一種壓接式igbt子模組和igbt模塊封裝結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型的實(shí)施例提供一種壓接式IGBT子模組和IGBT模塊封裝結(jié)構(gòu)，涉及電力技術(shù)領(lǐng)域，能夠降低因IGBT子模組個(gè)數(shù)較多時(shí)因彈簧針接觸不良而造成的失效概率。IGBT子模組，包括：IGBT芯片；發(fā)射極鉬片，所述發(fā)射極鉬片的一面與所述IGBT芯片的發(fā)射極的部分相接觸；集電極鉬片，所述集電極鉬片的一面與所述IGBT芯片的集電極接觸；柵極連接件，所述柵極連接件的一端為自由端，并與所述IGBT芯片的柵極接觸；定位件，用于固定所述IGBT芯片、所述發(fā)射極鉬片、所述集電極鉬片和所述柵極連接件；所述柵極連接件的另一端固定連接于所述IGBT模塊封裝結(jié)構(gòu)的PCB電路板上。
【專利說明】
一種壓接式IGBT子模組和IGBT模塊封裝結(jié)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本實(shí)用新型的實(shí)施例涉及電力技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種壓接式IGBT子模組和IGBT模塊封裝結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的壓接型IGBT(英文全稱，InsulatedGate Bipolar Transisitor，中文:絕緣柵雙極型晶體管)封裝結(jié)構(gòu)通常根據(jù)芯片來劃分成多個(gè)單元稱為子單元或子模組。典型的IGBT模塊封裝結(jié)構(gòu)如圖1和圖2所示，包括多個(gè)子模組I，一個(gè)PCB電路板2 (英文全稱，Printed Circuit Board，中文:印制電路板)以及外殼3等部分，夕卜殼3包括頂殼31、中環(huán)32和底殼33，其中頂殼31連接各子模組的集電極，底殼32連接各個(gè)子模組的發(fā)射極，柵極通過彈簧針4和PCB電路板連接，再通過PCB電路板上的電路匯集到柵極引出線5。
[0003]IGBT子模組典型結(jié)構(gòu)如圖3所示，一般包括IGBT芯片11，塑料定位件12，發(fā)射極鉬片13和集電極鉬片14，彈簧針4可以和子模組集成，也可以從外部安裝。圖4展示了現(xiàn)有的壓接IGBT模塊內(nèi)部柵極連接方式。
[0004]現(xiàn)有壓接型IGBT模塊的典型封裝結(jié)構(gòu)采用了獨(dú)立的子模組，各IGBT子模組的柵極通過彈簧針連接到PCB板上，通過PCB板匯集后連接到模塊外面。采用這種方法使得彈簧針兩頭分別和IGBT芯片的柵極以及PCB板連接，也就是說每個(gè)IGBT芯片柵極通過彈簧針連接至IJPCB板要經(jīng)過兩個(gè)觸點(diǎn)，當(dāng)IGBT子模組個(gè)數(shù)較多時(shí)因彈簧針接觸不良而造成的失效概率增加很多。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的實(shí)施例提供一種壓接式IGBT子模組和IGBT模塊封裝結(jié)構(gòu)，能夠降低因IGBT子模組個(gè)數(shù)較多時(shí)因彈簧針接觸不良而造成的失效概率。
[0006]第一方面，提供一種壓接式IGBT子模組，封裝于IGBT模塊封裝結(jié)構(gòu)中，包括:
[0007]IGBT芯片，所述IGBT芯片包括兩面，其中所述IGBT的發(fā)射極與柵極位于同一面，所述IGBT芯片的集電極位于另一面；
[0008]發(fā)射極鉬片，所述發(fā)射極鉬片的一面與所述IGBT芯片的發(fā)射極的部分相接觸；
[0009]集電極鉬片，所述集電極鉬片的一面與所述IGBT芯片的集電極接觸；
[0010]柵極連接件，所述柵極連接件的一端為自由端，并與所述IGBT芯片的柵極接觸；
[0011]定位件，用于固定所述IGBT芯片、所述發(fā)射極鉬片、所述集電極鉬片和所述柵極連接件；
[0012]所述柵極連接件的另一端固定連接于所述IGBT模塊封裝結(jié)構(gòu)的PCB電路板上。
[0013]可選的，所述定位件上設(shè)置有第一孔洞、第二孔洞和第三孔洞，所述第一孔洞的底端與所述第二孔洞的頂端連通，所述第一孔洞的底端與所述第三孔洞的頂端連通；
