[发明专利]一种圆形大尺寸IGBT芯片压接封装结构及制造方法

摘要

发明公布了一种圆形大尺寸IGBT芯片压接封装结构及制造方法，其包括自上而下依次设置的发射极端盖、发射极钼片、栅极弹簧针组件、栅极金属、发射极钼片定位架、柔软导电金属薄片、发射极金属、IGBT芯片、集电极金属、集电极带定位孔钼片、集电极端盖等。采用此压接封装结构，故障扇区隔离方法简单，只需更换故障区扇形导电钼片为绝缘片，并将芯片表面栅极金属特定连接处切断；器件通过集电极端盖和发射极端盖进行双面散热；无金属键合线及焊接界面，消除传统器件键合点和焊接层疲劳失效的瓶颈，对热机械疲劳的抵抗力较强；器件内部采用对称结构设计，降低内部各扇形分区杂散电感，使杂散电感分布趋于一致，减小模块的寄生参数，提高器件的电气性能。

主权项

1.一种圆形大尺寸IGBT芯片压接封装结构，其特征在于，封装结构包括自上而下依次设置的发射极端盖（1）、发射极钼片（2）、栅极弹簧针组件（3）、栅极金属（9）、发射极钼片定位架（4）、柔软导电金属薄片（10）、发射极金属（11）、IGBT芯片（12）、集电极金属（14）、集电极带定位孔钼片（13）、定位销（7）、集电极端盖（14）、胶圈（5）、金属裙边（8）和陶瓷管壳（6）；其中IGBT芯片（12）的顶面设置有发射极金属层和栅极金属层，底面设置有集电极金属层；IGBT芯片（12）顶面表层的发射极金属（11）与栅极金属（9）采用特殊的多点与面相连接的方式连接，且发射极金属（11）依次与柔软导电金属薄片（10）、发射极钼片（2）和发射极端盖（1）相连接，通过发射极钼片定位架（4）上的扇形通孔固定；栅极金属（9）和栅极弹簧针组件（3）相连，栅极弹簧针组件（3）穿过发射极钼片定位架（4）和陶瓷管壳（6）；IGBT芯片（12）底面表层的集电极金属（15）依次与集电极带定位孔钼片（13）和集电极端盖（14）相连接；IGBT芯片（12）、发射极钼片（2）、集电极带定位孔钼片（13）、栅极弹簧针组件（3）以及其上的连接的金属端盖等直接压力接触互联；器件内部采用对称结构设计，且整个模块通过冷压焊进行压接密封封装，并填充惰性气体。

2.根据权利要求1所述的一种圆形大尺寸IGBT芯片压接封装结构，其特征在于，所述IGBT芯片（12）为圆形大尺寸芯片，且表面刻有扇形分区。

3.根据权利要求1所述的一种圆形大尺寸IGBT芯片压接封装结构，其特征在于，所述结构内部填充的惰性气体为氮气。

4.根据权利要求1所述的一种圆形大尺寸IGBT芯片压接封装结构，其特征在于，所述特殊的多点与面相连接的方式为：连接IGBT芯片（12）顶面表层的发射极金属（11）为均布的多个隔断的扇形结构并与多个条状结构的栅极金属（9）采用多点与面相连接的方式连接。

5.根据权利要求1所述的一种圆形大尺寸IGBT芯片压接封装结构，其特征在于，所述发射极钼片（2）为多个独立的扇形钼片组成，发射极钼片（2）与发射极端盖（1）上的扇形突起等面积接触。

6.根据权利要求1所述的一种圆形大尺寸IGBT芯片压接封装结构，其特征在于，发射极钼片定位架（4）上预留有用于固定放置发射极钼片（2）和柔软导电金属薄片（10）的扇形通孔，且通过扇形通孔将发射极端盖（1）固定。

7.根据权利要求1‑6任意一项所述的一种圆形大尺寸IGBT芯片压接封装结构，其特征在于，所述柔软导电金属薄片（10）为多个独立的扇形柔软导电金属薄片，并与发射极钼片和发射极金属等面积接触。

8.一种圆形大尺寸IGBT芯片压接封装结构的制造方法，其特征在于，采用权利要求1‑6所述结构，其制作方式为：

第一步，制作封装所需的各部分零部件；

第二步，按结构特征要求进行叠放并封装：整个模块通过冷压焊进行压接密封封装，并填充氮气惰性气体；

第三步，形成最终产品并封装。

9.根据权利要求8所述的一种圆形大尺寸IGBT芯片压接封装结构的制造方法，其特征在于，如果某一扇区经检测被判定为故障扇区，通过更换发射极钼片（2）上某个故障区扇形导电钼片为绝缘片实现故障扇区的隔离。

10.根据权利要求8所述的一种圆形大尺寸IGBT芯片压接封装结构的制造方法，其特征在于，在实现故障扇区的隔离时，需要将IGBT芯片（12）的表面栅极金属（9）与发射极金属（11）的连接处切断。