[发明专利]大功率陶瓷封装IGBT高效双面制冷整体管壳

说明书

技术领域

本发明涉及一种大功率陶瓷封装IGBT高效双面制冷整体管壳。属于电力电子技术领域。

背景技术

散热是电力电子设备安全、稳定运行所必不可少的重要因素。对于IGBT而言，其内部是一个有多种材料组成的多层结构，而各层材料的热力学性能有所不同，当模块在工作状态时，如果散热不佳，将导致各层面之间热应力增大，从而使模块发生热蠕变，热疲劳而失效，特别是目前大部分模块采用塑料外壳封装，只有一面是导热板，因此限制这类模块只能采用单面散热，当电压和电流增大时，散热问题常常是造成模块失效的主因。

基于晶闸管封装技术，目前为IGBT开发的陶瓷封装的平板压接式封装结构，可以实现芯片的压接式无应力封装和双面制冷，为IGBT在高压大功率领域应用中提供了与晶闸管、GTO一样的可靠性，并且正在推广应用中得到逐步完善。

在高压领域的许多应用中，要求器件的电压等级达到10kV以上，因此目前IGBT只能通过串联实现高压应用。对于双面制冷的陶瓷模块来说，虽然通过外接散热器可以提高散热效果，但是由于外接散热器体积较大，当几十个器件串联时，装置体积会很大，因此不利于器件的串联接，并且散热器与管壳之间存在界面接触热阻，也会影响散热效果。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种既可以提高散热效果，又可以实现器件叠式串联，同时大幅缩小装置体积的高效双面制冷整体管壳。

本发明的目的是这样实现的：一种大功率陶瓷封装IGBT高效双面制冷管壳，包含陶瓷管座和管盖，所述管盖包含有阴极电极、阴极法兰、阴极进水嘴和阴极出水嘴，所述阴极法兰同心焊接在阴极电极的外缘上，所述阴极电极包含有上盖板和阴极散热水腔，所述上盖板同心焊接在阴极散热水腔上，所述进水嘴和出水嘴分别与阴极散热水腔进行螺纹连接，分布在阴极散热水腔的外缘上；

  所述陶瓷管座包含阳极法兰、瓷环、阳极密封圈、阳极电极、门极引线管、阳极进水嘴和阳极出水嘴，所述阳极法兰、瓷环和阳极密封圈自上至下叠合同心焊接，所述门极引线管穿接于瓷环的壳壁上，所述阳极电极包含有矩形电极群、下盖板和阳极散热水腔，所述矩形电极群位于阳极散热水腔的上方，所述下盖板同心焊接在阳极散热水腔下方，所述阳极进水嘴和阳极出水嘴分别与阳极散热水腔进行螺纹连接，分布在阳极散热水腔的外缘上。

所述阴极散热水腔与阳极散热水腔采用由内而外的双环流设计。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、散热水腔采用由内而外的双环流设计，可以使散热更均匀。

2、矩形电极群采用精密加工技术制作而成，具有机械尺寸，表面精度的高度一致性，可以实现IGBT芯片的压接式无应力封装，从而大幅提高了器件的热循环能力。

3、散热水腔与矩形电极群采用整体结构设计，不需要外接散热器，因此大幅缩小了装置体积，并且由于不存在界面接触热阻，因此可以提高散热效果，另外这种结构非常方便器件的叠式串联，从而实现IGBT的高压应用。

附图说明

图1为本发明中陶瓷管座的俯视图。

图2为图1 A-A向剖面图。

图3为本发明中散热水腔的结构示意图。

图4为本发明中管盖的结构示意图。

其中： 

阴极电极1，阴极法兰2，阴极进水嘴3，阴极出水嘴4，上盖板1-1，阴极散热水腔1-2，阳极法兰5，瓷环6，阳极密封圈7，阳极电极8，门极引线管9，阳极进水嘴10，阳极出水嘴11，下盖板8-1，矩形电极群8-2，阳极散热水腔8-3。

具体实施方式

本发明涉及一种大功率陶瓷封装IGBT高效双面制冷管壳，包含陶瓷管座和管盖，参见图3、图4，所述管盖包含有阴极电极1、阴极法兰2、阴极进水嘴3和阴极出水嘴4，所述阴极法兰2同心焊接在阴极电极1的外缘上，所述阴极电极1包含有上盖板1-1和阴极散热水腔1-2，所述上盖板1-1同心焊接在阴极散热水腔1-2上，所述进水嘴3和出水嘴4分别与阴极散热水腔1-2进行螺纹连接，分布在阴极散热水腔1-2的外缘上；所述阴极散热水腔1-2与阳极散热水腔8-3采用由内而外的双环流设计。

参见图1、图2、图3，所述陶瓷管座包含阳极法兰5、瓷环6、阳极密封圈7、阳极电极8、门极引线管9、阳极进水嘴10和阳极出水嘴11，所述阳极法兰5、瓷环6和阳极密封圈7自上至下叠合同心焊接，所述门极引线管9穿接于瓷环6的壳壁上，所述阳极电极8包含有矩形电极群8-2、下盖板8-1和阳极散热水腔8-3，所述矩形电极群8-2位于阳极散热水腔8-3的上方，所述下盖板8-1同心焊接在阳极散热水腔8-3下方，所述阳极进水嘴10和阳极出水嘴11分别与阳极散热水腔8-3进行螺纹连接，分布在阳极散热水腔8-3的外缘上。