CN114242671A - 一种igbt电气单元封装件 - Google Patents

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张彬彬
李松玲
陈滔
张明华
王宁宁
曾庆晨
谭真
胡雯雯
王君
陈广军
刘丹丹
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Abstract

本发明涉及半导体封装技术领域，尤其涉及一种IGBT电气单元封装件。本发明提供的IGBT电气单元封装件包括：散热底板、外壳、盖板和IGBT电气单元，本发明中散热底板采用52％‑58％体积分数的AlSiC复合材料，IGBT电气单元封装件采用AlN陶瓷直接覆铜基板，绝缘栅双极型晶体管芯片、二极管芯片与陶瓷直接覆铜基板之间连接采用纳米Ag焊膏低压烧结工艺。本发明中的IGBT电气单元封装件采用具有高气密性的封装结构，保证该IGBT电气单元封装件在高海拔应用场景如安装在运输机、战斗机上时，不会发生由于气压降低导致IGBT电气单元封装件内部耐压能力下降的情况，保证IGBT电气单元封装件的可靠性。

Description

一种IGBT电气单元封装件
技术领域
本发明涉及半导体封装技术领域，尤其涉及一种IGBT电气单元封装件。
背景技术
绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor，IGBT)凭借其功耗小、驱动简单、载流密度大，饱和压降低等许多优点，已成为电力电子系统的核心部件之一，广泛应用于电动汽车、新能源发电、智能电网、轨道交通、高压输电等诸多关键领域；同时也是武器装备供配电系统、电机驱动系统、伺服系统中的重要部件，其质量与可靠性对装备运行具有重要意义。
对于半导体器件来讲，在工作的时候要施加一定的功率(特别是功率器件)，这一功率的绝大部分被转换为热量，并导致器件芯片的温升。芯片上的热量通过芯片烧结材料传递到外壳，并进一步传递到周围的空气环境(对功率器件有时还要通过散热器)。热阻是一个物理学概念，指的是热流(功率)流过导热体时所受到的阻力(会在导热体上产生温差)。热阻的倒数就是热导，通俗地讲，物体导热性能好就是热阻小。
对于大功率模块，热阻指的是从芯片到模块外壳(芯片正下方)的稳态热阻，称为结壳热阻，通常表示为：
Figure BDA0003384118400000021
式中Tj为芯片结温，Tc为模块外壳制定位置温度，P为耗散功率。
随着IGBT模块电压等级的提升、开关频率的提高，致使开关管的损耗也不断上升，模块内部的发热量也越来越高。IGBT模块的工作特性受温度影响较大，半导体物理常数与器件内部参数都会随温度的变化而改变，从而导致IGBT模块的开通、关断速度、通态压降等性能指标发生变化。现有技术中，IGBT模块封装结构在低压环境中可靠性较低，现有技术中的IGBT模块封装结构结壳热阻较大、对可靠性也有不利影响。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述问题，提供了一种具有较小结壳热阻，较高可靠性的能够适用于低压使用环境的IGBT电气单元封装件。
本发明提供的IGBT电气单元封装件包括：散热底板、外壳、盖板和IGBT电气单元，所述IGBT电气单元焊接于所述散热底板的上表面，所述外壳的下部和所述散热底板之间使用密封胶气体密封地固定粘接，所述外壳的上部与所述盖板之间使用密封胶气体密封地固定粘接。
在所述散热底板和所述外壳形成的容置腔体的下部灌封硅凝胶，以形成密封结构，所述IGBT电气单元基本包含在所述硅凝胶内。
在所述硅凝胶上设置防形变层，所述防形变层位于所述盖板的下方。
