CN111106071A - 一种晶闸管及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种适用于紧凑型高功率模块的晶闸管及其制备方法，本发明的晶闸管包括依次连接的晶闸管管盖、晶闸管芯片及晶闸管管座，所述晶闸管的门极信号从位于晶闸管管盖的阴极电极轴向或与轴向平行的方向引出。本发明的晶闸管的门极信号从阴极电极轴向或与轴向平行的方向引出，在具备传统晶闸管元件强度高、气密性好、耐高压、绝缘性能好的优点的同时，门极采用插接方式，在使用过程中无需再焊接门极引线。
Description
技术领域
本发明涉及电力半导体器件技术领域，尤其涉及一种新型功率晶闸管及其制作方法。
背景技术
现有晶闸管元件包括阴极电极1、阳极电极2、晶闸管芯片3、门极件4、门极引线管5，其中门极引线管5是从瓷环引出，因此此晶闸管在应用过程中需要在门极引线管5上焊接门极引线，因此无法应用与紧凑型高功率模块。
因此，需要一种能够用于与紧凑型高功率模块的新型晶闸管，以解决上述问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种新型的晶闸管及其制作方法，该晶闸管门极从阴极电极中心引出，无需焊接门极引线，能够应用于紧凑型高功率模块。
本发明的晶闸管，包括依次连接的晶闸管管盖、晶闸管芯片及晶闸管管座，所述晶闸管的门极信号沿所述晶闸管管盖的阴极电极的轴向或与轴向平行的方向引出。
在一个实施方式中，沿阴极电极的轴向或与轴向平行的方向形成有相连通的上门极接口和下门极接口，所述上门极接口内设置有与外部应用接触的第一门极件，所述下门极接口内设置有与晶闸管芯片相接触的第二门极件。
在一个实施方式中，所述第一门极件与第二门极件通过门极中心管连接。
在一个实施方式中，所述上门极接口内设置有隔离环，所述隔离环设置在所述门极中心管外侧，所述第一门极件通过隔离环与阴极电极实现绝缘隔离，所述隔离环与下门极接口之间还设置有门极应力环，以防止隔离环因制造或使用过程中产生的压力损坏。
在一个实施方式中，所述第一门极件与上门极接口之间可以采用多种插接方式，优选的，所述第一门极件与上门极接口之间通过螺纹接口或卡扣接口插接方式实现插接。
在一个实施方式中，所述第二门极件的上下顶针均能够沿其轴向伸缩。
在一个实施方式中，所述晶闸管芯片与所述晶闸管管座之间设置有用于固定晶闸管芯片的定位套环。
在一个实施方式中，所述晶闸管芯片的上方和/或下方设置有金属垫片。
本发明还提供了一种晶闸管的制作方法，包括分别制备依次连接的晶闸管管盖、晶闸管芯片及晶闸管管座，并晶闸管的门极信号沿所述晶闸管管盖的阴极电极的轴向或与轴向平行的方向引出。
进一步，所述晶闸管的制作方法包括以下步骤：
步骤1，分别制备晶闸管管盖、晶闸管管座、门极件和晶闸管芯片，其中，阴极电极位于晶闸管管盖，在所述阴极电极的轴向上形成相连通的上门极接口和下门极接口；
步骤2，将晶闸管芯片装入晶闸管管座内，将第二门极件装入管盖的下门极接口，并分别使晶闸管管盖和晶闸管管座与晶闸管管芯紧密贴合；
步骤3，封装晶闸管。
在一个实施方式中，所述晶闸管还包括固定所述晶闸管芯片的定位套环，在所述步骤2中，先将所述晶闸管装入所述定位套环内，然后将安装好的晶闸管芯片与所述定位套环装入晶闸管管座内。
在一个实施方式中，所述第二门极件的上下顶针能够沿其轴向伸缩。
在一个实施方式中，所述晶闸管包括位于晶闸管芯片上方/或下放的金属芯片。
与现有技术相比，本发明的晶闸管的门极信号从阴极电极的轴向或与轴向平行的方向引出，在具备传统晶闸管元件强度高、气密性好、耐高压、绝缘性能好的优点的同时，门极采用插接方式，在使用过程中无需再焊接门极引线，适用于紧凑型高功率模块。
上述技术特征可以各种技术上可行的方式组合以产生新的实施方案，只要能够实现本发明的目的。
附图说明
在下文中将基于仅为非限定性的实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：
图1显示了现有技术中功率晶闸管的结构示意图；
图2显示了本发明的晶闸管的结构示意图；
图3显示了本发明的晶闸管组各部件装示意图。
