[发明专利]一种新型压接式IGBT内部封装结构

说明书

本发明属于IGBT技术领域，涉及一种新型压接式IGBT内部封装结构，采用了一种具备可压缩性、导电、导热性能优良的高导电高导热弹性材料层。一方面，这种材料层的高导电导热特性可以分别替代现有的压接式IGBT模块内部钼片、银片的作用，甚至当这种高导电导热材料加工工艺提升后，工作特性满足的话可以同时替代钼片和银片；另一方面，这种材料层的引入可以将现有压接式内部结构中各层的硬接触转换为软接触，在保证模块压力均衡性的同时，又能保证模块内部的导热性及导电性。该新型压接式IGBT内部封装结构，在保证压接模块优良性能的同时，简化了陶瓷管壳封装压接式IGBT的封装工艺，解决了压接式IGBT模块的压力均衡性问题。

技术领域

本发明属于IGBT技术领域，涉及IGBT封装结构，具体涉及一种新型压接式IGBT内部封装结构。

背景技术

IGBT是一种复合型器件，既有MOSFET易驱动的特点，又有功率晶体管高电压、大电流等特点，是世界公认的电力电子第三次技术革命代表性产品。

压接式IGBT与焊接式IGBT相比较，具有双面散热、更宽广的安全工作区(SOA)、更高的工作结温、高可靠性等优点，在要求器件高可靠性及串联使用的领域具有非常广阔的市场前景。现在市场上常见的压接式IGBT主要有两种封装形式，一种与晶闸管、GTO、IGCT等常规功率器件外观类似，以IXYS、东芝等产品为代表；另一种为内部具有弹簧结构的平板式IGBT，以ABB产品为代表。

目前，市场上公开销售的压接式IGBT模块有平板式和圆饼式两种结构，平板式IGBT模块采用内部弹簧压接封装，圆饼式IGBT模块封装内部结构为栅格状分布。平板式IGBT模块的内部结构参见图1，其封装采用弹簧5-钼层3-银铝金属层6-硅芯片7-焊料8-钼板13的内部结构，通过钼板13和弹簧结构将芯片的电极引出；圆饼式IGBT模块的内部结构参见图2，其封装采用钼层3-IGBT芯片/FRD芯片1-钼层3-银层4的内部结构，通过硬接触将芯片的电极引出。

上述现有的压接式IGBT结构，虽然其性能等已经可以满足应用需求，但结构、加工工艺等仍存在较多缺点，具体包括：①平板式IGBT模块的内部结构：首先，对弹簧5的特性有较高的特殊要求，要求弹簧5将接触压力传输给芯片，而且要保证压力均衡；同时具有弹簧减震作用，可以缓解外力对芯片的影响，对芯片起到很好的保护作用；其次，需要灌封硅凝胶9，工艺复杂，且工艺的稳定性很难保证。②圆饼式IGBT模块的管壳12含有凸台，管壳12上方设有电路板11，钼层3-IGBT芯片/FRD芯片1-钼层3-银层4这一结构压接固定于定位架10上；管壳12在加工的过程中不可避免的存在形变，导致压接式IGBT模块的内部结构压力不均衡，芯片电流通流能力不平衡，无法保证压接式IGBT模块高的可靠性；且由于管壳12形变量随着管壳12尺寸的加大不断增加，很难保证多芯片并联时的压力均衡及电流均衡。此外，现有的IGBT模块结构均不支持焊接式芯片在压接结构中的应用，导致压接器件的核心技术仅掌握在少数具备压接芯片研制能力的企业手中，这并不利于压接器件技术的发展及产品的推广应用。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种新型压接式IGBT内部封装结构，通过采用一种具备可压缩性、导电、导热性能优良的新型材料，由于其热、电、力学特性稳定，寿命长，能够进一步提升压接IGBT模块的应用可靠性。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种新型压接式IGBT内部封装结构，包括IGBT芯片/FRD芯片，所述IGBT芯片/FRD芯片的上层为高导电高导热弹性材料层，所述IGBT芯片/FRD芯片的下层依次为钼层、银层或高导电高导热弹性材料层。

第二方面，本发明还提供了一种新型压接式IGBT内部封装结构，包括IGBT芯片/FRD芯片，所述IGBT芯片/FRD芯片的上层、下层均为高导电高导热弹性材料层。

进一步地，位于IGBT芯片/FRD芯片下层的高导电高导热弹性材料层的下层还设置有银层。