在散热底板上焊接的IGBT电气单元基本被包含在所述硅凝胶形成的密封结构中，使IGBT电气单元处于整体具有气密性的密封结构中，因为密封结构中不存在气体，使得IGBT电气单元内部能够不受外界低压环境影响。在低压环境下，在IGBT电气单元内部端子与散热底板的焊接处、外壳与散热底板的焊接处，所述陶瓷覆铜基板与所述绝缘栅双极型晶体管芯片和所述二极管芯片的焊接处的微小缝隙形成的微小密闭空间中的气体不会逸出至硅凝胶内。
硅凝胶包含陶瓷覆铜基板与所述绝缘栅双极型晶体管芯片和所述二极管芯片且包含住全部的金属键合丝，防形变层设置在硅凝胶上。对于半导体器件来讲，在工作的时候要施加一定的功率，这一功率的绝大部分被转换为热量，并导致器件芯片的温升。IGBT电气单元上所述绝缘栅双极型晶体管芯片和所述二极管芯片的热量通过焊接烧结材料传递到外壳，并进一步传递到周围的空气环境。这部分能量也会传递至硅凝胶。硅凝胶受到温度的影响进而产生体积膨胀。在低压环境下，硅凝胶受到的外界气压较于在正常1个大气压的环境中大幅降低，也会导致较软的硅凝胶体积膨胀。而较硬的防变形层具有一定的机械压制作用，能够有效防止硅凝胶因气压和受热引起的变形。
根据本发明的一个方面，所述外壳的下部和所述散热底板之间使用环氧胶固定粘接，所述外壳的上部与所述盖板之间使用环氧胶固定粘接；
所述防形变层是硅橡胶层，硅橡胶可在150度至零下350度下使用，在零下60度至零下70度时仍具有较好的弹性，化学稳定性较好，所以以硅橡胶制成的防形变层能够在较高工作温度下使用不会发生形状与性质的改变。
环氧胶强度较高，韧性较好，点绝缘性优良，可在零下80°至200°范围内长期使用，化学稳定性较好，固化成型后收缩率小，粘接能力强。散热底板与外壳通过环氧胶粘接成一体，防形变层与散热底板和外壳一同限制硅凝胶在较高温度、较低气压下保持体积的稳定，进而保证封装在防形变层与散热底板和外壳内部的IGBT电气单元在使用中的可靠性。
根据本发明的一个方面，所述密封结构的硬度和所述防形变层的硬度之间的比例为1:(3-4)。
硬度的大小与挤压强度的变化有关，低硬度的硅凝胶在受力度上稍差，高硬度的硅橡胶具有高挤压强度。具体地，防形变层的硅橡胶层硬度大于硅凝胶的硬度。较软的硅凝胶对金属键合丝不会产生压应力且能够保护键合金属丝。
根据本发明的一个方面，所述外壳由热膨胀系数与环氧胶的热膨胀系数之比为(0.8-1.2)：1的材料制成；
优选地，与环氧胶具有相近热膨胀系数的材料制成的外壳，在受热时会与固化的环氧胶体积一同膨胀，能够避免在较高工作温度下环氧胶与外壳之间产生间隙。
根据本发明的一个方面，所述密封结构是在所述散热底板和所述外壳形成的容置腔体的下部设置的8mm-12mm的硅凝胶，所述防形变层是在所述硅凝胶上设置的1mm-2mm的硅橡胶，其中，所述硅凝胶和所述硅橡胶经过真空脱泡处理。
硅凝胶厚度范围在8mm-12mm，能有效的将所述陶瓷覆铜基板、所述绝缘栅双极型晶体管芯片、所述二极管芯片和全部的金属键合丝保护在内，避免引线漏出造成耐压不足等问题；防形变层的硅橡胶设置在硅凝胶上。硅橡胶厚度1-2mm，适宜的厚度具有较高的硬度，能有效防止硅凝胶在低气压环境下发生气泡析出的问题，同时也在防形变层与盖板之间留出一定空间，防止硅橡胶和硅凝胶发生的热膨胀挤压盖板和外壳。
硅橡胶、硅凝胶经过真空脱泡处理，消除了微气泡，在低压环境应用IGBT电气单元时，虽然IGBT电气单元内外存在气压差，也不会出现微气泡在高压电场作用下的局部放电现象，不会造成有机绝缘的灌封体的老化分解，提高了IGBT电气单元封装件的可靠性。
根据本发明的一个方面，所述IGBT电气单元包括：
陶瓷覆铜基板，焊接在所述散热底板上,其中，所述陶瓷覆铜基板包括相互分离的功率基板和信号基板，所述功率基板和所述信号基板之间通过金属键合线键合连接；
