一种大功率压接式IGBT器件.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103515365103515365A(43)申请公布日2014.01.15(21)申请号201310478518.1H01L29/423(2006.01)(22)申请日2013.10.14H01L29/739(2006.01)(71)申请人国家电网公司地址100031北京市西城区西长安街86号申请人国网智能电网研究院国网上海市电力公司(72)发明人张朋包海龙张宇刘隽车家杰韩荣刚金锐于坤山(74)专利代理机构北京安博达知识产权代理有限公司11271代理人徐国文(51)Int.Cl.H01L25/07(2006.01)H01L23/13(2006.01)H01L23/492(2006.01)H01L25/00(2006.01)权权利要求书2页利要求书2页说明书4页说明书4页附图2页附图2页(54)发明名称一种大功率压接式IGBT器件(57)摘要本发明涉及一种大功率压接式IGBT器件。IGBT器件为圆柱体或矩形体，所述IGBT器件包括管壳以及设置在管壳上下两端的两个功率电极，上功率电极为平板结构，下功率电极其中一面分布凸台阵列。器件内部在每个凸台上会设置子模组，子模组分为IGBT子模组和FWD子模组两类。IGBT和FWD子模组均包括功率芯片、多片金属垫片和绝缘框架；功率芯片包括IGBT芯片和FWD芯片两组。子模组中的IGBT芯片和FWD芯片均为厚度100-1000微米的矩形硅片。压接IGBT器件内部无任何焊点。在实际应用时，依靠器件外部施加的数十牛压力实现芯片和上下功率电极的良好连接，提高了器件可靠性，降低了工艺复杂度。CN103515365ACN10356ACN103515365A权利要求书1/2页1.一种大功率压接式IGBT器件，所述IGBT器件包括管壳以及设置在管壳两端的两个功率电极，其特征在于，其中一个功率电极分布凸台阵列，在每个凸台上设置子模组；当子模组为IGBT芯片子模组时，IGBT芯片子模组一面引出电极包括发射极和栅极，另一面引出电极包括集电极；当子模组为FWD芯片子模组时，FWD芯片子模组一面引出电极包括阳极，另一面引出电极包括阴极。2.如权利要求1所述的大功率压接式IGBT器件，其特征在于，所述子模组分为IGBT芯片子模组和FWD芯片子模组，均包括绝缘框架、至少两个金属垫片和功率芯片；其中一个金属垫片、功率芯片和另外的金属垫片从上到下依次安装在绝缘框架内；所述功率芯片包含IGBT芯片以及与其反并联的续流二极管FWD芯片；所述IGBT芯片和FWD芯片均为厚度100-1000微米的矩形硅片。3.如权利要求2所述的大功率压接式IGBT器件，其特征在于，当为IGBT芯片子模组时对应的功率芯片为IGBT芯片，当为FWD芯片子模组时对应的功率芯片为FWD芯片。4.如权利要求2所述的大功率压接式IGBT器件，其特征在于，所述绝缘框架横切面为正方形，在绝缘框架内部正方形边缘一角自上而下贯穿一个圆柱形的孔，该孔对于IGBT芯片子模组将放置栅极触点，对于FWD芯片子模组将保持中空；所述绝缘框架外部正方体边沿每一面均分布两个突起的条形柱，将外部正方体每个面均分为四等分，该条形柱约束功率芯片在子模组内，两个条形柱的分布使相邻两个子模组在组装过程中任意方向啮合。5.如权利要求4所述的大功率压接式IGBT器件，其特征在于，在压接IGBT芯子模组时，在所述绝缘框架下方围绕凸台下部放置栅极定位框架；所述栅极定位框架的横切面为正方形且边缘一角自上而下贯穿一个圆柱形的栅极定位孔，栅极触点下部封装于该孔中，栅极触点上部伸入IGBT芯片绝缘框架中与IGBT芯片栅极焊盘接触，形成电连接。6.如权利要求5所述的大功率压接式IGBT器件，其特征在于，所述栅极定位框架上的圆柱形的栅极定位孔与IGBT芯片绝缘框架上的圆柱形的孔相互吻合；栅极定位孔中放置有栅极触点，栅极触点上部与IGBT芯片的栅极焊盘接触，其下部与导入IGBT芯片的栅极印制电路板接触。7.如权利要求1所述的大功率压接式IGBT器件，其特征在于，所述凸台包括IGBT芯片子模组凸台和FWD芯片子模组凸台，IGBT子模组凸台全部位于凸台阵列的外围边沿，且IGBT子模组凸台栅极一角设有一圆弧形空缺，所述圆弧空缺朝外，相邻IGBT子模组凸台栅极缺口一角两两相向；所述IGBT子模组凸台之间凹槽比FWD子模组凸台之间凹槽深。8.如权利要求7所述的大功率压接式IGBT器件，其特征在于，所述FWD芯片子模组凸台采用整体凸台，FWD芯片子模组凸台集中于凸台阵列中心区域排布，形成连通的整体凸台；FWD芯片子模组凸台间设有凹槽以定位绝缘框架。9.如权利要求7所述的大功率压接式IGBT器件，其特征在于，IGBT芯片栅极电流导