[0014]所述第一孔洞用于容納所述集電極鉬片以及所述IGBT芯片、所述第二孔洞用于容納所述發(fā)射極鉬片，所述第三孔洞用于容納所述柵極連接件。
[0015]可選的，所述柵極連接件為彈簧針，其中所述彈簧針的一端包含可伸縮針頭，所述可伸縮針頭與所述IGBT芯片的柵極接觸，所述彈簧針的另一端固定連接于所述IGBT模塊封裝結(jié)構(gòu)的PCB電路板上。
[0016]第二方面，提供一種IGBT模塊封裝結(jié)構(gòu)，上述第一方面的壓接式IGBT子模組；
[0017]殼體，所述殼體包括頂殼、中環(huán)和底殼，所述頂殼和底殼的邊緣分別與所述中環(huán)的上下開口接合，所述頂殼與所述集電極鉬片的另一面接觸；
[0018]多個(gè)發(fā)射極凸臺(tái)，所述發(fā)射極凸臺(tái)設(shè)置于所述殼體的底殼上，所述發(fā)射極凸臺(tái)與所述發(fā)射極鉬片的另一面接觸；
[0019]PCB電路板，所述PCB電路板設(shè)置于多個(gè)所述發(fā)射極凸臺(tái)之間的間隙內(nèi)，所述PCB電路板上設(shè)置有互聯(lián)電路，其中柵極連接件的另一端與所述互聯(lián)電路電連接。
[0020]可選的，所述中環(huán)的上開口設(shè)置有第一法蘭結(jié)構(gòu)，所述第一法蘭結(jié)構(gòu)用于固定所述頂殼；
[0021]所述中環(huán)的下開口設(shè)置有第二法蘭結(jié)構(gòu)，所述第二法蘭結(jié)構(gòu)用于固定所述底殼。
[0022]可選的，所述第一法蘭結(jié)構(gòu)和所述第二法蘭結(jié)構(gòu)為導(dǎo)電材料，并且所述第一法蘭結(jié)構(gòu)上設(shè)置有集電極引腳;所述第二法蘭結(jié)構(gòu)上設(shè)置有發(fā)射極引腳。
[0023]可選的，所述中環(huán)的側(cè)壁上設(shè)置有通孔，所述通孔中鑲嵌有柵極引腳，其中所述柵極引腳與所述互聯(lián)電路電連接。
[0024]本實(shí)用新型的實(shí)施例提供一種壓接式IGBT子模組和IGBT模塊封裝結(jié)構(gòu)，IGBT子模組包括IGBT芯片、發(fā)射極鉬片、集電極鉬片、柵極連接件和定位件，其中IGBT芯片包括兩面，IGBT的發(fā)射極與柵極位于同一面，所述IGBT芯片的集電極位于另一面;發(fā)射極鉬片的一面與IGBT芯片的發(fā)射極的部分相接觸;集電極鉬片的一面與IGBT芯片的集電極接觸;柵極連接件的一端為自由端，并與IGBT芯片的柵極接觸;定位件，用于固定IGBT芯片、發(fā)射極鉬片、集電極鉬片和柵極連接件;柵極連接件的另一端固定連接于IGBT模塊封裝結(jié)構(gòu)的PCB電路板上，當(dāng)IGBT子模組個(gè)數(shù)較多時(shí)，由于柵極連接件的另一端固定連接于IGBT模塊封裝結(jié)構(gòu)的PCB電路板上，僅另一端做為自由端與IGBT芯片的柵極接觸，使得每個(gè)IGBT芯片柵極通過柵極連接件連接到PCB板只經(jīng)過一個(gè)觸點(diǎn)，可靠性得到大幅提高。
[0025]此外，柵極連接件通常作為IGBT子模組的一個(gè)零件，這樣會(huì)使得子模組的設(shè)計(jì)制作更為復(fù)雜，如果柵極連接件不和IGBT子模組結(jié)合，則IGBT模塊封裝結(jié)構(gòu)裝配時(shí)需將柵極連接件一個(gè)個(gè)分別安裝，操作變得復(fù)雜。本實(shí)用新型將柵極連接件和PCB電路板預(yù)先固定連接，使得柵極連接件和PCB電路板作為一個(gè)整體部件。這不但使得IGBT芯片的柵極連接結(jié)構(gòu)得到簡化，同時(shí)安裝操作也變得方便。
【附圖說明】

[0026]為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0027]圖1為現(xiàn)有技術(shù)提供的一種IGBT模塊封裝結(jié)構(gòu)的截面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖2為現(xiàn)有技術(shù)提供的一種IGBT模塊封裝結(jié)構(gòu)的爆炸圖；
[0029]圖3為現(xiàn)有技術(shù)提供的一種壓接式IGBT子模組的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖4為現(xiàn)有技術(shù)提供的一種壓接式IGBT子模組的爆炸圖；