绝缘栅双极型晶体管芯片、二极管芯片，所述绝缘栅双极型晶体管芯片和所述二极管芯片焊接在所述功率基板上，通过金属键合线键合连接；和
信号端子、功率端子，分别使用钎焊工艺焊接在所述陶瓷覆铜基板上，其中，所述信号端子的固定端钎焊连接到所述信号基板上，所述功率端子的固定端钎焊连接到所述功率基板上，所述信号端子的自由端、所述功率端子的自由端由所述外壳或所述盖板的开口处伸出；
所述功率端子的固定端在所述功率基板上的焊接位置、所述绝缘栅双极型晶体管芯片在所述功率基板上的焊接位置和所述二极管芯片焊接在所述功率基板上的焊接位置相互分离；
所述IGBT电气单元的所述功率基板、所述信号基板、绝缘栅双极型晶体管芯片、二极管芯片、金属键合线、所述信号端子的下部和所述功率端子的下部包含在所述硅凝胶内；
所述散热底板由含有52％-58％体积分数的AlSiC的复合材料制成；
所述陶瓷覆铜基板为AlN陶瓷覆铜基板；
所述绝缘栅双极型晶体管芯片和所述二极管芯片与所述AlN陶瓷覆铜基板的所述功率基板之间使用纳米Ag焊膏、使用低温低压焊接工艺焊接连接。
本发明中散热底板采用52％-58％体积分数的AlSiC复合材料，相比于传统底板，密度由7.8g/cm3下降到2.99g/cm3，相同体积下模块重量大幅度下降。
根据本发明的一个方面，所述绝缘栅双极型晶体管芯片的背面电极和所述二极管芯片的背面电极与所述AlN陶瓷覆铜基板的所述功率基板的表面之间焊接连接，所述绝缘栅双极型晶体管芯片和所述二极管芯片在焊接过程中受到5MPa-11MPa压力，烧结温度200℃-300℃，保温时间40s-60s。
采用AlN陶瓷直接覆铜基板，相比于传统的氧化铝陶瓷覆铜基板，AlN陶瓷热导率提升了近10倍，绝缘栅双极型晶体管芯片、二极管芯片与陶瓷直接覆铜基板之间连接采用纳米Ag焊膏低压烧结工艺，相比于传统高铅钎料，互连接头热导率提升了3倍多，耐温度能力不低于200℃，使IGBT电气单元的可靠性进一步提升。
根据本发明的一个方面，由超声键合工艺和铝键合线形成所述绝缘栅双极型晶体管芯片的正面电极和所述二极管芯片的正面电极与所述AlN陶瓷覆铜基板的所述功率基板的表面覆铜层之间的电连接；
所述功率基板和所述信号基板之间通过铝键合线键合连接。
由真空钎焊工艺和锡铅共晶焊料，形成所述功率基板和所述信号基板与所述散热底板的电连接。
由热风回流焊工艺和锡铅共晶焊料，形成所述信号端子的固定端与所述信号基板的电连接，及所述功率端子的固定端与所述功率基板的电连接。
使用超声键合工艺对铝键合线施加超声波，对材料的塑性变形产生的影响，类似于加热。超声波能量被铝键合线中的位错选择性吸收，从而位错在束缚位置解脱出来，致使铝键合线在很低的外力下即可处于塑性变形状态。在这种状态下变形的铝键合线，可以使处在蒸镀状态下的铝膜表面形成的氧化膜破坏，露出清洁的金属表面，利于键合操作。
根据本发明的一个方面，还包括栅极电阻和稳压二极管，由钎焊工艺形成所述栅极电阻、所述稳压二极管与所述信号基板的表面的电连接。
绝缘栅双极型晶体管芯片、二极管芯片的栅射或栅源极之间是容性结构，栅极回路的寄生电感又是不可避免的。优选地，串联一个栅极电阻消除栅极回路在驱动器驱动脉冲的激励下要产生很强的栅极振荡。同时栅极电阻可以起到转移驱动器的功率损耗，降低温升的作用。表面栅极击穿造成IGBT电气单元封装件失效。
根据本发明的一个方面，所述功率端子伸出盖板或外壳的自由端设置折弯部，在所述功率端子的折弯部设置通孔，所述盖板上设置带有螺纹孔的安装基座，所述安装基座的位置与所述通孔相匹配。
