CN112086420A - 一种用于功率器件内部连接的弹性组件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于功率器件内部连接的弹性组件，包括导电套筒，导电套筒内设有碟簧，导电套筒上口两侧分别设有导电弹片，导电弹片一端与导电套筒侧壁接触形成原子间键合，另一端与碟簧接触，导电套筒上口两侧的导电弹片之间设有导电柱，导电柱一端与两个导电弹片接触，另一端与芯片钼片接触；工作时，在器件发射极和集电极两端施加一定的压力，各个组件连接更为紧密，碟簧通过收缩提供压应力方向的位移Δh，达到器件的负载阈值，此时器件中各芯片间在压应力的作用下导通压降等性能的变化值保持一致；本发明可有效提高压接模块芯片的压应力均衡性，同时极大程度提高模块的电路通流能力。
Description
技术领域
本发明涉及功率半导体器件封装技术领域，具体是一种用于功率器件内部连接的弹性组件。
背景技术
绝缘栅双极晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT）自1986年开始正式生产并逐渐系列化以来，其封装质量及可靠性一直影响着其在工业控制、机车牵引、电力系统等大功率应用领域的使用及推广。
现有电力系统、机车牵引等领域的发展对IGBT的器件功率提出了更高的要求。目前大功率IGBT的封装通常有两种形式，一种是底板绝缘模块式封装，由芯片、底板、覆铜陶瓷基板、键合线、密封材料、绝缘外壳、功率端子等组成，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，缩短器件的使用寿命；另外一种为类似晶闸管，平板压接式封装，由陶瓷管壳及铜电极组成，芯片与电极通过压力接触，全压接IGBT封装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。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于功率器件内部连接的弹性组件，以解决现有技术中大功率IGBT的封装形式压接模块芯片的压应力均衡性差，及模块的电路通流能力有限的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种用于功率器件内部连接的弹性组件，包括导电套筒，导电套筒内设有碟簧，导电套筒上口两侧分别设有导电弹片，导电弹片一端与导电套筒侧壁接触形成原子间键合，另一端与碟簧接触，导电套筒上口两侧的导电弹片之间设有导电柱，导电柱一端与两个导电弹片接触，另一端与芯片钼片接触。
进一步的，导电套筒的内径与碟簧的外径相同，碟簧的高度大于或等于导电套筒的深度。
进一步的，导电套筒的材料包括铜和铝。
进一步的，导电弹片的材料包括铜和铝。
进一步的，导电柱的材料包括铜、铝、钼铜合金和铝硅碳合金。
进一步的，导电弹片表面镀有镍、金或银，导电弹片上开设有多沟槽或单沟槽，沟槽的深度为2-3mm。
进一步的，导电套筒表面镀有镍、金或银。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供的一种用于功率器件内部连接的弹性组件，包括导电套筒，导电套筒内设有碟簧，导电套筒上口两侧分别设有导电弹片，导电弹片一端与导电套筒侧壁接触形成原子间键合，另一端与碟簧接触，导电套筒上口两侧的导电弹片之间设有导电柱，导电柱一端与两个导电弹片接触，另一端与芯片钼片接触；电流从子单元模组集电极依次通过芯片、芯片钼片、导电柱、导电弹片和导电套筒后到达器件发射极；工作时，在器件发射极和集电极两端施加一定的压力，各个组件连接更为紧密，碟簧通过收缩提供压应力方向的位移Δh，达到器件的负载阈值，此时器件中各芯片间在压应力的作用下导通压降等性能的变化值保持一致；本发明提供的一种用于功率器件内部连接的弹性组件，可有效提高压接模块芯片的压应力均衡性，同时极大程度提高模块的电路通流能力。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种用于功率器件内部连接的弹性组件的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种用于功率器件内部连接的弹性组件工作时的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的一种用于功率器件内部连接的弹性组件中导电弹片的结构示意图。
图中：1-导电套筒、2-碟簧、3-导电弹片、4-导电柱、5-芯片钼片、6-电流。
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。
如图1至图3所示，是本发明实施例提供的一种用于功率器件内部连接的弹性组件，包括导电套筒1，导电套筒1用于对碟簧2进行限位，导电套筒1内设有碟簧2，碟簧2用于均衡压力，导电套筒1上口两侧分别设有导电弹片3，导电弹片3一端与导电套筒1侧壁接触形成原子间键合，另一端与碟簧2接触，导电弹片3与导电套筒1侧壁为叠放焊接或者在他们之间放环形焊片之后焊接，导电套筒1上口两侧的导电弹片3之间设有导电柱4，导电柱4一端与两个导电弹片3接触，另一端与芯片钼片5接触，导电柱4与导电弹片3为物理接触，或者通过螺栓连接，或者焊接；电流6从子单元模组集电极依次通过芯片、芯片钼片5、导电柱4、导电弹片3和导电套筒1后到达器件发射极；工作时，在器件发射极和集电极两端施加一定的压力，各个组件连接更为紧密，碟簧2通过收缩提供压应力方向的位移Δh，达到器件的负载阈值，此时器件中各芯片间在压应力的作用下导通压降等性能的变化值保持一致。
导电套筒1的内径与碟簧2的外径相同，碟簧2的高度大于或等于导电套筒1的深度。
导电套筒1的材料包括铜和铝；铜和铝均是电的良导体，作为电流6通路。
导电弹片3的材料包括铜和铝。
导电柱4的材料包括铜、铝、钼铜合金和铝硅碳合金。
导电弹片3表面镀有镍、金或银，导电弹片3上开设有多沟槽或单沟槽，沟槽的深度为2-3mm。
导电套筒1表面镀有镍、金或银。
本发明提供的一种用于功率器件内部连接的弹性组件，可有效提高压接模块芯片的压应力均衡性，同时极大程度提高模块的电路通流能力。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (7)
1.一种用于功率器件内部连接的弹性组件，其特征在于：包括导电套筒（1），所述导电套筒（1）内设有碟簧（2），所述导电套筒（1）上口两侧分别设有导电弹片（3），所述导电弹片（3）一端与导电套筒（1）侧壁接触形成原子间键合，另一端与碟簧（2）接触，所述导电套筒（1）上口两侧的导电弹片（3）之间设有导电柱（4），所述导电柱（4）一端与两个导电弹片（3）接触，另一端与芯片钼片（5）接触。
2.根据权利要求1所述的一种用于功率器件内部连接的弹性组件，其特征在于：所述导电套筒（1）的内径与碟簧（2）的外径相同，所述碟簧（2）的高度大于或等于导电套筒（1）的深度。
3.根据权利要求1所述的一种用于功率器件内部连接的弹性组件，其特征在于：所述导电套筒（1）的材料包括铜和铝。
4.根据权利要求1所述的一种用于功率器件内部连接的弹性组件，其特征在于：所述导电弹片（3）的材料包括铜和铝。
5.根据权利要求1所述的一种用于功率器件内部连接的弹性组件，其特征在于：所述导电柱（4）的材料包括铜、铝、钼铜合金和铝硅碳合金。
6.根据权利要求1所述的一种用于功率器件内部连接的弹性组件，其特征在于：所述导电弹片（3）表面镀有镍、金或银，所述导电弹片（3）上开设有多沟槽或单沟槽，所述沟槽的深度为2-3mm。
7.根据权利要求1所述的一种用于功率器件内部连接的弹性组件，其特征在于：所述导电套筒（1）表面镀有镍、金或银。
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