[0031]圖5為現(xiàn)有技術(shù)提供的一種壓接式IGBT子模組的內(nèi)部連接方式示意圖；
[0032]圖6為本實(shí)用新型的實(shí)施例提供一種IGBT模塊封裝結(jié)構(gòu)的爆炸圖；
[0033]圖7為本實(shí)用新型的實(shí)施例提供的一種壓接式IGBT子模組的柵極連接件與PCB電路板的裝配結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖8為本實(shí)用新型的實(shí)施例提供的一種壓接式IGBT子模組的結(jié)構(gòu)示意圖圖；
[0035]圖9為本實(shí)用新型的實(shí)施例提供的一種壓接式IGBT子模組的內(nèi)部連接方式示意圖。
[0036]附圖標(biāo)記:
[0037]IGBT 子模組-1 I;
[0038]IGBT 芯片-111;
[0039]發(fā)射極鉬片-112;
[0040]集電極鉬片-113;
[0041]柵極連接件-114;
[0042]定位件-115;
[0043]殼體-12;
[0044]頂殼-121;
[0045]中環(huán)_122;
[0046]底殼-123;
[0047]多個(gè)發(fā)射極凸臺(tái)-13;
[0048]PCB 電路板-14;
[0049]第一法蘭結(jié)構(gòu)-Π;
[0050]第二法蘭結(jié)構(gòu)-f2;
[0051]集電極引腳-Pl;
[0052]發(fā)射極引腳-P2;
[0053]柵極引腳-P3;
[0054]第一孔洞-hi;
[0055]第二孔洞-h2;
[0056]第三孔洞-h3;
[0057]通孔-h4。
【具體實(shí)施方式】
[0058]下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0059]在現(xiàn)有技術(shù)中，壓接型IGBT模塊的典型封裝結(jié)構(gòu)采用了獨(dú)立的子模組，各IGBT子模組的柵極通過彈簧針連接到PCB板上，通過PCB板匯集后連接到模塊外面。采用這種方法使得彈簧針兩頭分別和IGBT芯片的柵極以及PCB板連接，也就是說每個(gè)IGBT芯片柵極通過彈簧針連接到PCB板要經(jīng)過兩個(gè)觸點(diǎn)，當(dāng)IGBT子模組個(gè)數(shù)較多時(shí)因彈簧針接觸不良而造成的失效概率增加很多。為避免上述問題發(fā)生，本實(shí)用新型的實(shí)施例提供的壓接式IGBT子模組中柵極連接件的一端為自由端，并與IGBT芯片的柵極接觸;柵極連接件的另一端固定連接于IGBT模塊封裝結(jié)構(gòu)的PCB電路板上，當(dāng)IGBT子模組個(gè)數(shù)較多時(shí)，由于柵極連接件的另一端固定連接于IGBT模塊封裝結(jié)構(gòu)的PCB電路板上，僅另一端做為自由端與IGBT芯片的柵極接觸，使得每個(gè)IGBT芯片柵極通過柵極連接件連接到PCB板只經(jīng)過一個(gè)觸點(diǎn)，可靠性得到大巾畐提尚。
[0060]具體的，參照圖6所示，本實(shí)用新型的實(shí)施例提供了一種IGBT模塊封裝結(jié)構(gòu)的爆炸圖，包括IGBT子模組11、殼體12、多個(gè)發(fā)射極凸臺(tái)13、PCB電路板14;
[0061 ]參照圖8、9所示，IGBT子模組11，封裝于IGBT模塊封裝結(jié)構(gòu)中，包括:
[0062]IGBT芯片111，所述IGBT芯片111包括兩面，其中IGBT的發(fā)射極與柵極位于同一面，述IGBT芯片111的集電極位于另一面；
[0063]發(fā)射極鉬片112，所述發(fā)射極鉬片112的一面與所述IGBT芯片111的發(fā)射極的部分相接觸；
[0064]集電極鉬片113，所述集電極鉬片113的一面與所述IGBT芯片111的集電極接觸；
[0065]柵極連接件114，所述柵極連接件114的一端為自由端，并與所述IGBT芯片111的柵極接觸；
[0066]定位件115，用于固定所述IGBT芯片111、所述發(fā)射極鉬片112、所述集電極鉬片113和所述柵極連接件114;
[0067]如圖7所示，柵極連接件114的另一端固定連接于所述IGBT模塊封裝結(jié)構(gòu)的PCB電路板14上。示例性的，柵極連接件114的另一端采用焊接方式固定連接于所述IGBT模塊封裝結(jié)構(gòu)的PCB電路板14上。