本发明具有如下的有益效果：本发明的IGBT电气单元封装件在通过降低IGBT模块的封装热阻，尤其能够满足在较高工作温度环境下对IGBT电气单元封装件的可靠性、重量等指标的更高要求。
本发明的IGBT电气单元封装件采用AlN陶瓷直接覆铜基板，相比于传统的氧化铝陶瓷覆铜基板，AlN陶瓷热导率提升了近10倍，绝缘栅双极型晶体管芯片、二极管芯片与陶瓷直接覆铜基板之间连接采用纳米Ag焊膏低压烧结工艺，相比于传统高铅钎料，互连接头热导率提升了3倍多，耐温度能力不低于200℃，使IGBT电气单元封装件在较高工作温度的环境下的可靠性进一步提升。本发明中的IGBT电气单元封装件采用具有高气密性的封装结构，保证该IGBT电气单元封装件在高海拔应用场景如安装在飞机上时，不会发生由于气压降低导致IGBT电气单元封装件内部耐压能力下降的情况，保证IGBT电气单元封装件的可靠性。
附图说明
图1是本发明的一个实施例的IGBT电气单元的结构示意图；
图2是本发明的一个实施例的IGBT电气单元封装件的立体图；
图3是本发明的一个实施例的IGBT电气单元的陶瓷覆铜基板排布结构图；
图4是本发明的一个实施例的IGBT电气单元封装件的结构示意图。
附图编号：1-散热底板；2-功率基板；3-信号基板；4-绝缘栅双极型晶体管芯片；5-二极管芯片；6-功率端子；7-信号端子；8-铝键合线；9-安装基座；10-通孔；11-外壳；12-盖板；13-环氧胶；14-硅凝胶；15-硅橡胶；
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员而言，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。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细地描述，实施方式不能在此一一赘述，但本发明的实施方式并不因此限定于以下实施方式。
如图1、图2和图4所示，本发明的一个实施例的IGBT电气单元封装件包括：散热底板1、外壳11、盖板12和IGBT电气单元，IGBT电气单元焊接于散热底板1的上表面，外壳11的下部和散热底板1之间使用密封胶气体密封地固定粘接，外壳11的上部与盖板12之间使用密封胶气体密封地固定粘接；
在散热底板1和外壳11形成的容置腔体的下部灌封硅凝胶14，以形成密封结构，IGBT电气单元基本包含在硅凝胶14内；
在硅凝胶14上设置防形变层，防形变层位于盖板12的下方。
在散热底板1上焊接的IGBT电气单元基本被包含在硅凝胶14形成的密封结构中，使IGBT电气单元处于整体具有气密性的密封结构中，因为密封结构中不存在气体，使得IGBT电气单元内部能够不受外界低压环境影响。在低压环境下，在IGBT电气单元内部端子与散热底板1的焊接处、外壳11与散热底板1的焊接处，陶瓷覆铜基板与绝缘栅双极型晶体管芯片4和二极管芯片5的焊接处的微小缝隙形成的微小密闭空间中的气体不会逸出至硅凝胶14内。
硅凝胶14包含陶瓷覆铜基板与绝缘栅双极型晶体管芯片4和二极管芯片5且包含住全部的金属键合丝，防形变层设置在硅凝胶14上。对于半导体器件来讲，在工作的时候要施加一定的功率，这一功率的绝大部分被转换为热量，并导致器件芯片的温升。IGBT电气单元上绝缘栅双极型晶体管芯片4和二极管芯片5的热量通过焊接烧结材料传递到外壳11，并进一步传递到周围的空气环境。这部分能量也会传递至硅凝胶14。硅凝胶14受到温度的影响进而产生体积膨胀。在低压环境下，硅凝胶14受到的外界气压较于在正常1个大气压的环境中大幅降低，也会导致较软的硅凝胶14体积膨胀。而较硬的防变形层具有一定的机械压制作用，能够有效防止硅凝胶14因气压和受热引起的变形。
在该实施例中，外壳11的下部和散热底板1之间使用环氧胶固定粘接，外壳11的上部与盖板12之间使用环氧胶固定粘接；
