[发明专利]大功率整晶圆IGBT陶瓷封装外壳

说明书

技术领域

本发明涉及一种陶瓷封装外壳，特别涉及一种大功率整晶圆IGBT陶瓷封装外壳。属于电力半导体器件技术领域。

背景技术

绝缘栅双极晶体管——IGBT，随着应用领域的不断拓展，近年来取得了快速发展，已成为当前电力电子器件的主流产品，千安级以上的大功率IGBT已成为轻型直流输电、轨道交通、新能源等大功率变流领域的首选。

IGBT常被封装成两种结构，一种是采用芯片焊接和引线超声键合的塑料模块结构，这种结构的优点是工艺简单，缺点是只能实现单面散热，在高压大电流条件下可靠性变差。另一种是采用平板压接式封装的陶瓷模块，这种结构的优点是能够双面散热，清除了焊接热疲劳，提高了可靠性，在大功率领域应用上有明显优势，缺点是每个部件必须有很好的一致性，因此对工艺的要求极高。

IGBT芯片常被制成独立的方片单元，对陶瓷模块来说，需要在外壳电极上雕刻一些凸出的矩形电极群来封装每个芯片单元。要完全消除电极群的机械应力、焊接高温形变等诸多因素的影响，保证整个电极群表面具有很高的平整度，从而满足IGBT芯片压接式封装的要求，这将对陶瓷外壳生产的工艺控制、成品率提出考验。

随着IGBT芯片制造技术的提高，目前已研制成功一种在一个整晶圆芯片上刻蚀多个独立的IGBT器件单元，相应地需要一种新型封装外壳来实现整晶圆IGBT的封装。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种适合整晶圆IGBT封装的新型陶瓷外壳，能够实现IGBT所有芯片单元的门极连接和引出。

本发明的目的是这样实现的：一种大功率整晶圆IGBT陶瓷封装外壳，它包括陶瓷底座、过渡电极和上盖，所述陶瓷底座包括自上而下叠合同心焊接的阳极法兰、瓷环和阳极密封圈，在所述阳极密封圈内同心焊接有阳极电极，在所述瓷环的壳壁上穿接有门极引线管，在所述门极引线管的内、外端分别焊接有门极内插片和门极外插片，所述上盖盖置于陶瓷底座上，上盖包含有阴极电极和阴极法兰，所述阴极法兰同心焊接在阴极电极的外缘上；所述过渡电极置于阳极电极上，在所述过渡电极上设置有门极针定位孔、门极环定位槽和芯片定位孔。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明不需要雕刻矩形电极群，只需在过渡电极上加工简单的定位孔和定位槽，大幅提高了加工效率和成品率，并且过渡电极不需与瓷环相焊接，因此没有焊接应力，与矩形电极群相比，接触面积增加了20%左右，从而提高了电极的导电、导热性能。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的过渡电极的结构示意图。

其中： 

陶瓷底座1

过渡电极2

上盖3

阳极法兰1-1

瓷环1-2

阳极密封圈1-3

阳极电极1-4

门极引线管1-5

门极外插片1-6

门极内插片1-7

门极针定位孔2-1

门极环定位槽2-2

芯片定位孔2-3

阴极电极3-1

阴极法兰3-2。

具体实施方式

参见图1，本发明涉及一种大功率整晶圆IGBT陶瓷封装外壳，主要由陶瓷底座1、过渡电极2和上盖3组成，其中陶瓷底座1包含有阳极法兰1-1、瓷环1-2、阳极密封圈1-3、阳极电极1-4、门极引线管1-5、门极外插片1-6和门极内插片1-7，阳极密封圈1-3焊接在瓷环1-2的下端面，阳极法兰1-1焊接在瓷环1-2的上端面，所述阳极法兰1-1、瓷环1-2和阳极密封圈1-3自上至下叠合同心焊接，所述阳极电极1-4同心焊接在阳极密封圈1-3中，门极引线管1-5穿接于瓷环1-2壳壁上，门极内插片1-7与处于瓷环1-2内的门极引线管1-5一端垂直焊接，门极外插片1-6水平焊接于瓷环1-2外的门极引线管1-5一端；所述上盖3盖置于陶瓷底座1上，上盖3包含有阴极电极3-1和阴极法兰3-2，所述阴极法兰3-2同心焊接在阴极电极3-1的外缘上；所述过渡电极2置于阳极电极1-4上，在所述过渡电极2上设置有门极针定位孔2-1、门极环定位槽2-2和芯片定位孔2-3，其中门极针定位孔2-1和门极环定位槽2-2根据需要封装的芯片进行设计。

通过门极针定位孔2-1、门极环定位槽2-2、门极内插片1-7、门极引线管1-5和门极外插片1-6的设计，可以实现整晶圆IGBT芯片门极的连接与引出。