CN202888185U - 平板封装压接式引出电极绝缘栅双极型晶体管元件 - Google Patents

平板封装压接式引出电极绝缘栅双极型晶体管元件 Download PDF

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Abstract

一种平板封装压接式引出电极绝缘栅双极型晶体管元件，包括IGBT芯片，还包括芯片模架和陶瓷制成的壳体，壳体上沿垂直方向设有芯片安装孔，芯片模架上设有芯片卡装沉槽，IGBT芯片固定在芯片模架上的芯片卡装沉槽内，芯片模架固定在芯片安装孔内的中部，所述芯片模架的上方设有作为IGBT发射极的上引出电极板，上引出电极板采用金属材料制成，上引出电极板安装在芯片安装孔内的上部，上引出电极板的下端面与IGBT芯片上的发射极的电路端口相贴。其目地在于提供一种体积小，结构紧凑，散热性能好，使用寿命长，故障发生率低，可靠性高，使用方便的平板封装压接式引出电极绝缘栅双极型晶体管元件。

Description

平板封装压接式引出电极绝缘栅双极型晶体管元件
技术领域
本实用新型涉及一种平板封装压接式引出电极绝缘栅双极型晶体管元件。
背景技术
现有的模块式封装绝缘栅双极型晶体管(IGBT)，其半导体芯片与引出电极是用多根铝丝通过点焊和锡钎焊连接，外壳是塑料，内部密封使用有机填料，这种模块式封装IGBT存在着以下几项缺陷：
1、为了实现管芯与底板之间的电绝缘，原有的模块式封装技术是在管芯与底板之间，加装了一个绝缘片(其材质有氮化铝、氧化铝、氧化铍等)，因此加大了元件管芯与底板之间热阻，降低了元件的散热能力。
2、受铝丝、焊点通流能力不均，芯片导电面利用率低，散热能力差等原因的影响，使得元件实际的标称通流能力，大大小于其实际具有的通流能力。承受电流浪涌的能力更差。
3、由于模块式封装结构所决定，其复杂的电极和过度铝丝，造成了其分布电感较大，尤其是在高频工作的情况下，这将会使元件的使用受到一定的限制。
4、由于模块式封装结构里，用到了钎焊和点焊，尤其还有较多、较细的铝丝，会存在严重的零克点隐患，因此使其在航空航天这些频繁出现失重和超重领域的使用受到了限制。
5、模块式封装的IGBT，外壳是塑料的，因此其抗外界冲击、防火、防爆的能力较差。
实用新型内容
本实用新型的目地在于提供一种热阻小，通流能力大，高频工作性能好，消除了零克点的隐患，增强了抗震动抗冲击的能力，密封性好增强了抗腐蚀能力，以很好地适应潮湿、盐雾野外等恶劣工作环境的平板封装压接式引出电极绝缘栅双极型晶体管元件。
本实用新型的平板封装压接式引出电极绝缘栅双极型晶体管元件，包括IGBT芯片，还包括芯片模架和陶瓷制成的壳体，壳体上沿垂直方向设有芯片安装孔，所述芯片模架上设有芯片卡装沉槽，所述IGBT芯片固定在芯片模架上的芯片卡装沉槽内，所述芯片模架固定在所述芯片安装孔内的中部，所述芯片模架的上方设有作为IGBT发射极的上引出电极板，上引出电极板采用金属材料制成，上引出电极板安装在所述芯片安装孔内的上部，上引出电极板的下端面与所述IGBT芯片上的发射极的电路端口相贴；
所述芯片安装孔内位于所述芯片模架的下方设有设有门极模架，门极模架上设有门极线，门极线与所述IGBT芯片上的门极的电路相连；
所述芯片安装孔内位于所述门极模架的下方设有设有作为IGBT集电极的下引出电极板，下引出电极板采用金属材料制成，下引出电极板的上端面与所述IGBT芯片上的集电极的电路端口相贴。
本实用新型的平板封装压接式引出电极绝缘栅双极型晶体管元件，其中所述壳体沿水平方向的横截面为圆形，壳体的外侧壁上沿水平方向环绕设有多个散热板，散热板与壳体相连为一体。
本实用新型的平板封装压接式引出电极绝缘栅双极型晶体管元件，其中所述上引出电极板的外侧壁上设有金属材料制成的上环形板，上环形板下端面的外侧部分牛与所述壳体的上端面相贴，所述下引出电极板的外侧壁上设有金属材料制成的下环形板，下环形板上端面的外侧部分与所述壳体的下端面相贴。
本实用新型的平板封装压接式引出电极绝缘栅双极型晶体管元件，其中所述上环形板的内侧边与所述上引出电极板外侧壁的中部相连为一体，所述下环形板的内侧边与所述下引出电极板外侧壁的中部相连为一体。
与现有的模块式封装IGBT相比，本实用新型的平板封装压接式引出电极绝缘栅双极型晶体管元件有如下几个优点：
1、由于直接将IGBT的芯片与下引出电极板相连，取消了绝缘层，而绝缘层是热的不良导体，因此缩短了芯片的热传导路径，减小了热传导阻力。其次，由原来的单面底板散热，改为IGBT芯片两面都散热，进一步缩短了IGBT芯片的热传导路径，同时还增大了散热面积，也等于进一步减小了导热阻力，在同样工作条件下，本实用新型的平板封装压接式引出电极绝缘栅双极型晶体管元件，结温升会低很多，元件也就安全很多。
