申请/专利权人：华北电力大学;全球能源互联网研究院;国家电网公司

申请日：2016-04-25

公开（公告）日：2024-05-10

公开（公告）号：CN107305852B

主分类号：H01L21/66

分类号：H01L21/66

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.05.10#授权;2019.01.29#实质审查的生效;2017.10.31#公开

摘要：本发明提供了一种基于开关特性测量的IGBT芯片筛选结构，包括上端盖、下端盖和发射极金属电极；上端盖和下端盖均为凹形盖，上端盖和下端盖的两侧壁通过外框架弹簧连接形成一个长方体框架；发射极金属电极设置在长方体框架内，其包括圆盘形金属电极，及相对该圆盘形金属电极的中心轴对称分布的多个凸台，凸台上放置IGBT模块；圆盘形金属电极布置在下端盖上，其上面和侧面分别设置有一个栅极PCB板和一个辅助栅极发射极端子。与现有技术相比，本发明提供的一种基于开关特性测量的IGBT芯片筛选结构，可以在主回路参数一致的条件下，测量多个并联的IGBT芯片的开关波形，从而综合评价芯片的动静态参数是否一致。

主权项：1.一种基于开关特性测量的IGBT芯片筛选结构，其特征在于，所述IGBT芯片筛选结构包括上端盖（1）、下端盖（4）和发射极金属电极（5）；所述上端盖（1）和下端盖（4）均为凹形盖，所述上端盖（1）和下端盖（4）的两侧壁通过外框架弹簧（3）连接形成一个长方体框架；所述上端盖（1）和下端盖（4）的侧壁均设置有定位孔，二者通过定位销（2）固定；所述发射极金属电极（5）设置在所述长方体框架内，其包括圆盘形金属电极（51），及相对该圆盘形金属电极（51）的中心轴对称分布的多个凸台（52），所述凸台（52）上放置IGBT模块，其中所述外框架弹簧（3）能够将上端盖（1）支撑起来，用于放入或取出所述圆盘形金属电极（51）；所述圆盘形金属电极（51）布置在所述下端盖（4）上，其上面和侧面分别设置有一个栅极PCB板（55）和一个辅助栅极发射极端子（54），该辅助栅极发射极端子（54）用于连接IGBT芯片驱动板的负极；所述IGBT模块包括栅极弹簧顶针（53）、塑料框架（56）、IGBT芯片（57）、钼片（58）和陶瓷端盖（59）；所述IGBT芯片（57）和钼片（58）顺次设置在所述凸台（52）的上表面；所述IGBT芯片（57）的发射极一侧设置在所述凸台（52）上表面，集电极一侧设置在所述钼片（58）的下表面；所述塑料框架（56）为由四个侧壁构成的塑料框架，其套设在所述凸台（52）的外侧；所述陶瓷端盖（59）包括由四个陶瓷侧壁组成的陶瓷外壳（592）和一个顶部铜块（591），该陶瓷端盖（59）套设在所述塑料框架（56）的外侧；所述栅极弹簧顶针（53），用于连接所述栅极PCB板（55）与所述IGBT芯片（57）的栅极；所述陶瓷端盖（59）还包括导电铜片（593）、端盖弹簧（594）和导电铜块（595）；所述导电铜块（595）设置在所述钼片（58）的上表面；所述端盖弹簧（594）连接所述顶部铜块（591）与导电铜块（595）；所述导电铜片（593）也连接所述顶部铜块（591）与导电铜块（595）；所述上端盖（1）的上表面为光滑导电铜块（11），两侧壁为绝缘陶瓷（12）；所述下端盖（4）的下表面为光滑导电铜块（41），两侧壁为绝缘陶瓷（42）。