在图中，相同的构件由相同的附图标记标示。附图并未按照实际的比例绘制。
图中，附图标记为：
1、晶闸管管盖；2、晶闸管管座；3、晶闸管芯片；4、门极件；5、门极引线管；6、瓷环；7、隔离环；11、阴极电极；12、阴极法兰；13、阳极法兰；14、定位套环；21、阳极电极；22、阳极应力环；40、门极区；41、下门极接口；42、上门极接口；43、门极应力环；44、第二门极件；45、门极中空管。
具体实施方式
以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
图2为本发明的晶闸管的一个实施例，如图2所示，本发明的晶闸管，包括依次连接的晶闸管管盖1、晶闸管芯片3及晶闸管管座2，晶闸管的门极信号从位于晶闸管管盖1的阴极电极11轴向或与轴向平行的方向引出。本发明的晶闸管的门极信号从阴极电极的轴向或与轴向平行的方向引出，而并非从位于阳极瓷环引出，在使用过程中无需再焊接门极引线，适用于紧凑型高功率模块。
阴极电极11的开设有门极区40，门极区40包括相连通的上门极接口42和下门极接口41，其中，在上门极接口42内插接有与外部应用接触的第一门极件，下门极接口41内插接有与晶闸管芯片3相接触的第二门极件44。
第一门极件与第二门极件44之间通过门极中空管45固定连接，门极中空管45具有缓解形变应力的作用。
在一个可选的实施例中，上门极接口42可以通过多种方式实现与第一门极件的插接，例如，第一门极件与上门极接口42之间可以选用螺纹接口或卡扣接口等接口方式实现插接，本发明对此不作限制。
在一个可选的实施例中，下门极接口41的直径小于上门极接口42的直径，以在两者之间形成台阶，当然下门极接口41也可以为其他如螺纹式等接口形式，本发明对此不作限制。
优选地，第二门极件44的上下顶针均可以上下伸缩，即分别位于第二门极件44的顶面和底面的两个顶针可以分别实现沿第二门极件44的轴向方向伸缩。
在一个可选的实施例中，在上门极接口42内设置有隔离环7，隔离环7设置在门极中空管45的外侧，第一门极件通过隔离环7与阴极电极11实现绝缘隔离，在隔离环7与下门极接口41之间还设置有门极应力环43，以防止隔离环7因制造或使用过程中产生的压力损坏。
在一个可选的实施例中，在晶闸管管盖1的外侧，沿晶闸管管盖1的周向侧设置有阴极法兰12，在晶闸管管座2的周向方向分别延伸出阳极应力环22，瓷环6的底部连接在阳极应力环22上，瓷环6的顶部连接有与阴极法兰12焊接在一起的阳极法兰13。
在一个可选的实施例中，晶闸管的瓷环6为波纹裙边状的凸环。
在一个可选的实施例中，在晶闸管芯片3与晶闸管管座2之间设置有用于固定晶闸管芯片3的定位套环14。
在一个可选的实施例中，在晶闸管芯片3的上方和/或下方可以设置有一层金属垫片，金属垫片可以选用钼片或银片等导电金属片。
在一个可选的实施例中，晶闸管芯片3可以选用全压接晶闸管，此时可以选择在晶闸管芯片3的上、下面分别增加阴极金属垫片和阳极金属垫片，而省略定位套环14，优选地，金属垫片可以选用钼片。
本发明还提供了一种晶闸管的制作方法，如图3所示，为晶闸管的组装示意图，本发明的晶闸管的制作方法，包括分别制备依次连接的晶闸管管盖、晶闸管芯片及晶闸管管座，并将其门极信号沿位于晶闸管管盖1的阴极电极11的轴向或与轴向平行的方向引出。
该方法包括以下步骤：
步骤1，分别制备晶闸管管盖1、晶闸管管座2、门极件、晶闸管芯片3及定位套环6，其中，阴极电极11位于晶闸管管盖1，将晶闸管的门极信号从晶闸管的阴极电极的轴向引出，并在阴极电极11的轴向上形成相连通的上门极接口42和下门极接口41；
步骤2，将晶闸管芯片3装入定位套环14，并经安装好的晶闸管芯片3及定位套环14装入晶闸管管座2内，将门极件，这里具体指第二门极件44装入晶闸管管盖1的下门极接口41，并使晶闸管管盖1和晶闸管管座2分别与晶闸管管芯3紧密贴合；
步骤3，封装晶闸管，通过专业设备对组装好的晶闸管抽真空并进行充气，晶闸管管盖1的阴极法兰12与晶闸管管座2上的阳极法兰13通过压力焊接在一起。
