[实用新型]一种压接式IGBT内部封装结构

说明书

本实用新型提供了一种压接式IGBT内部封装结构，该结构包括IGBT/FRD芯片和碳化硅铝层，所述碳化硅铝层位于IGBT/FRD芯片的上、下两方，并且IGBT/FRD芯片与碳化硅铝层之间设置有焊接层，所述IGBT/FRD芯片的上下表面均设有金属层。本实用新型提出的陶瓷管壳封装压接式IGBT的碳化硅铝‑焊接层‑IGBT/FRD芯片—焊接层‑碳化硅铝内部结构，大大简化了陶瓷管壳封装压接式IGBT的封装工艺操作，保证了压接式IGBT的双面散热，满足大电流通流和高可靠性要求。

技术领域

本实用新型属于IGBT封装结构技术领域，具体涉及一种压接式IGBT 内部封装结构。

背景技术

IGBT是MOSFET和双极晶体管的复合器件，既有MOSFET易驱动的特点，又有功率晶体管高电压、大电流等特点，是世界公认的电力电子第三次技术革命代表性产品。

压接式IGBT与焊接式IGBT相比较，具有双面散热、更宽广的安全工作区(SOA)、更高的工作结温、无引线、高可靠性及失效短路特殊特性等优势，在柔性直流输电换流阀中的器件直接串联、应用环境苛刻和高可靠性要求的应用领域中具有非常显著的竞争优势。

大多数压接式IGBT的结构设计与晶闸管、GTO、IGCT等常规功率器件类似，外部采用陶瓷管壳封装，内部封装结构因生产企业的不同而各不相同，且压接式IGBT内部封装结构均为各生产企业技术保护限制。

目前，市场公开销售的陶瓷管壳封装压接式IGBT的内部结构主要有钼片-IGBT/FRD芯片-钼片结构(如图1所示)、钼片-IGBT/FRD芯片-钼片 -银片结构(如图2所示)、钼片-银烧结层-IGBT/FRD芯片-钼片-银片结构(如图3所示)。以上三种陶瓷管壳封装压接式IGBT内部结构对所封装IGBT/FRD芯片的发射极表面的金属层厚度有特殊要求。如图4和图5 所示，以上三种陶瓷管壳封装压接式IGBT内部结构要求IGBT/FRD芯片发射极表面金属层较普通焊接式IGBT封装用IGBT/FRD芯片发射极表面 AlSi1金属层更厚，实现压接式封装结构中的施压缓冲，同时满足压接式 IGBT失效短路模式的短路连接。市场公开的陶瓷管壳封装压接式IGBT 模块的内部结构存在组装工艺难操作的问题。其中钼片-IGBT/FRD芯片- 钼片结构、钼片-IGBT/FRD芯片-钼片-银片结构的压接式IGBT器件因组装组件较多，且芯片、银片厚度较薄，芯片材质脆，银片材质软，相互定位较难实现，封装工艺较为复杂，且装配过程中芯片的损失率较大。钼片 -银烧结层-IGBT/FRD芯片-钼片-银片结构首先采用纳米银焊料实现芯片集电极与钼片的烧结固定，且引入银烧结层作为压接缓冲层，较钼片 -IGBT/FRD芯片-钼片结构、钼片-IGBT/FRD芯片-钼片-银片结构，在组装简易性和芯片的损失率方面有较大提升，但发射极边的钼片-银片结构方面并未改变，也存在相互定位较难实现，封装工艺较为复杂的问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种压接式IGBT内部封装结构，该结构能够封装于陶瓷管壳内，其采用碳化硅铝(AlSiC)层、焊接层、IGBT/FRD芯片、焊接层、碳化硅铝(AlSiC) 层结构设计，可简化陶瓷管壳封装压接式IGBT的封装操作工艺，能够满足陶瓷管壳封装压接式IGBT封装组装工艺简单、芯片碎片率低的要求。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种压接式IGBT 内部封装结构，该结构封装于陶瓷管壳内，其特征在于：包括IGBT/FRD 芯片和碳化硅铝层，所述碳化硅铝层位于IGBT/FRD芯片的上、下两方，并且IGBT/FRD芯片与碳化硅铝层之间设置有焊接层，所述IGBT/FRD芯片的上下表面均设有金属层。

上述的一种压接式IGBT内部封装结构，其特征在于：所述金属层为 Al/Ti/Ni/Ag四层一体化金属层。

上述的一种压接式IGBT内部封装结构，其特征在于：所述金属层的厚度为2um～5um。