全文数据：一种基于开关特性测量的IGBT芯片筛选结构技术领域[0001]本发明涉及电力电子技术领域，具体涉及一种基于开关特性测量的IGBT芯片筛选结构。背景技术[0002]绝缘栅双极晶体管（InsulatedGateBipolarTransistor—IGBT结合了MOSFET和BJT两者的优点，具有开关速度快、电压型驱动、通态压降低、电流容量大等特点，被广泛应用于工业、交通、电力、军事、航空以及电子信息等领域。目前已有的大功率IGBT器件都需要通过多个芯片并联来实现器件的大电流等级。以压接型IGBT为例，压接型IGBT结合了GT0和IGBT两者的优点，将多个芯片通过压接的形式直接并联，具有双面散热、高可靠性以及短路失效等特点，非常适合于电力系统、船舶等串联应用领域，但是对与器件内部多芯片并联时，芯片参数的一致性要求非常高。[0003]通常情况下，一个器件内部的芯片尽量选择同一片晶圆上的芯片、或者同一生产批次、同一生产日期的芯片，从而可以使得所选取各个芯片的参数尽量一致。或者通过对芯片进行测试，选取各项静态参数指标、动态参数指标一致的芯片进行封装。但是这个过程非常繁琐，各项静态指标的测试项繁多，动态参数测试过程也相对麻烦。此外，由于IGBT芯片在开关过程中同时受到多种因素的影响，因此，仅仅依赖测量得到的参数，并不能够完全说明芯片在封装后，开关电流一定是一致的。发明内容[0004]为了满足现有技术的需要，本发明提供了一种基于开关特性测量的IGBT芯片筛选结构。[0005]本发明的技术方案是：[0006]所述IGBT芯片筛选结构包括上端盖1、下端盖4和发射极金属电极5;[0007]所述上端盖（1和下端盖4均为凹形盖，所述上端盖（1和下端盖4的两侧壁通过外框架弹簧3连接形成一个长方体框架;所述上端盖（1和下端盖4的侧壁均设置有定位孔，二者通过定位销2固定；[0008]所述发射极金属电极5设置在所述长方体框架内，其包括圆盘形金属电极51，及相对该圆盘形金属电极（51的中心轴对称分布的多个凸台（52，所述凸台（52上放置IGBT模块；[0009]所述圆盘形金属电极51布置在所述下端盖4上，其上面和侧面分别设置有一个栅极PCB板55和一个辅助栅极发射极端子54，该辅助栅极发射极端子54用于连接IGBT芯片驱动板的负极。t〇〇1〇]本发明进一步提供的一个优选实施为：[0011]所述上端盖1的上表面为光滑导电铜块11，两侧壁为绝缘陶瓷（12;[0012]所述下端盖4的下表面为光滑导电铜块41，两侧壁为绝缘陶瓷42。[0013]本发明进一步提供的一个优选实施为:所述IGBT模块包括栅极弹簧顶针53、塑料框架56、IGBT芯片57、钼片58和陶瓷端盖59;[0014]所述IGBT芯片57和钼片58顺次设置在所述凸台（52的上表面;所述IGBT芯片57的发射极一侧设置在所述凸台（52上表面，集电极一侧设置在所述钼片（58的下表面；[0015]所述塑料框架（56为由四个侧壁构成的塑料框架，其套设在所述凸台（52的外侧；[0016]所述陶瓷端盖（59包括由四个陶瓷侧壁组成的陶瓷外壳（592和一个顶部铜块591，该陶瓷端盖59套设在所述塑料框架56的外侧；[0017]所述栅极弹簧顶针53，用于连接所述栅极PCB板55与所述IGBT芯片（57的栅极。[0018]本发明进一步提供的一个优选实施为:所述陶瓷端盖59还包括导电铜片593、端盖弹簧594和导电铜块5%;[0019]所述导电铜块595设置在所述银片58的上表面；[0020]所述端盖弹簧594连接所述顶部铜块591与导电铜块5%;[0021]所述导电铜片593也连接所述顶部铜块591与导电铜块M5。[0022]本发明进一步提供的一个优选实施为:所述凸台（52的一角为缺口；所述栅极弹簧顶针53设置在所述缺口内。[0023]本发明进一步提供的一个优选实施为：[0024]所述圆盘形金属电极51的厚度为5〜8mm。[0025]与最接近的现有技术相比，本发明的有益效果是：[0026]1、本发明提供的一种基于开关特性测量的IGBT芯片筛选结构，可以在主回路参数一致的条件下，测量多个并联的IGBT芯片的开关波形，从而综合评价芯片的动静态参数是否一'致；[0027]2、本发明提供的一种基于开关特性测量的IGBT芯片筛选结构，基于上脉冲测试方法，可以快速进行IGBT芯片开关特性的测量；[0028]3、本发明提供的一种基于开关特性测量的IGBT芯片筛选结构，结构简单，便于在快速测量IGBT芯片开关特性后更换下一批芯片。