[發明專利]一種用于壓接型IGBT的絕緣框架結構

在審

• 申請號: 201910501701.6
• 申請日: 2019-06-11
• 公開（公告）號: CN110416194A
• 公開（公告）日: 2019-11-05
• 發明（設計）人: 張雷;楊曉亮;杜玉杰;李金元;張西子;陳艷芳
• 申請（專利權）人: 全球能源互聯網研究院有限公司
• 主分類號: H01L25/07
• 分類號: H01L25/07;H01L29/739;H01L23/04;H01L23/08
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

本發明提供一種用于壓接型IGBT的絕緣框架結構，其包括內凹槽、E極立柱、G極立柱、導向隔板和傘裙；導向隔板和傘裙分別位于內凹槽的下側和外側，E極立柱和G極立柱均豎直設置在內凹槽內部；傘裙包括至少兩層依次排列的L型傘裙片。本發明提供的絕緣框架結構體積小，通用性和穩定性強，易加工，定位簡單，可有效解決不同高電壓等級下的絕緣配合問題，滿足器件內部多芯片并聯結構的固定定位要求。本發明采用改性塑料開模注塑成型，可實現批量加工，電氣絕緣強度高，抗爬電，機械性能優良，灌膠口和排氣孔有利于灌注硅凝膠并排除空氣，降低氣泡引起的局部放電和受熱膨脹帶來的不利影響。

技術領域

本發明涉及功率半導體技術領域，具體涉及一種用于壓接型IGBT的絕緣框架結構。

背景技術

絕緣柵雙極型晶體管(Insulated Gate Bipolar Transistor，簡稱IGBT)因具有驅動控制容易、開關頻率高、導通電壓低、通態電流大等優點，被作為自動控制和功率變換的關鍵核心部件，廣泛應用于直流電壓為600V及以上的變流系統，如軌道交通、智能電網、航空航天、電動汽車與新能源裝備等領域。隨著IGBT芯片設計與工藝技術的不斷進步，模塊封裝理念及材料的不斷革新以及市場強大的需求，IGBT器件正在向更高功率密度、更高工作頻率、更高工作溫度和更高可靠性方向發展，特別是在柔性直流輸電領域，高壓大功率IGBT成為主要的發展方向。目前，除了硅IGBT器件產品最高電壓水平達到了6.5kV之外，碳化硅器件耐壓高達25kV，這樣的器件在直流輸電換流裝置應用后，將大大減少串聯器件的數量，相應的提高了裝置的可靠性。

為了適應上述串聯應用，高壓IGBT一般需采用壓接型封裝結構，壓接型封裝結構的典型特征是并聯芯片按照一定方式布局，芯片集電極(C極)和發射極(E極)至少有一側與同電位引出端依靠壓力接觸，兩個電極引出端相互平行，內部填充絕緣介質，外部用絕緣外殼固定密封。該結構與另外一種典型封裝結構-焊接型式相比，壓接型具有低熱阻、低寄生參數、高可靠性等特點，更適合應用于高壓大功率應用領域。

不斷提高的電壓等級和電流容量不但使IGBT芯片設計與制造變更加復雜，同時更高功耗的散熱、芯片外的絕緣配合以及多芯片并聯結構固定定位等要求給器件的封裝結構帶來了很大的困難，其中封裝絕緣配合及結構固定定位問題需要通過設計絕緣外殼或者框架來解決。一般情況下絕緣外殼或框架采用陶瓷材料或者樹脂復合材料，在保證電氣間隙的同時為了滿足爬電距離，外形增加了一些類似絕緣子環形傘裙的結構。當電壓等級提高時，電氣間隙和爬電距離按照規定增加，為了使所設計的器件通用性強，高度在滿足電氣間隙的同時應盡可能的小一些，而此時再采用環形傘裙結構就很難滿足爬電距離的要求。另外，當高壓IGBT并聯芯片數量增多時，壓接芯片容易出現錯位導致短路失效，現有技術采用環形傘裙的絕緣框架結構體積大，通用型和穩定性弱，不易加工，定位復雜，存在不同高電壓等級下的絕緣配合問題。

發明內容

為了克服上述現有技術中體積大、通用型和穩定性弱、不易加工、定位復雜、存在不同高電壓等級下的絕緣配合問題的不足，本發明提供一種用于壓接型IGBT的絕緣框架結構，包括內凹槽、E極立柱、G極立柱、導向隔板和傘裙；導向隔板和傘裙分別位于內凹槽的下側和外側，E極立柱和G極立柱均豎直設置在內凹槽內部；傘裙包括至少兩層依次排列的L型傘裙片，體積小，通用性和穩定性強，易加工，定位簡單，可有效解決不同高電壓等級下的絕緣配合問題，滿足器件內部多芯片并聯結構的固定定位要求。

為了實現上述發明目的，本發明采取如下技術方案：

本發明提供一種用于壓接型IGBT的絕緣框架結構，包括內凹槽、E極立柱、G極立柱、導向隔板和傘裙；

所述導向隔板和傘裙分別位于內凹槽的下側和外側，所述E極立柱和G極立柱均豎直設置在內凹槽內部；

所述傘裙包括至少兩層依次排列的L型傘裙片。

所述傘裙片的數量隨電壓等級的升高而依次遞增。