2、由于IGBT芯片采用了压接式引出电极，因此电极与IGBT芯片间的接触面积，比模块式封装电极与元件间的接触面积增大了两倍以上，而且去掉了由于点铝丝所形成的两个焊点，减小了电极与IGBT芯片间的接触电阻，消除了引出铝丝间的电流不均衡因素，同样的芯片下大大增加了IGBT元件的通流能力，另外由于热阻的减小，也为增大通流能力提供了保障。
3、IGBT元件是一种可以在高频大电流下工作的元件，因此要求要尽可能的减小元件内部的分布电感，平板封装的IGBT，由于省掉了元件与电极间的过度铝丝，缩短了元件与电极间的电流通路，因此也大大减小了本实用新型的平板封装压接式引出电极绝缘栅双极型晶体管元件内部的分布电感，使得本实用新型的平板封装压接式引出电极绝缘栅双极型晶体管元件的高频工作性能更好。
4、模块式封装的IGBT，由于元件与电极间是用过度铝丝连接的，而过度铝丝连接又是通过超声点焊焊接到元件与电极上的，因此在失重和超重的情况下，会出现开焊和断铝丝的故障隐患，即零克点的隐患，导致模块式封装的IGBT在很多领域的应用中受到了限制。而本实用新型的平板封装压接式引出电极绝缘栅双极型晶体管元件，由于采用了压接式引出电极，去掉了过度铝丝和焊点，因此也消除了这种隐患，为IGBT在航空航天领域的使用，提供了可能。
5、模块式封装的IGBT是采用塑料外壳封装的，而本实用新型的平板封装压接式引出电极绝缘栅双极型晶体管元件是采用金属与陶瓷结合封装，因此在机械强度上要比模块式封装的IGBT强很多，抗震动和抗冲击的能力也强出很多，更能适应复杂恶劣的工作环境。
6、本实用新型的平板封装压接式引出电极绝缘栅双极型晶体管元件密封性能好，可以在具有有机和腐蚀性气体的环境中工作，而且还有一定的防火防爆能力。
7、本实用新型的平板封装压接式引出电极绝缘栅双极型晶体管元件，上引出电极板和下引出电极板的间隔要远大于模块式封装的IGBT，因此，可以很好地适应潮湿、盐雾野外等恶劣工作环境。
综上所述，本实用新型的平板封装压接式引出电极绝缘栅双极型晶体管元件具有热阻小，通流能力大，高频工作性能好，消除了零克点的隐患，增强了抗震动抗冲击的能力，密封性好增强了抗腐蚀能力，以很好地适应潮湿、盐雾野外等恶劣工作环境的特点，可以广泛使用于高功率开关电源、逆变电源、电机驱动电源等设备，应用于冶金、化工、交通、电源治理等领域。
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步的说明。
附图说明
图1是本实用新型的平板封装压接式引出电极绝缘栅双极型晶体管元件的结构示意图的主视图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型的平板封装压接式引出电极绝缘栅双极型晶体管(IGBT)元件，包括IGBT芯片1，还包括芯片模架2和陶瓷制成的壳体3，壳体3上沿垂直方向设有芯片安装孔4，芯片模架2上设有芯片卡装沉槽，IGBT芯片1固定在芯片模架2上的芯片卡装沉槽内，芯片模架2固定在芯片安装孔4内的中部，芯片模架2的上方设有作为IGBT发射极的上引出电极板5，上引出电极板5采用金属材料制成，上引出电极板5安装在芯片安装孔4内的上部，上引出电极板5的下端面与IGBT 芯片1上的发射极的电路端口相贴；
芯片安装孔4内位于芯片模架2的下方设有设有门极模架6，门极模架6上设有门极线，门极线与IGBT芯片1上的门极的电路相连；
芯片安装孔4内位于门极模架6的下方设有设有作为IGBT集电极的下引出电极板7，下引出电极板7采用金属材料制成，下引出电极板7的上端面与IGBT芯片1上的集电极的电路端口相贴。
作为本实用新型的改进，上述壳体3沿水平方向的横截面为圆形，壳体3的外侧壁上沿水平方向环绕设有多个散热板8，散热板8与壳体3相连为一体。
作为本实用新型的进一步改进，上述上引出电极板5的外侧壁上设有金属材料制成的上环形板9，上环形板9下端面的外侧部分牛与壳体3的上端面相贴，下引出电极板7的外侧壁上设有金属材料制成的下环形板10，下环形板10上端面的外侧部分与壳体3的下端面相贴。
作为本实用新型的进一步改进，上述上环形板9的内侧边与上引出电极板5外侧壁的中部相连为一体，下环形板10的内侧边与下引出电极板7外侧壁的中部相连为一体。
上面所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的构思和范围进行限定，在不脱离本实用新型设计方案前提下，本领域中普通工程技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本实用新型的保护范围，本实用新型请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。

