可拆装大功率半导体元件和封装方法技术

本发明专利技术涉及一种可拆装大功率半导体元件和封装方法，属于电子器件，所述元件包括筒状的绝缘外环，设置在所述绝缘外环内的阴极组件，所述阴极组件包括连接所述绝缘外环底端的阴极管座，连接所述阴极管座的阴极金属片；设置在所述绝缘外环内的阳极组件，所述阳极组件包括阳极管座，连接所述阳极管座的阳极金属片；以及连接所述阴极组件的门极组件，所述门极组件设有伸出绝缘外环的门极引线；其中，所述阳极金属片和阴极金属片相对设置并通过芯片相连，所述阳极管座与绝缘外环上端通过螺纹连接。本发明专利技术的阳极组件通过螺纹连接绝缘外环，拆卸时不会对器件造成损坏，因此能够重复拆装，管壳也可以重复利用。

Removable High Power Semiconductor Components and Packaging Method

The invention relates to a detachable high-power semiconductor element and a packaging method, belonging to an electronic device, which comprises a cylindrical insulating outer ring and a cathode assembly arranged in the insulating outer ring. The cathode assembly comprises a cathode tube seat connecting the bottom end of the insulating outer ring and a cathode metal sheet connecting the cathode tube seat; and an anode assembly arranged in the insulating outer ring. The anode assembly comprises an anode tube seat, an anode metal sheet connecting the anode tube seat, and a gate assembly connecting the cathode assembly, which is provided with a gate lead extending out of the insulating outer ring, wherein the anode metal sheet and the cathode metal sheet are relative arranged and connected through the chip, and the anode tube seat and the upper end of the insulating outer ring are connected by threads. The anode assembly of the present invention is connected with the insulating outer ring through threads, and the device will not be damaged when disassembled, so it can be disassembled and assembled repeatedly, and the shell and tube can also be reused.

