[發明專利]大功率陶瓷封裝IGBT高效雙面制冷整體管殼

有效

• 申請號: 201310371610.8
• 申請日: 2013-08-23
• 公開（公告）號: CN103426829A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發明（設計）人: 陳國賢;徐宏偉;陳蓓璐
• 申請（專利權）人: 江陰市賽英電子有限公司
• 主分類號: H01L23/02
• 分類號: H01L23/02;H01L23/34
• 代理公司: 江陰市同盛專利事務所(普通合伙) 32210
• 代理人: 唐紉蘭;曾丹

技術領域

本發明涉及一種大功率陶瓷封裝IGBT高效雙面制冷整體管殼。屬于電力電子技術領域。

背景技術

散熱是電力電子設備安全、穩定運行所必不可少的重要因素。對于IGBT而言，其內部是一個有多種材料組成的多層結構，而各層材料的熱力學性能有所不同，當模塊在工作狀態時，如果散熱不佳，將導致各層面之間熱應力增大，從而使模塊發生熱蠕變，熱疲勞而失效，特別是目前大部分模塊采用塑料外殼封裝，只有一面是導熱板，因此限制這類模塊只能采用單面散熱，當電壓和電流增大時，散熱問題常常是造成模塊失效的主因。

基于晶閘管封裝技術，目前為IGBT開發的陶瓷封裝的平板壓接式封裝結構，可以實現芯片的壓接式無應力封裝和雙面制冷，為IGBT在高壓大功率領域應用中提供了與晶閘管、GTO一樣的可靠性，并且正在推廣應用中得到逐步完善。

在高壓領域的許多應用中，要求器件的電壓等級達到10kV以上，因此目前IGBT只能通過串聯實現高壓應用。對于雙面制冷的陶瓷模塊來說，雖然通過外接散熱器可以提高散熱效果，但是由于外接散熱器體積較大，當幾十個器件串聯時，裝置體積會很大，因此不利于器件的串聯接，并且散熱器與管殼之間存在界面接觸熱阻，也會影響散熱效果。

發明內容

本發明的目的在于克服上述不足，提供一種既可以提高散熱效果，又可以實現器件疊式串聯，同時大幅縮小裝置體積的高效雙面制冷整體管殼。

本發明的目的是這樣實現的：一種大功率陶瓷封裝IGBT高效雙面制冷管殼，包含陶瓷管座和管蓋，所述管蓋包含有陰極電極、陰極法蘭、陰極進水嘴和陰極出水嘴，所述陰極法蘭同心焊接在陰極電極的外緣上，所述陰極電極包含有上蓋板和陰極散熱水腔，所述上蓋板同心焊接在陰極散熱水腔上，所述進水嘴和出水嘴分別與陰極散熱水腔進行螺紋連接，分布在陰極散熱水腔的外緣上；

??所述陶瓷管座包含陽極法蘭、瓷環、陽極密封圈、陽極電極、門極引線管、陽極進水嘴和陽極出水嘴，所述陽極法蘭、瓷環和陽極密封圈自上至下疊合同心焊接，所述門極引線管穿接于瓷環的殼壁上，所述陽極電極包含有矩形電極群、下蓋板和陽極散熱水腔，所述矩形電極群位于陽極散熱水腔的上方，所述下蓋板同心焊接在陽極散熱水腔下方，所述陽極進水嘴和陽極出水嘴分別與陽極散熱水腔進行螺紋連接，分布在陽極散熱水腔的外緣上。

所述陰極散熱水腔與陽極散熱水腔采用由內而外的雙環流設計。

與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：

1、散熱水腔采用由內而外的雙環流設計，可以使散熱更均勻。

2、矩形電極群采用精密加工技術制作而成，具有機械尺寸，表面精度的高度一致性，可以實現IGBT芯片的壓接式無應力封裝，從而大幅提高了器件的熱循環能力。

3、散熱水腔與矩形電極群采用整體結構設計，不需要外接散熱器，因此大幅縮小了裝置體積，并且由于不存在界面接觸熱阻，因此可以提高散熱效果，另外這種結構非常方便器件的疊式串聯，從而實現IGBT的高壓應用。

附圖說明

圖1為本發明中陶瓷管座的俯視圖。

圖2為圖1?A-A向剖面圖。

圖3為本發明中散熱水腔的結構示意圖。

圖4為本發明中管蓋的結構示意圖。

其中：?

陰極電極1，陰極法蘭2，陰極進水嘴3，陰極出水嘴4，上蓋板1-1，陰極散熱水腔1-2，陽極法蘭5，瓷環6，陽極密封圈7，陽極電極8，門極引線管9，陽極進水嘴10，陽極出水嘴11，下蓋板8-1，矩形電極群8-2，陽極散熱水腔8-3。

具體實施方式

本發明涉及一種大功率陶瓷封裝IGBT高效雙面制冷管殼，包含陶瓷管座和管蓋，參見圖3、圖4，所述管蓋包含有陰極電極1、陰極法蘭2、陰極進水嘴3和陰極出水嘴4，所述陰極法蘭2同心焊接在陰極電極1的外緣上，所述陰極電極1包含有上蓋板1-1和陰極散熱水腔1-2，所述上蓋板1-1同心焊接在陰極散熱水腔1-2上，所述進水嘴3和出水嘴4分別與陰極散熱水腔1-2進行螺紋連接，分布在陰極散熱水腔1-2的外緣上；所述陰極散熱水腔1-2與陽極散熱水腔8-3采用由內而外的雙環流設計。

參見圖1、圖2、圖3，所述陶瓷管座包含陽極法蘭5、瓷環6、陽極密封圈7、陽極電極8、門極引線管9、陽極進水嘴10和陽極出水嘴11，所述陽極法蘭5、瓷環6和陽極密封圈7自上至下疊合同心焊接，所述門極引線管9穿接于瓷環6的殼壁上，所述陽極電極8包含有矩形電極群8-2、下蓋板8-1和陽極散熱水腔8-3，所述矩形電極群8-2位于陽極散熱水腔8-3的上方，所述下蓋板8-1同心焊接在陽極散熱水腔8-3下方，所述陽極進水嘴10和陽極出水嘴11分別與陽極散熱水腔8-3進行螺紋連接，分布在陽極散熱水腔8-3的外緣上。