防形变层是硅橡胶层；
环氧胶13强度较高，韧性较好，点绝缘性优良，可在零下80°至200°范围内长期使用，化学稳定性较好，固化成型后收缩率小，粘接能力强。散热底板1与外壳11通过环氧胶13粘接成一体，防形变层与散热底板1和外壳11一同限制硅凝胶14在较高温度、较低气压下保持体积的稳定，进而保证封装在防形变层与散热底板1和外壳11内部的IGBT电气单元在使用中的可靠性。
在该实施例中，密封结构的硬度和防形变层的硬度之间的比例为1:3。
硬度的大小与挤压强度的变化有关，低硬度的硅凝胶14在受力度上稍差，高硬度的硅橡胶15具有高挤压强度。具体地，防形变层的硅橡胶15硬度大于硅凝胶14的硬度。较软的硅凝胶14对金属键合丝不会产生压应力且能够保护键合金属丝。
在该实施例中，外壳11由环氧树脂制成；
优选地，与环氧胶13具有相同热膨胀系数的环氧树脂制成的外壳11，在受热时会与固化的环氧胶13体积一同膨胀，能够避免在较高工作温度下环氧胶13与外壳11之间产生间隙。
在该实施例中，密封结构是在散热底板1和外壳11形成的容置腔体的下部设置的8mm-12mm的硅凝胶14，防形变层是在硅凝胶14上设置的1mm-2mm的硅橡胶15，其中，硅凝胶14和硅橡胶15经过真空脱泡处理。
硅橡胶15、硅凝胶14经过真空脱泡处理，消除了微气泡，在低压环境应用IGBT电气单元时，虽然IGBT电气单元内外存在气压差，也不会出现微气泡在高压电场作用下的局部放电现象，不会造成有机绝缘的灌封体的老化分解，提高了IGBT电气单元封装件的可靠性。
硅凝胶14厚度范围在8mm-12mm，能有效的将陶瓷覆铜基板的功率基板2、信号基板3、绝缘栅双极型晶体管芯片4、二极管芯片5和全部的金属键合丝8保护在内，避免引线漏出造成耐压不足等问题；防形变层的硅橡胶15设置在硅凝胶14上。硅橡胶15厚度1mm-2mm，适宜的厚度具有较高的硬度，能有效防止硅凝胶14在低气压环境下发生气泡析出的问题，同时也在防形变层与盖板12之间留出一定空间，防止硅橡胶15和硅凝胶14发生的热膨胀挤压盖板12和外壳11。
如图1、图2、图3所示，在该实施例中，IGBT电气单元包括：
陶瓷覆铜基板，焊接在散热底板1上,其中，陶瓷覆铜基板包括相互分离的功率基板2和信号基板3，功率基板2和信号基板3之间通过铝键合线8键合连接；
绝缘栅双极型晶体管芯片4、二极管芯片5，绝缘栅双极型晶体管芯片4和二极管芯片5焊接在功率基板2上，通过铝键合线8键合连接；和
信号端子7、功率端子6，分别使用钎焊工艺焊接在陶瓷覆铜基板上，其中，信号端子7的固定端钎焊连接到信号基板3上，功率端子6的固定端钎焊连接到功率基板2上，信号端子7的自由端、功率端子6的自由端由外壳11或盖板12的开口处伸出；
功率端子6的固定端在功率基板2上的焊接位置、绝缘栅双极型晶体管芯片4在功率基板2上的焊接位置和二极管芯片5焊接在功率基板2上的焊接位置相互分离；
IGBT电气单元的功率基板2、信号基板3、绝缘栅双极型晶体管芯片4、二极管芯片5、铝键合线8、信号端子7的下部和功率端子6的下部包含在硅凝胶14内；
散热底板1由含有55％体积分数的AlSiC的复合材料制成；
陶瓷覆铜基板为AlN陶瓷覆铜基板；
绝缘栅双极型晶体管芯片4和二极管芯片5与AlN陶瓷覆铜基板的功率基板2之间使用纳米Ag焊膏、使用低温低压焊接工艺焊接连接。
在该实施例中的IGBT电气单元为半桥式IGBT电气单元。
本实施例中散热底板1采用55％体积分数的AlSiC复合材料，相比于传统底板，密度由7.8g/cm3下降到2.99g/cm3，相同体积下模块重量大幅度下降。
