另一侧面焊接有相对薄的集电极法兰，且辅助集电极法兰位于集电极法兰的顶端，所述集电极法兰对称焊接在发射极法兰的外边缘。
优选的，所述辅助集电极法兰的厚度为0.1-0.8mm。
优选的，所述辅助集电极法兰的厚度为0.3mm。
优选的，所述集电极法兰的厚度为0.5-1.5mm。
优选的，所述集电极法兰的厚度为0.8mm。
优选的，所述辅助集电极法兰的材质为无氧铜。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该IGBT陶瓷管壳应力自适应调节结构，采用厚薄铜材搭接的方式进行钎焊，可以通过薄的无氧铜辅助法兰的塑性变形来缓解封装或检测时因受力位移产生的应力，保证了封装的性能和工艺稳定性。
附图说明
图1为本发明的主视图；
图2为本发明的俯视图。
图中：1、陶瓷底座；1-1、发射极铜压块；1-2、发射极小法兰；1-3、瓷环；1-4、发射极法兰；1-5、栅极引出段；2、上盖；2-1、集电极铜压块；2-2、辅助集电极法兰；2-3、集电极法兰。
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，所描述的实施例仅仅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。
实施例1，请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种IGBT陶瓷管壳应力自适应调节结构，包括陶瓷底座1和上盖2，所述陶瓷底座1和上盖2的截面呈方形或矩形，在方形或矩形IGBT陶瓷管壳在封装或检测过程中，陶瓷底座1和上盖2会受到一定的力发生一定的位移，所述陶瓷底座1包括发射极法兰1-4、瓷环1-3、发射极小法兰1-2和发射极铜压块1-1，所述发射极铜压块1-1的外壁四周焊接有发射极小法兰1-2，所述发射极小法兰1-2的顶端外边缘焊接有瓷环1-3，所述瓷环1-3的顶端一侧面焊接有发射极法兰1-4，所述瓷环1-3的内壁焊接有栅极引出端1-5，所述上盖2包括集电极铜压块2-1、辅助集电极法兰2-2、集电极法兰2-3，所述集电极铜压块2-1的外壁四周焊接有相对薄的辅助集电极法兰2-2一侧面，所述辅助集电极法兰2-2的厚度为0.3mm，所述辅助集电极法兰2-2的材质为无氧铜，通过薄的无氧铜辅助集电极法兰2-2的塑性变形来缓解封装或检测时因受力位移产生的应力，所述辅助集电极法兰2-2的上壁面焊接有发射极法兰1-4，且辅助集电极法兰2-2位于发射极法兰1-4的顶端，所述辅助集电极法兰2-2的另一侧面焊接有相对薄的集电极法兰2-3，且辅助集电极法兰2-2位于集电极法兰2-3的顶端，所述集电极法兰2-3的厚度为0.8mm，所述集电极法兰2-3对称焊接在发射极法兰1-4的外边缘，采用相对薄的材料作为过渡，可以降低封装时的应力，从而避免陶瓷底座1和上盖2在封装或检测过程中发生一定的位移。
其详细连接手段，为本领域公知技术，下述主要介绍工作原理以及过程，具体工作如下。
方形或矩形IGBT陶瓷管壳在封装或检测过程中，陶瓷底座1和上盖2会受到一定的力F，从而会发生一定的位移，位移的同时会对陶瓷底座发射极法兰1-4、瓷环1-3和发射极小法兰 1-2产生一定拉应力且不均匀，尤其是对角45度方向拉应力会更大，采用厚薄铜材搭接的方式进行钎焊，就可以通过薄的无氧铜辅助集电极法兰2-2的塑性变形来缓解封装或检测时因受力位移产生的应力，避免陶瓷底座1和上盖2位移产生的封装应力而影响封装成败，大大提高了成功率。
实施例2，将本结构中所述辅助集电极法兰2-2焊接在发射极法兰1-4的底端，所述辅助集电极法兰2-2焊接在集电极法兰2-3的底端，其他结构不变，也可起到相同效果。
实施例3，所述辅助集电极法兰2-2和所述集电极法兰2-3均可以采用相对薄的材料作为过渡，可以降低封装时的应力的材料即可，其他结构不变，也可起到相同效果。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.一种IGBT陶瓷管壳应力自适应调节结构，其特征在于：包括陶瓷底座（1）和上盖（2），所述陶瓷底座（1）和上盖（2）的截面呈方形或矩形，所述陶瓷底座（1）包括发射极法兰（1-4）、瓷环（1-3）、发射极小法兰（1-2）和发射极铜压块（1-1），所述发射极铜压块（1-1）的外壁四周焊接有发射极小法兰（1-2），所述发射极小法兰（1-2）的顶端外边缘焊接有瓷环（1-3），所述瓷环（1-3）的顶端一侧面焊接有发射极法兰（1-4），所述瓷环（1-3）的内壁焊接有栅极引出端（1-5），所述上盖（2）包括集电极铜压块（2-1）、辅助集电极法兰（2-2）、集电极法兰（2-3），所述集电极铜压块（2-1）的外壁四周焊接有相对薄的辅助集电极法兰（2-2）一侧面，所述辅助集电极法兰（2-2）的上壁面焊接有发射极法兰（1-4），且辅助集电极法兰（2-2）位于发射极法兰（1-4）的顶端，所述辅助集电极法兰（2-2）的另一侧面焊接有相对薄的集电极法兰（2-3），且辅助集电极法兰（2-2）位于集电极法兰（2-3）的顶端，所述集电极法兰（2-3）对称焊接在发射极法兰（1-4）的外边缘。
2.根据权利要求1所述的一种IGBT陶瓷管壳应力自适应调节结构，其特征在于：所述辅助集电极法兰（2-2）的厚度为0.1-0.8mm。
3.根据权利要求2所述的一种IGBT陶瓷管壳应力自适应调节结构，其特征在于：所述辅助集电极法兰（2-2）的厚度为0.3mm。
4.根据权利要求1所述的一种IGBT陶瓷管壳应力自适应调节结构，其特征在于：所述集电极法兰（2-3）的厚度为0.5-1.5mm。
5.根据权利要求4所述的一种IGBT陶瓷管壳应力自适应调节结构，其特征在于：所述集电极法兰（2-3）的厚度为0.8mm。
6.根据权利要求1所述的一种IGBT陶瓷管壳应力自适应调节结构，其特征在于：所述辅助集电极法兰（2-2）的材质为无氧铜。
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