【技术实现步骤摘要】
可拆装大功率半导体元件和封装方法
本专利技术涉及一种可拆装大功率半导体元件和封装方法，属于电子器件领域。
技术介绍
目前，大功率半导体元件的封装模式通常为阳极管座与绝缘外环加工成一体。当将芯片、钼片、门极组件等安装到位后，将阴极管座的裙边与绝缘外环阴极侧的裙边通过冷压焊的方式焊接密封。这种封装方法是通过裙边材料的机械变形实现，是不可逆的，同时也造成了元件较大的裙边，增大了元件直径方向的尺寸。当元件内部芯片或者门极组件出线问题需要打开元件时，则只能采用机械破坏的形式将裙边焊接处打开，从而破坏了管科的阴极和阳极管座。而大功率半导体元件的阴阳极管壳由于质量要求高、工艺复杂而造价也很高，从而造成了很大的浪费。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提出了一种可拆装大功率半导体元件，其阳极组件通过螺纹连接绝缘外环，拆卸时不会对器件造成损坏，因此能够重复拆装，管壳也可以重复利用。本专利技术还提出了一种可拆装大功率半导体元件的封装方法。根据本专利技术的一个方面，一种可拆装大功率半导体元件，包括：绝缘外环，设置在所述绝缘外环内的阴极组件，所述阴极组件包括连接所述绝缘外环底端的阴极管座，以及连接所述阴极管座的阴极金属片；设置在所述绝缘外环内的阳极组件，所述阳极组件包括阳极管座，以及连接所述阳极管座的阳极金属片；以及连接所述阴极组件的门极组件，所述门极组件设有伸出绝缘外环的门极引线；其中，所述阳极金属片和阴极金属片相对设置并通过芯片相连，所述阳极管座与绝缘外环上端通过螺纹连接。本专利技术的进一步改进在于，所述阳极管座的外壁设置金属环，所述金属环外侧设置外螺纹；所述绝缘外环的内壁上设有与所述外螺纹相配合的内螺纹。本专利技术的进一步改进在于，所述阴极管座和阴极金属片中部设置门极安装槽，所述门极组件固定在所述门极安装槽内；所述阴极管座的径向设在连通所述门极安装槽的管孔，所述门极引线通过所述管孔引出。本专利技术的进一步改进在于，所述绝缘外环与所述阴极管座通过铜片相连为一体，所述铜片的外边缘与所述绝缘外环的外边缘平整对齐。本专利技术的进一步改进在于，所述铜片构造成波浪形结构。本专利技术的进一步改进在于，所述阳极管座上表面的中心设有第一定位孔，所述阴极管座的表面中心设有第二定位孔。本专利技术的进一步改进在于，所述阳极管座的上表面设置凸出的工装圆台。本专利技术的进一步改进在于，所述阴极金属片和阳极金属片均为钼片。本专利技术的进一步改进在于，所述绝缘外环内充满保护气体。根据本专利技术的另一个方面，提出了一种可拆装大功率半导体元件的封装方法，包括，步骤一，在绝缘外环内安装阴极组件，通过冷压焊接方式将阴极组件固定在所述绝缘外环的底部；步骤二，依次安装门极组件、芯片和阳极金属片；步骤三，将所述阳极管座放置在所述绝缘外环顶端，并拧入绝缘外环内，完成封装。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术所述的可拆装大功率半导体元件，其阳极组件通过螺纹连接绝缘外环，在封装时不需要焊接，组装更为方便快捷。并且，拆卸时不会对器件造成损坏。因此，本专利技术所述元件能够重复拆装，管壳也可以重复利用，从而降低了成本。本专利技术所述的可拆装大功率半导体元件中，铜片的外边缘与所述绝缘外环的外边缘平整对齐，这样就避免了铜片的裕量在安装过程中形成绝缘外环和铜片之间的较大的裙边。铜片在焊接过程中的变形裕量通过设置波浪形结构来容纳。去除了增大元件径向尺寸的裙边，大幅度缩小了元件的体积，从而减小了组件的体积和重量，有利于元件的应用。附图说明在下文中参考附图来对本专利技术进行更详细的描述。其中：图1是根据本专利技术的一个实施方案的可拆装大功率半导体元件结构示意图。在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。在附图中各附图标记的含义如下：1、绝缘外环，2、阴极组件，3、阳极组件，4、门极组件，5、芯片，21、阴极管座，22、阴极金属片，23、门极安装槽，24、管孔，25、铜片，26、第二定位孔，31、阳极管座，32、阳极金属片，33、金属环，34、第一定位块，35、工装圆台，41、门极引线。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术作进一步说明。图1示意性地显示了根据本专利技术的一个实施例的可拆装大功率半导体元件。根据本专利技术的可拆装大功率半导体元件，其拆卸时不会对器件造成损坏，因此能够重复拆装，管壳也可以重复利用。如图1所示，本实施例所述的一种可拆装大功率半导体元件包括筒状的绝缘外环1。优选地，所述绝缘外环1为陶瓷材质，其外壁上设有若干裙边，用于提高绝缘外环1的绝缘能力。本实施例所述元件还包括阴极组件2，所述阴极组件2设置在绝缘外环1内。其中，所述阴极组件2包括阴极管座21，所述阴极管座21与所述绝缘外环1的底部密封连接。所述阴极组件2还包括阴极金属片22，所述阴极金属片22连接在阴极管座21上面。在本实施例中，所述阴极金属片22为圆柱形。本实施例所述的元件还包括阳极组件3，所述阳极组件3包括阳极管座31。其中，所述阳极管座31通过螺纹连接所述绝缘外环1的上端。所述阳极组件3还包括阳极金属片32，所述阳极金属片32设置在所述阳极管座31的底部。本实施例所述的元件还包括门极组件4，所述门极组件4固定在所述阴极组件2的阴极金属片22上。所述门极组件4包括触发弹簧，以及门极引线41。在本实施例中，所述绝缘外环1的侧面设有通孔，用于所述门极引线41伸出到绝缘外环1之外。根据本实施例，所述阳极金属片32和阴极金属片22相对设置，并通过芯片5相连。优选地，所述芯片5为环形。其包括上环形板和下环形板。所述上环形板连接所述阳极金属片32的边缘，所述下环形板连接所述阴极金属片22的边缘。通过这种方式，可以使阴极金属片22和阳极金属片32相对地设置。在一个优选实施例中，所述阴极金属片22和阳极金属片32均为钼片。具体地说，阴极金属片22为阴极钼片，阳极金属片32为阳极钼片。在使用根据本实施例所述的可拆装大功率半导体元件时，由于阳极组件3中的阳极管座31与所述绝缘外环1通过螺纹连接，因此在封装时不需要焊接，组装更为方便快捷。同时，在拆卸时不需要破坏绝缘外环1，拆卸也更方便。拆卸后的组件能够重复利用，避免了材料的浪费。在一个实施例中，所述阳极管座31的外壁设置金属环33。所述金属环33具有一定的厚度和轴向长度，根据阳极管座31的型号来选取金属环33的尺寸。其中，所述金属环33外侧设置外螺纹。所述绝缘外环1的上端的内壁上设有内螺纹，所述绝缘外环1的内螺纹能够和与所述金属环33的外螺纹相匹配。在本实施例所述的元件中，由于在阳极管座31外壁设置金属环33，有利于螺纹的加工。金属环33更加光滑耐磨，进一步地便于拆卸和组装。同时避免了拆卸时磨损所述阳极管座31。在一个实施例中，所述阴极管座21和阴极金属片22的中部设置门极安装槽23，所述门极组件4固定在所述安装槽内。优选地，阴极管座21上端的中心设有圆形凹槽，在阴极金属片22的中心设置与圆形凹槽相对的通孔。这个圆形凹槽和通孔共同构成了门极安装槽23。所述阴极管座21内设有管孔24。所述管孔24沿所述阴极管座21的径向设置，并且连通所述门极安装槽23。所述门极引线41通过所述管孔24引出。在一个优选实施例中，所述绝缘外环1与所述阴极管座21通过铜片25相连为一体，所述铜片25的外边缘与所述绝缘外环1的外边缘平整对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可拆装大功率半导体元件，其特征在于，包括：绝缘外环(1)，设置在所述绝缘外环(1)内的阴极组件(2)，所述阴极组件(2)包括连接所述绝缘外环(1)底端的阴极管座(21)，以及连接所述阴极管座(21)的阴极金属片(22)；设置在所述绝缘外环(1)内的阳极组件(3)，所述阳极组件(3)包括阳极管座(31)，以及连接所述阳极管座(31)的阳极金属片(32)；以及连接所述阴极组件(2)的门极组件(4)，所述门极组件(4)设有伸出绝缘外环(1)的门极引线(41)；其中，所述阳极金属片(32)和阴极金属片(22)相对设置并通过芯片(5)相连，所述阳极管座(31)与绝缘外环(1)上端通过螺纹连接。