在该实施例中，绝缘栅双极型晶体管芯片4的背面电极和二极管芯片5的背面电极与AlN陶瓷覆铜基板的功率基板2的表面之间焊接连接，绝缘栅双极型晶体管芯片4和二极管芯片5在焊接过程中受到8MPa压力，烧结温度250℃，保温时间50s。
采用AlN陶瓷直接覆铜基板，相比于传统的氧化铝陶瓷覆铜基板，AlN陶瓷热导率提升了近10倍，绝缘栅双极型晶体管芯片4、二极管芯片5与陶瓷直接覆铜基板之间连接采用纳米Ag焊膏低压烧结工艺，相比于传统高铅钎料，互连接头热导率提升了3倍多，耐温度能力不低于200℃，使IGBT电气单元的可靠性进一步提升。
在该实施例中，由超声键合工艺和铝键合线8形成绝缘栅双极型晶体管芯片4的正面电极和二极管芯片5的正面电极与AlN陶瓷覆铜基板的功率基板2的表面覆铜层之间的电连接；
功率基板2和信号基板3之间通过铝键合线8键合连接。
由真空钎焊工艺和锡铅共晶焊料，形成功率基板2和信号基板3与散热底板1的电连接。
由热风回流焊工艺和锡铅共晶焊料，形成信号端子7的固定端与信号基板3的电连接，及功率端子6的固定端与功率基板2的电连接。
使用超声键合工艺对铝键合线8施加超声波，对材料的塑性变形产生的影响，类似于加热。超声波能量被铝键合线8中的位错选择性吸收，从而位错在束缚位置解脱出来，致使铝键合线8在很低的外力下即可处于塑性变形状态。在这种状态下变形的铝键合线8，可以使处在蒸镀状态下的铝膜表面形成的氧化膜破坏，露出清洁的金属表面，利于键合操作。
根据本发明的另一个实施例的IGBT电气单元封装件还包括栅极电阻和稳压二极管，由钎焊工艺形成栅极电阻、稳压二极管与信号基板3的表面的电连接。
绝缘栅双极型晶体管芯片4、二极管芯片5的栅射或栅源极之间是容性结构，栅极回路的寄生电感又是不可避免的。优选地，串联一个栅极电阻消除栅极回路在驱动器驱动脉冲的激励下要产生很强的栅极振荡。同时栅极电阻可以起到转移驱动器的功率损耗，降低温升的作用。表面栅极击穿造成IGBT电气单元封装件失效。
在该实施例中，功率端子6伸出盖板12或外壳11的自由端设置折弯部，在功率端子6的折弯部设置通孔10，盖板12上设置带有螺纹孔的安装基座9，安装基座9的位置与通孔10相匹配。
本发明的另一个实施例中其余部分均与一个实施例中的相同。
上述内容仅为本发明的具体实施方式的例子，对于其中未详尽描述的设备和结构，应当理解为采取本领域已有的通用设备及通用方法来予以实施。
以上仅为本发明的实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种IGBT电气单元封装件，包括：散热底板(1)、外壳(11)、盖板(12)和IGBT电气单元，所述IGBT电气单元焊接于所述散热底板(1)的上表面，其特征在于，所述外壳(11)的下部和所述散热底板(1)之间使用密封胶气体密封地固定粘接，所述外壳(11)的上部与所述盖板(12)之间使用密封胶气体密封地固定粘接；
在所述散热底板(1)和所述外壳(11)形成的容置腔体的下部灌封硅凝胶(14)，以形成密封结构，所述IGBT电气单元基本包含在所述硅凝胶(14)内；
在所述硅凝胶(14)上设置防形变层，所述防形变层位于所述盖板(12)的下方。
2.根据权利要求1所述的IGBT电气单元封装件，其特征在于，所述外壳(11)的下部和所述散热底板(1)之间使用环氧胶固定粘接，所述外壳(11)的上部与所述盖板(12)之间使用环氧胶固定粘接；
所述防形变层是硅橡胶层。
3.根据权利要求2所述的IGBT电气单元封装件，其特征在于，所述密封结构的硬度和所述防形变层的硬度之间的比例为1:(3-4)。
4.根据权利要求3所述的IGBT电气单元封装件，其特征在于，所述外壳(11)由热膨胀系数与环氧胶(13)的热膨胀系数之比为(0.8-1.2)：1的材料制成。