[0068]殼體12，所述殼體12包括頂殼121、中環(huán)122和底殼123，所述頂殼121和底殼123的邊緣分別與所述中環(huán)122的上下開口接合，所述頂殼121與所述集電極鉬片113的另一面接觸；
[0069]多個(gè)發(fā)射極凸臺(tái)13，所述發(fā)射極凸臺(tái)13設(shè)置于所述殼體12的底殼123上，所述發(fā)射極凸臺(tái)13與所述發(fā)射極鉬片112的另一面接觸；
[0070]PCB電路板14，所述PCB電路板14設(shè)置于多個(gè)所述發(fā)射極凸臺(tái)13之間的間隙內(nèi)，所述PCB電路板14上設(shè)置有互聯(lián)電路，其中柵極連接件114的另一端與所述互聯(lián)電路電連接。[0071 ]本實(shí)用新型的實(shí)施例提供一種壓接式IGBT子模組和IGBT模塊封裝結(jié)構(gòu)，IGBT子模組包括IGBT芯片、發(fā)射極鉬片、集電極鉬片、柵極連接件和定位件，其中IGBT芯片包括兩面，IGBT的發(fā)射極與柵極位于同一面，所述IGBT芯片的集電極位于另一面;發(fā)射極鉬片的一面與IGBT芯片的發(fā)射極的部分相接觸;集電極鉬片的一面與IGBT芯片的集電極接觸;柵極連接件的一端為自由端，并與IGBT芯片的柵極接觸;定位件，用于固定IGBT芯片、發(fā)射極鉬片、集電極鉬片和柵極連接件;柵極連接件的另一端固定連接于IGBT模塊封裝結(jié)構(gòu)的PCB電路板上，當(dāng)IGBT子模組個(gè)數(shù)較多時(shí)，由于柵極連接件的另一端固定連接于IGBT模塊封裝結(jié)構(gòu)的PCB電路板上，僅另一端做為自由端與IGBT芯片的柵極接觸，使得每個(gè)IGBT芯片柵極通過柵極連接件連接到PCB板只經(jīng)過一個(gè)觸點(diǎn)，可靠性得到大幅提高。
[0072]此外，柵極連接件通常作為IGBT子模組的一個(gè)零件，這樣會(huì)使得子模組的設(shè)計(jì)制作更為復(fù)雜，如果柵極連接件不和IGBT子模組結(jié)合，則IGBT模塊封裝結(jié)構(gòu)裝配時(shí)需將柵極連接件一個(gè)個(gè)分別安裝，操作變得復(fù)雜。本實(shí)用新型將柵極連接件和PCB電路板預(yù)先固定連接，使得柵極連接件和PCB電路板作為一個(gè)整體部件。這不但使得IGBT芯片的柵極連接結(jié)構(gòu)得到簡化，同時(shí)安裝操作也變得方便。
[0073]此外參照8所示，所述定位件115上設(shè)置有第一孔洞hl、第二孔洞h2和第三孔洞h3，所述第一孔洞hi的底端與所述第二孔洞h2的頂端連通，所述第一孔洞hi的底端與所述第三孔洞h3的頂端連通；
[0074]所述第一孔洞hi用于容納所述集電極鉬片113以及所述IGBT芯片111、所述第二孔洞h2用于容納所述發(fā)射極鉬片112，所述第三孔洞h3用于容納所述柵極連接件114。
[0075]示例性的，所述柵極連接件114為彈簧針，其中所述彈簧針的一端包含可伸縮針頭，所述可伸縮針頭與所述IGBT芯片的柵極接觸，所述彈簧針的另一端固定連接于所述IGBT模塊封裝結(jié)構(gòu)的PCB電路板14上。
[0076]其中，如圖6所示，所述中環(huán)122的上開口設(shè)置有第一法蘭結(jié)構(gòu)fl，所述第一法蘭結(jié)構(gòu)fl用于固定所述頂殼121;所述中環(huán)122的下開口設(shè)置有第二法蘭結(jié)構(gòu)f2，所述第二法蘭結(jié)構(gòu)f2用于固定所述底殼123。所述第一法蘭結(jié)構(gòu)fl和所述第二法蘭結(jié)構(gòu)f2為導(dǎo)電材料，并且所述第一法蘭結(jié)構(gòu)fl上設(shè)置有集電極引腳Pl;所述第二法蘭結(jié)構(gòu)f2上設(shè)置有發(fā)射極引腳P2。所述頂殼121和底殼123為銅。
[0077]所述中環(huán)122的側(cè)壁上設(shè)置有通孔h4(圖中未示出)，所述通孔h4中鑲嵌有柵極引腳P3，其中所述柵極引腳P3與所述互聯(lián)電路電連接。所述中環(huán)122的材料為絕緣材料。
