[发明专利]平板封装压接式引出电极绝缘栅双极型晶体管元件

说明书

技术领域

本发明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。

发明内容

本发明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。

本发明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。

本发明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。

本发明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。

本发明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，本发明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，本发明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。