【技术特征摘要】
1.一种可拆装大功率半导体元件，其特征在于，包括：绝缘外环(1)，设置在所述绝缘外环(1)内的阴极组件(2)，所述阴极组件(2)包括连接所述绝缘外环(1)底端的阴极管座(21)，以及连接所述阴极管座(21)的阴极金属片(22)；设置在所述绝缘外环(1)内的阳极组件(3)，所述阳极组件(3)包括阳极管座(31)，以及连接所述阳极管座(31)的阳极金属片(32)；以及连接所述阴极组件(2)的门极组件(4)，所述门极组件(4)设有伸出绝缘外环(1)的门极引线(41)；其中，所述阳极金属片(32)和阴极金属片(22)相对设置并通过芯片(5)相连，所述阳极管座(31)与绝缘外环(1)上端通过螺纹连接。2.根据权利要求1所述的可拆装大功率半导体元件，其特征在于，所述阳极管座(31)的外壁设置金属环(33)，所述金属环(33)外侧设置外螺纹；所述绝缘外环(1)的内壁上设有与所述外螺纹相配合的内螺纹。3.根据权利要求1所述的可拆装大功率半导体元件，其特征在于，所述阴极管座(21)和阴极金属片(22)中部设置门极安装槽(23)，所述门极组件(4)固定在所述门极安装槽(23)内；所述阴极管座(21)的径向设在连通所述门极安装槽(23)的管孔(24)，所述门极引线(41)通过所述管孔(24)引出。4.根据权利要求1至3中任一项所述的可拆装大...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘应，陈燕平，任亚东，曾文彬，郭金童，奉琴，孙文伟，唐豹，
申请(专利权)人：株洲中车时代电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43