5.根据权利要求4所述的IGBT电气单元封装件，其特征在于，所述密封结构是在所述散热底板(1)和所述外壳(11)形成的容置腔体的下部设置的8mm-12mm的硅凝胶(14)，所述防形变层是在所述硅凝胶(14)上设置的1mm-2mm的硅橡胶(15)，其中，所述硅凝胶(14)和所述硅橡胶(15)经过真空脱泡处理。
6.根据权利要求5所述的IGBT电气单元封装件，其特征在于，所述IGBT电气单元包括：
陶瓷覆铜基板，焊接在所述散热底板(1)上,其中，所述陶瓷覆铜基板包括相互分离的功率基板(2)和信号基板(3)，所述功率基板(2)和所述信号基板(3)之间通过金属键合线键合连接；
绝缘栅双极型晶体管芯片(4)、二极管芯片(5)，所述绝缘栅双极型晶体管芯片(4)和所述二极管芯片(5)焊接在所述功率基板(2)上，通过金属键合线键合连接；和
信号端子(7)、功率端子(6)，分别使用钎焊工艺焊接在所述陶瓷覆铜基板上，其中，所述信号端子(7)的固定端钎焊连接到所述信号基板(3)上，所述功率端子(6)的固定端钎焊连接到所述功率基板(2)上，所述信号端子(7)的自由端、所述功率端子(6)的自由端由所述外壳(11)或所述盖板(12)的开口处伸出；
所述功率端子(6)的固定端在所述功率基板(2)上的焊接位置、所述绝缘栅双极型晶体管芯片(4)在所述功率基板(2)上的焊接位置和所述二极管芯片(5)焊接在所述功率基板(2)上的焊接位置相互分离；
所述IGBT电气单元的所述功率基板(2)、所述信号基板(3)、绝缘栅双极型晶体管芯片(4)、二极管芯片(5)、金属键合线、所述信号端子(7)的下部和所述功率端子(6)的下部包含在所述硅凝胶(14)内；
所述散热底板(1)由含有52％-58％体积分数的AlSiC的复合材料制成；
所述陶瓷覆铜基板为AlN陶瓷覆铜基板；
所述绝缘栅双极型晶体管芯片(4)和所述二极管芯片(5)与所述AlN陶瓷覆铜基板的所述功率基板(2)之间使用纳米Ag焊膏、使用低温低压焊接工艺焊接连接。
7.根据权利要求6所述的IGBT电气单元封装件，其特征在于，所述绝缘栅双极型晶体管芯片(4)的背面电极和所述二极管芯片(5)的背面电极与所述AlN陶瓷覆铜基板的所述功率基板(2)的表面之间焊接连接，所述绝缘栅双极型晶体管芯片(4)和所述二极管芯片(5)在焊接过程中受到5MPa-11MPa压力，烧结温度200℃-300℃，保温时间40s-60s。
8.根据权利要求7所述的IGBT电气单元封装件，其特征在于，由超声键合工艺和铝键合线(8)形成所述绝缘栅双极型晶体管芯片(4)的正面电极和所述二极管芯片(5)的正面电极与所述AlN陶瓷覆铜基板的所述功率基板(2)的表面覆铜层之间的电连接；
所述功率基板(2)和所述信号基板(3)之间通过铝键合线(8)键合连接；
由真空钎焊工艺和锡铅共晶焊料，形成所述功率基板(2)和所述信号基板(3)与所述散热底板(1)的电连接；
由热风回流焊工艺和锡铅共晶焊料，形成所述信号端子(7)的固定端与所述信号基板(3)的电连接，及所述功率端子(6)的固定端与所述功率基板(2)的电连接。
9.根据权利要求8所述的IGBT电气单元封装件，其特征在于，还包括栅极电阻和稳压二极管，由钎焊工艺形成所述栅极电阻、所述稳压二极管与所述信号基板(3)的表面的电连接。
10.根据权利要求9所述的IGBT电气单元封装件，其特征在于，所述功率端子(6)伸出盖板(12)或外壳(11)的自由端设置折弯部，在所述功率端子(6)的折弯部设置通孔(10)，所述盖板(12)上设置带有螺纹孔的安装基座(9)，所述安装基座(9)的位置与所述通孔(10)相匹配。
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