[0078]以上所述，僅為本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種壓接式IGBT子模組，封裝于IGBT模塊封裝結(jié)構(gòu)中，其特征在于，包括: IGBT芯片，所述IGBT芯片包括兩面，其中所述IGBT的發(fā)射極與柵極位于同一面，所述IGBT芯片的集電極位于另一面； 發(fā)射極鉬片，所述發(fā)射極鉬片的一面與所述IGBT芯片的發(fā)射極的部分相接觸； 集電極鉬片，所述集電極鉬片的一面與所述IGBT芯片的集電極接觸； 柵極連接件，所述柵極連接件的一端為自由端，并與所述IGBT芯片的柵極接觸； 定位件，用于固定所述IGBT芯片、所述發(fā)射極鉬片、所述集電極鉬片和所述柵極連接件； 所述柵極連接件的另一端固定連接于所述IGBT模塊封裝結(jié)構(gòu)的PCB電路板上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓接式IGBT子模組，其特征在于， 所述定位件上設(shè)置有第一孔洞、第二孔洞和第三孔洞，所述第一孔洞的底端與所述第二孔洞的頂端連通，所述第一孔洞的底端與所述第三孔洞的頂端連通； 所述第一孔洞用于容納所述集電極鉬片以及所述IGBT芯片、所述第二孔洞用于容納所述發(fā)射極鉬片，所述第三孔洞用于容納所述柵極連接件。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓接式IGBT子模組，其特征在于，所述柵極連接件為彈簧針，其中所述彈簧針的一端包含可伸縮針頭，所述可伸縮針頭與所述IGBT芯片的柵極接觸，所述彈簧針的另一端固定連接于所述IGBT模塊封裝結(jié)構(gòu)的PCB電路板上。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓接式IGBT子模組，其特征在于，所述柵極連接件的另一端采用焊接方式固定連接于所述IGBT模塊封裝結(jié)構(gòu)的PCB電路板上。5.一種IGBT模塊封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的壓接式IGBT子模組； 殼體，所述殼體包括頂殼、中環(huán)和底殼，所述頂殼和底殼的邊緣分別與所述中環(huán)的上下開口接合，所述頂殼與所述集電極鉬片的另一面接觸； 多個(gè)發(fā)射極凸臺(tái)，所述發(fā)射極凸臺(tái)設(shè)置于所述殼體的底殼上，所述發(fā)射極凸臺(tái)與所述發(fā)射極鉬片的另一面接觸； PCB電路板，所述PCB電路板設(shè)置于多個(gè)所述發(fā)射極凸臺(tái)之間的間隙內(nèi)，所述PCB電路板上設(shè)置有互聯(lián)電路，其中柵極連接件的另一端與所述互聯(lián)電路電連接。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的IGBT模塊封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述中環(huán)的上開口設(shè)置有第一法蘭結(jié)構(gòu)，所述第一法蘭結(jié)構(gòu)用于固定所述頂殼； 所述中環(huán)的下開口設(shè)置有第二法蘭結(jié)構(gòu)，所述第二法蘭結(jié)構(gòu)用于固定所述底殼。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的IGBT模塊封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一法蘭結(jié)構(gòu)和所述第二法蘭結(jié)構(gòu)為導(dǎo)電材料，并且所述第一法蘭結(jié)構(gòu)上設(shè)置有集電極引腳;所述第二法蘭結(jié)構(gòu)上設(shè)置有發(fā)射極引腳。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的IGBT模塊封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述中環(huán)的側(cè)壁上設(shè)置有通孔，所述通孔中鑲嵌有柵極引腳，其中所述柵極引腳與所述互聯(lián)電路電連接。
【文檔編號】H01L29/739GK205723548SQ201620667076
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年6月27日
【發(fā)明人】陳俊, 黎小林, 許樹楷, 李繼魯, 竇澤春, 劉國友, 彭勇殿, 肖紅秀
【申請人】中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司電網(wǎng)技術(shù)研究中心, 株洲中車時(shí)代電氣股份有限公司