[发明专利]一种方形陶瓷管壳及制备工艺

说明书

本发明涉及一种方形陶瓷管壳，包含有上盖和陶瓷底座，所述上盖盖置于陶瓷底座上，所述上盖包含有阴极方形电极和阴极分体式法兰，所述阴极分体式法兰包含阴极厚环和阴极薄环，所述阴极厚环的内缘同心焊接在阴极薄环的外缘，所述阴极薄环的内缘同心焊接在阴极方形电极的外缘；所述陶瓷底座包含自下而上同心焊接的阳极方形电极、阳极密封环、方形瓷环、阳极分体式法兰和引线管，所述引线管穿接于方形瓷环上，所述阳极分体式法兰包含阳极厚环和阳极薄环，所述阳极厚环的内缘同心焊接在阳极薄环的外缘，所述阳极薄环的内缘同心焊接在阳极方形电极的外缘。本发明采用分体式法兰和精准焊接温控曲线较好地解决了方形管壳焊接区域的应力差异问题。

技术领域

本发明涉及一种方形陶瓷管壳及制备工艺，属于电力电子技术领域。

背景技术

电力半导体器件由于以前主要是以整流管和晶闸管为主，而其芯片通常都是圆片形状，决定了封装用陶瓷管壳都是圆形结构，目前圆形结构陶瓷管壳及制备工艺已基本成熟。

随着近几年以绝缘栅双极型晶体管(IGBT)为代表的新型器件的迅速发展，对封装载体也提出新的要求。传统的塑料模块封装方法制约了IGBT在高压大电流领域的应用，而基于双面散热的压接式陶瓷封装IGBT在柔性直流输电等大功率领域具有明显的技术优势。由于IGBT芯片都是方片形状，决定了方形结构的封装载体是最经济和最节约空间的，因此提出了一种方形陶瓷管壳的设计构想。与普通圆形陶瓷管壳相比，方形陶瓷管壳焊接应力分布不均匀，4个圆角处和4条边上的焊接应力差异较大，是造成管壳焊接失败和耐温度冲击能力失效的主要原因。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种方形陶瓷管壳及制备工艺，提高管壳焊接的成功率和耐温度冲击能力。

本发明涉及解决上述问题所采用的技术方案为：一种方形陶瓷管壳，包含有上盖和陶瓷底座，所述上盖盖置于陶瓷底座上，所述上盖包含有阴极方形电极和阴极分体式法兰，所述阴极分体式法兰包含阴极厚环和阴极薄环，所述阴极厚环的内缘同心焊接在阴极薄环的外缘，所述阴极薄环的内缘同心焊接在阴极方形电极的外缘；所述陶瓷底座包含自下而上同心焊接的阳极方形电极、阳极密封环、方形瓷环、阳极分体式法兰和引线管，所述引线管穿接于方形瓷环上，所述阳极分体式法兰包含阳极厚环和阳极薄环，所述阳极厚环的内缘同心焊接在阳极薄环的外缘，所述阳极薄环的内缘同心焊接在阳极方形电极的外缘。

优选地，所述方形瓷环包括波轮区域和直壁区域，所述引线管穿接于方形瓷环的直壁区域，直壁区域的外径与波轮区域外径相同。

本发明提供一种方形陶瓷管壳的制备工艺，所述阴、阳极方形电极的工艺流程如下：包括：切割→铣边/打孔→退火→精磨，其中

切割：采用Ф160mm合金圆盘铣刀，数控铣床切割，预留外缘再加工量0.5-1mm；

铣边/打孔：

铣边参数 S＝10000-12000转/分 F＝1000-1500mm/min，

打孔参数 S＝3000-3500转/分 F＝200-400mm/min，S表示转速，F表示进给速度；

退火：800℃-820℃氢氮混合气氛中保温45-60分钟，冷却至室温时间不低于1小时，退火后硬度30-40HV；

在进行法兰与电极，法兰薄环与厚环的焊接时严格控制焊接温度，包括升温控制和降温控制两部分，升温控制参数：T＝10-90min，温度＝200-820℃；降温控制参数：T＝90-240min，温度＝820-80℃。