[发明专利]GCT元件封装结构

说明书

本发明提供GCT元件封装结构，包括GCT芯片，其中，GCT芯片的阳极与阳极钼片连接，阳极钼片与阳极铜块连接，阳极铜块上引出阳极裙边，GCT芯片的阴极与阴极钼片连接，阴极钼片与阴极铜座连接，阴极铜座上引出阴极裙边，GCT芯片的门极与门极引出环连接，门极引出环与门极引出法兰连接，门极引出法兰包括门极裙边，门极裙边上设置有凹形皱褶结构，凹形皱褶结构方向朝向阴极裙边，阳极裙边与阴极裙边之间设置有绝缘瓷环，门极引出法兰将绝缘瓷环分隔成上下两部分。本发明涉及的GCT元件封装结构，在减少寄生电感的同时，无需引入新材料新工艺，不受限于绝缘瓷环下部分的设计厚度。

技术领域

本发明涉及电力半导体器件技术领域，具体涉及一种GCT元件封装结构。

背景技术

IGCT作为一种全控型功率半导体器件，因其阻断能力大，通态损耗低，关断电流大等优势，未来在柔性直流电网上应用具有巨大潜力。随着IGCT在电网、工业传动等领域应用需求，要求器件的关断电流逐步提升。IGCT关断能力与其封装结构的寄生电感大小息息相关。

门极换流晶闸管(GCT)的阴极通常由许多细小的梳条排布形成，周围由整体连通的门极区所环绕。其中芯片门极位置的设计决定封装管壳门极引出方式。芯片门极按位置设计分通常有三类：1)中心门极：门极设置于芯片中心，呈圆形，中心门极与芯片各处的阴极梳条距离差较大，关断过程中门阴极换向后的电流从外到中心进行传输，中心处电流聚集容易导致电流密度大产生电流丝现象，且对应的封装结构寄生电感大，比较适合于电流容量低的器件；2)环形门极：门极设置于芯片中部，呈圆环形，关断过程中门阴极换向后的电流从中心向元件内外圈进行双向传输，中间环形门极处电流密度适中，且对应封装结构寄生电感适中，比较适合于电流容量适中或高的器件；3)边缘门极：门极设置于芯片边缘，呈圆环形，关断过程中门阴极换向后的电流从中心向芯片外圈进行传输，其次外圈边缘门极接触面积较大，该处电流密度低，且对应封装结构寄生电感低，比较适合于电流容量较高的器件。

随着GCT芯片技术的发展，其关断电流容量逐渐增大，因此急需降低GCT封装管壳的寄生电感。对于降低GCT封装结构的寄生电感，现有技术手段集中在以下两个方面：缩减下瓷环的厚度减少门极-阴极回路，从而减少寄生电感；采用边缘门极设计减少门极-阴极回路，进而减少回路面积实现低感目的。以上技术中主要存在以下问题：取消下瓷环设计缩减门阴极回路降低了寄生电感，但需要使用新材料进行密封，需求耐高温绝缘密封材料，降低了元件可制造性，导致元件制造密封困难；提出降低下瓷环厚度≤2mm，薄瓷环的设计应用需要引入新工艺，提升器件制造成本；现有边缘门极设计，门极弹簧组件中-绝缘座、碟形弹簧、垫片等部件处在门极引出端下方，不能自下而上装配，导致在边缘门极有限区域内进行组装操作非常困难。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种GCT元件封装结构，在减少寄生电感的同时，无需引入新材料新工艺，不受限于绝缘瓷环下部分的设计厚度，从而提升封装部件的可制造性。

为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种GCT元件封装结构，包括GCT芯片，其中，GCT芯片的阳极与阳极钼片连接，阳极钼片与阳极铜块连接，阳极铜块上引出阳极裙边，GCT芯片的阴极与阴极钼片连接，阴极钼片与阴极铜座连接，阴极铜座上引出阴极裙边，GCT芯片的门极与门极引出环连接，门极引出环与门极引出法兰连接，门极引出法兰包括门极裙边，门极裙边上设置有凹形皱褶结构，凹形皱褶结构方向朝向阴极裙边，阳极裙边与阴极裙边之间设置有绝缘瓷环，门极引出法兰将绝缘瓷环分隔成上下两部分。