Claims (4)

1.平板封装压接式引出电极绝缘栅双极型晶体管元件，包括IGBT芯片(1)，其特征在于：还包括芯片模架(2)和陶瓷制成的壳体(3)，壳体(3)上沿垂直方向设有芯片安装孔(4)，所述芯片模架(2)上设有芯片卡装沉槽，所述IGBT芯片(1)固定在芯片模架(2)上的芯片卡装沉槽内，所述芯片模架(2)固定在所述芯片安装孔(4)内的中部，所述芯片模架(2)的上方设有作为IGBT发射极的上引出电极板(5)，上引出电极板(5)采用金属材料制成，上引出电极板(5)安装在所述芯片安装孔(4)内的上部，上引出电极板(5)的下端面与所述IGBT芯片(1)上的发射极的电路端口相贴；
所述芯片安装孔(4)内位于所述芯片模架(2)的下方设有设有门极模架(6)，门极模架(6)上设有门极线，门极线与所述IGBT芯片(1)上的门极的电路相连；
所述芯片安装孔(4)内位于所述门极模架(6)的下方设有设有作为IGBT集电极的下引出电极板(7)，下引出电极板(7)采用金属材料制成，下引出电极板(7)的上端面与所述IGBT芯片(1)上的集电极的电路端口相贴。
2.根据权利要求1所述的平板封装压接式引出电极绝缘栅双极型晶体管元件，其特征在于：所述壳体(3)沿水平方向的横截面为圆形，壳体(3)的外侧壁上沿水平方向环绕设有多个散热板(8)，散热板(8)与壳体(3)相连为一体。
3.根据权利要求2所述的平板封装压接式引出电极绝缘栅双极型晶体管元件，其特征在于：所述上引出电极板(5)的外侧壁上设有金属材料制成的上环形板(9)，上环形板(9)下端面的外侧部分牛与所述壳体(3)的上端面相贴，所述下引出电极板(7)的外侧壁上设有金属材料制成的下环形板(10)，下环形板(10)上端面的外侧部分与所述壳体(3)的下端面相贴。
4.根据权利要求3所述的平板封装压接式引出电极绝缘栅双极型晶体管元件，其特征在于：所述上环形板(9)的内侧边与所述上引出电极板(5)外侧壁的中部相连为一体，所述下环形板(10)的内侧边与所述下引出电极板(7)外侧壁的中部相连为一体。
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