具体的，在步骤1中，晶闸管的阴极电极11的轴向方向设有门极区，分别包括上下连通的上门极接口42和下门极接口41，其中，上门极接口42用于插接与外部应用接触的第一门极件，下门极接口41用于插接与晶闸管芯片3相接触的第二门极件44。第一门极件与第二门极件44之间通过门极中空管45固定连接。
第一门极件可以选用现有的结构，上门极接口42可以通过多种方式实现与第一门极件的插接，例如，第一门极件与上门极接口42之间可以选用螺纹接口或卡扣接口等。第二门极件44的上、下顶针可以沿其轴向方向伸缩。在上门极接口42内设置有隔离环7，第一门极件通过隔离环7与阴极电极11实现绝缘隔离，在隔离环7与下门极接口41之间还设置有门极应力环43，以以防止隔离环7因制造或使用过程中产生的压力损坏。
晶闸管芯片3可以为多种类型，如可以为全压接型晶闸管或烧结型晶闸管，晶闸管芯片3的阴极可以是多种类型，如普通放大门极、复杂放大门极等，本发明对此不做限制。
优选地，当晶闸管芯片3选用全压接晶闸管时，可以选择省略定位套环14，而在晶闸管芯片3的上、下面分别增加阴极金属垫片和阳极金属垫片，优选地，金属垫片可以选用钼片。
本发明的制作方法制备的晶闸管，门极信号沿阴极电极的轴向或与轴向平行的方向引出，在具备传统晶闸管元件强度高、气密性好、耐高压、绝缘性能好的优点的同时，门极采用插接方式，在使用过程中无需再焊接门极引线，适用于紧凑型高功率模块。
除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的术语“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。在本发明的描述中，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变，因此不能理解为对本发明的限制。
至此，本领域技术人员应该认识到，虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
Claims (10)
1.一种晶闸管，包括依次连接的晶闸管管盖、晶闸管芯片及晶闸管管座，其特征在于，所述晶闸管的门极信号沿所述晶闸管管盖的阴极电极的轴向或与轴向平行的方向引出。
2.根据权利要求1所述的晶闸管，其特征在于，沿所述阴极电极的轴向或与轴向平行的方向形成有相连通的上门极接口和下门极接口，所述上门极接口内设置第一门极件，所述下门极接口内设置有与所述晶闸管的芯片的门极相接触的第二门极件，所述门极信号依次通过第二门极件和第一门极件引出。
3.根据权利要求2所述的晶闸管，其特征在于，所述第一门极件与上门极接口之间通过螺纹接口或卡扣接口方式实现插接。
4.根据权利要求3所述的晶闸管，其特征在于，所述第二门极件的上下顶针均能够沿其轴向伸缩。
5.根据权利要求1至4任一项所述的晶闸管，其特征在于，所述晶闸管芯片与所述晶闸管管座之间设置有用于固定晶闸管芯片的定位套环。
6.根据权利要求1至4任一项所述的晶闸管，其特征在于，所述晶闸管芯片的上方和/或下方设置有金属垫片。
7.一种晶闸管的制作方法，其特征在于，分别制备依次连接的晶闸管管盖、晶闸管芯片及晶闸管管座，并将晶闸管的门极信号沿阴极电极的轴向或与轴向平行的方向引出。
8.根据权利要求7所述的晶闸管的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，分别制备晶闸管管盖、晶闸管管座、门极件和晶闸管芯片，其中，阴极电极位于晶闸管管盖，在所述阴极电极的轴向或与轴向平行的方向形成相连通的上门极接口和下门极接口；
步骤2，将晶闸管芯片装入晶闸管管座内后，将第二门极件装入晶闸管管盖的下门极接口，并分别使晶闸管管盖和晶闸管管座与晶闸管管芯紧密贴合；
步骤3，封装晶闸管。
9.根据权利要求8所述的晶闸管的制作方法，其特征在于，所述晶闸管还包括固定所述晶闸管芯片的定位套环，在所述步骤2中，先将所述晶闸管装入所述定位套环内，然后将安装好的晶闸管芯片与所述定位套环装入晶闸管管座内。
10.根据权利要求8或9所述的晶闸管的制作方法，其特征在于，所述第二门极件的上下顶针能够沿其轴向伸缩。
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