附图说明[0029]图1:本发明实施例中一种基于开关特性测量的IGBT芯片筛选结构示意图；[0030]图2:本发明实施例中上端盖和下端盖剖视图；[0031]图3:本发明实施例中发射极金属电极结构示意图；[0032]图4:本发明实施例中IGBT模块结构示意图；[0033]其中，1:上端盖;2:定位销;3:外框架弹簧;4:下端盖;5:发射极金属电极;11:上端盖光滑导电铜块；12:上端盖陶瓷;41:下端盖光滑导电铜块;42:下端盖陶瓷;51:圆盘形金属电极;52:凸台；53:栅极弹簧顶针;54:辅助栅极发射极端子;55:栅极PCB板;56:塑料框架；57:IGBT芯片；58:钼片；59:陶瓷端盖;591:顶部铜块;592:陶瓷外壳；593:导电铜片；594:端盖弹簧;595:导电铜块。具体实施方式[0034]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。[0035]下面分别结合附图，对本发明实施例提供的一种基于开关特性测量的IGBT芯片筛选结构进行说明。[0036]图1为本发明实施例中一种基于开关特性测量的IGBT芯片筛选结构示意图，如图所示，本实施例中IGBT芯片筛选结构包括上端盖1、定位销2、外框架弹簧3、下端盖4和发射极金属电极5。其中，各部件的结构或连接关系为：[0037]上端盖1和下端盖4均为凹形盖，上端盖1和下端盖4的两侧壁通过外框架弹簧3连接形成一个长方体框架；同时，上端盖1和下端盖4的侧壁均设置有定位孔，二者通过定位销2固定，定位销2用于在施加压力的过程中保证上端盖1不会相对于下端盖4发生位移。发射极金属电极5设置在长方体框架内。[0038]图3为本发明实施例中发射极金属电极结构示意图，如图所示，本实施例中发射极金属电极5设置在长方体框架内，其包括圆盘形金属电极51，及相对该圆盘形金属电极51的中心轴对称分布的多个凸台52，凸台52上放置IGBT模块。[0039]圆盘形金属电极51布置在下端盖4上，其上面和侧面分别设置有一个栅极PCB板55和一个辅助栅极发射极端子54，该辅助栅极发射极端子54用于连接IGBT芯片驱动板的负极。[0040]本实施例中圆盘形金属电极51的厚度为5〜8mm。[0041]图2为本发明实施例中上端盖和下端盖剖视图示意图，如图所示，本实施例中上端盖1的上表面为光滑导电铜块11，两侧壁为绝缘陶瓷12。下端盖4的下表面为光滑导电铜块41，两侧壁为绝缘陶瓷42。[0042]图4为本发明实施例中IGBT模块结构示意图，如图所示，本实施例中IGBT模块包括栅极弹簧顶针53、塑料框架56、IGBT芯片57、钼片58和陶瓷端盖59。其中，[0043]1、IGBT芯片57和钼片58[0044]本实施例中IGBT芯片57和钼片58顺次设置在凸台52的上表面;IGBT芯片57的发射极一侧设置在凸台52上表面，集电极一侧设置在钼片58的下表面。[0045]2、塑料框架56[0046]本实施例中塑料框架56为由四个侧壁构成的塑料框架，其套设在凸台52的外侧。还包括导电铜片593、端盖弹簧594和导电铜块595。其中，[0047]导电铜块595设置在钼片58的上表面；[0048]端盖弹簧594连接顶部铜块591与导电铜块595;[0049]导电铜片593也连接顶部铜块591与导电铜块595。[0050]3、陶瓷端盖59[0051]本实施例中陶瓷端盖59包括由四个陶瓷侧壁组成的陶瓷外壳592和一个顶部铜块591，该陶瓷端盖59套设在塑料框架56的外侧。[0052]4、栅极弹簧顶针53[0053]本实施例中凸台52的一角为缺口，栅极弹簧顶针53设置在缺口内，用于连接栅极PCB板55与IGBT芯片57的栅极。[0054]本发明中一种基于开关特性测量的IGBT芯片筛选结构的操过方法为：[0055]1、放置IGBT模块[0056]对IGBT芯片筛选结构不施加压力，通过外框架弹簧3将上端盖1撑起来，从而放入圆盘形金属电极51，并将IGBT模块放置在凸台52上。本实施例中凸台52和IGBT模块的数量是可调的，保证其布局围绕圆盘形金属电极51的中心轴对称即可。[0057]2、测量IGBT芯片，基于双脉冲测试方法，测量多个并联芯片在开关过程中的瞬态开关参数，根据测量所得的参数可以对IGBT芯片进行分类。[0058]3、取出IGBT模块[0059]对IGBT芯片筛选结构不施加压力，通过外框架弹簧3将上端盖1支撑起来，从而取出圆盘形金属电极51和IGBT模块。[0060]本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体Read-Only，R0M或随机存储记忆体RandomAccessMemory，麵等。[0061]本发明实施例中一种基于开关特性测量的IGBT芯片筛选结构，可以在主回路参数—致的条件下，测量多个并联的IGBT芯片的开关波形，从而综合评价芯片的动静态参数是否一致。[0062]显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

权利要求：1.一种基于开关特性测量的IGBT芯片筛选结构，其特征在于，所述IGBT芯片筛选结构包括上端盖1、下端盖4和发射极金属电极5;所述上端盖1和下端盖4均为凹形盖，所述上端盖（1和下端盖4的两侧壁通过外框架弹簧3连接形成一个长方体框架;所述上端盖1和下端盖4的侧壁均设置有定位孔，二者通过定位销2固定；所述发射极金属电极5设置在所述长方体框架内，其包括圆盘形金属电极51，及相对该圆盘形金属电极51的中心轴对称分布的多个凸台（52，所述凸台（52上放置IGBT模块；所述圆盘形金属电极51布置在所述下端盖4上，其上面和侧面分别设置有一个栅极PCB板55和一个辅助栅极发射极端子54，该辅助栅极发射极端子54用于连接IGBT芯片驱动板的负极。2.如权利要求1所述的一种基于开关特性测量的IGBT芯片筛选结构，其特征在于，所述上端盖1的上表面为光滑导电铜块（11，两侧壁为绝缘陶瓷12;所述下端盖4的下表面为光滑导电铜块41，两侧壁为绝缘陶瓷42。3.如权利要求1所述的一种基于开关特性测量的IGBT芯片筛选结构，其特征在于，所述IGBT模块包括栅极弹簧顶针（53、塑料框架（56、IGBT芯片（57、钼片（58和陶瓷端盖59；所述IGBT芯片（57和钼片58顺次设置在所述凸台（52的上表面;所述IGBT芯片57的发射极一侧设置在所述凸台（52上表面，集电极一侧设置在所述钼片58的下表面；所述塑料框架56为由四个侧壁构成的塑料框架，其套设在所述凸台52的外侧；所述陶瓷端盖59包括由四个陶瓷侧壁组成的陶瓷外壳59幻和一个顶部铜块591，该陶瓷端盖59套设在所述塑料框架56的外侧；所述栅极弹簧顶针53，用于连接所述栅极PCB板55与所述IGBT芯片57的栅极。4.如权利要求3所述的一种基于开关特性测量的IGBT芯片筛选结构，其特征在于，所述陶瓷端盖59还包括导电铜片593、端盖弹簧594和导电铜块5%;所述导电铜块595设置在所述钼片58的上表面；所述端盖弹簧594连接所述顶部铜块591与导电铜块5%;所述导电铜片593也连接所述顶部铜块591与导电铜块5%。5.如权利要求3所述的一种基于开关特性测量的IGBT芯片筛选结构，其特征在于，所述凸台（52的一角为缺口；所述栅极弹簧顶针53设置在所述缺口内。6.如权利要求1所述的一种基于开关特性测量的1GBT芯片筛选结构，其特征在于，所述圆盘形金属电极51的厚度为5〜8mm。

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