一種壓接式igbt子模組和igbt模塊封裝結構的制作方法
【專利摘要】本實用新型的實施例提供一種壓接式IGBT子模組和IGBT模塊封裝結構，涉及電力技術領域，能夠降低因IGBT子模組個數較多時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；發射極鉬片，所述發射極鉬片的一面與所述IGBT芯片的發射極的部分相接觸；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模塊封裝結構的PCB電路板上。
【專利說明】
一種壓接式IGBT子模組和IGBT模塊封裝結構
技術領域
[0001 ]本實用新型的實施例涉及電力技術領域，尤其涉及一種壓接式IGBT子模組和IGBT模塊封裝結構。
【背景技術】
[0002]現有的壓接型IGBT(英文全稱，InsulatedGate Bipolar Transisitor，中文:絕緣柵雙極型晶體管)封裝結構通常根據芯片來劃分成多個單元稱為子單元或子模組。典型的IGBT模塊封裝結構如圖1和圖2所示，包括多個子模組I，一個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連接各個子模組的發射極，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子模組典型結構如圖3所示，一般包括IGBT芯片11，塑料定位件12，發射極鉬片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展示了現有的壓接IGBT模塊內部柵極連接方式。
[0004]現有壓接型IGBT模塊的典型封裝結構采用了獨立的子模組，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IGBT芯片柵極通過彈簧針連接至IJPCB板要經過兩個觸點，當IGBT子模組個數較多時因彈簧針接觸不良而造成的失效概率增加很多。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型的實施例提供一種壓接式IGBT子模組和IGBT模塊封裝結構，能夠降低因IGBT子模組個數較多時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模塊封裝結構中，包括:
[0007]IGBT芯片，所述IGBT芯片包括兩面，其中所述IGBT的發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]發射極鉬片，所述發射極鉬片的一面與所述IGBT芯片的發射極的部分相接觸；
[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模塊封裝結構的PCB電路板上。
[0013]可選的，所述定位件上設置有第一孔洞、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模塊封裝結構的PCB電路板上。
[0016]第二方面，提供一種IGBT模塊封裝結構，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、中環和底殼，所述頂殼和底殼的邊緣分別與所述中環的上下開口接合，所述頂殼與所述集電極鉬片的另一面接觸；
[0018]多個發射極凸臺，所述發射極凸臺設置于所述殼體的底殼上，所述發射極凸臺與所述發射極鉬片的另一面接觸；
[0019]PCB電路板，所述PCB電路板設置于多個所述發射極凸臺之間的間隙內，所述PCB電路板上設置有互聯電路，其中柵極連接件的另一端與所述互聯電路電連接。
[0020]可選的，所述中環的上開口設置有第一法蘭結構，所述第一法蘭結構用于固定所述頂殼；
[0021]所述中環的下開口設置有第二法蘭結構，所述第二法蘭結構用于固定所述底殼。
[0022]可選的，所述第一法蘭結構和所述第二法蘭結構為導電材料，并且所述第一法蘭結構上設置有集電極引腳;所述第二法蘭結構上設置有發射極引腳。
[0023]可選的，所述中環的側壁上設置有通孔，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電路電連接。
[0024]本實用新型的實施例提供一種壓接式IGBT子模組和IGBT模塊封裝結構，IGBT子模組包括IGBT芯片、發射極鉬片、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;發射極鉬片的一面與IGBT芯片的發射極的部分相接觸;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模塊封裝結構的PCB電路板上，當IGBT子模組個數較多時，由于柵極連接件的另一端固定連接于IGBT模塊封裝結構的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IGBT芯片柵極通過柵極連接件連接到PCB板只經過一個觸點，可靠性得到大幅提高。
[0025]此外，柵極連接件通常作為IGBT子模組的一個零件，這樣會使得子模組的設計制作更為復雜，如果柵極連接件不和IGBT子模組結合，則IGBT模塊封裝結構裝配時需將柵極連接件一個個分別安裝，操作變得復雜。本實用新型將柵極連接件和PCB電路板預先固定連接，使得柵極連接件和PCB電路板作為一個整體部件。這不但使得IGBT芯片的柵極連接結構得到簡化，同時安裝操作也變得方便。
【附圖說明】

[0026]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術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用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0027]圖1為現有技術提供的一種IGBT模塊封裝結構的截面結構示意圖；
[0028]圖2為現有技術提供的一種IGBT模塊封裝結構的爆炸圖；
[0029]圖3為現有技術提供的一種壓接式IGBT子模組的結構示意圖；
[0030]圖4為現有技術提供的一種壓接式IGBT子模組的爆炸圖；
[0031]圖5為現有技術提供的一種壓接式IGBT子模組的內部連接方式示意圖；
[0032]圖6為本實用新型的實施例提供一種IGBT模塊封裝結構的爆炸圖；
[0033]圖7為本實用新型的實施例提供的一種壓接式IGBT子模組的柵極連接件與PCB電路板的裝配結構示意圖；
[0034]圖8為本實用新型的實施例提供的一種壓接式IGBT子模組的結構示意圖圖；
[0035]圖9為本實用新型的實施例提供的一種壓接式IGBT子模組的內部連接方式示意圖。
[0036]附圖標記:
[0037]IGBT 子模組-1 I;
[0038]IGBT 芯片-111;
[0039]發射極鉬片-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_122;
[0046]底殼-123;
[0047]多個發射極凸臺-13;
[0048]PCB 電路板-14;
[0049]第一法蘭結構-Π;
[0050]第二法蘭結構-f2;
[0051]集電極引腳-Pl;
[0052]發射極引腳-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。
【具體實施方式】
[0058]下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0059]在現有技術中，壓接型IGBT模塊的典型封裝結構采用了獨立的子模組，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IGBT芯片柵極通過彈簧針連接到PCB板要經過兩個觸點，當IGBT子模組個數較多時因彈簧針接觸不良而造成的失效概率增加很多。為避免上述問題發生，本實用新型的實施例提供的壓接式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模塊封裝結構的PCB電路板上，當IGBT子模組個數較多時，由于柵極連接件的另一端固定連接于IGBT模塊封裝結構的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IGBT芯片柵極通過柵極連接件連接到PCB板只經過一個觸點，可靠性得到大巾畐提尚。
[0060]具體的，參照圖6所示，本實用新型的實施例提供了一種IGBT模塊封裝結構的爆炸圖，包括IGBT子模組11、殼體12、多個發射極凸臺13、PCB電路板14;
[0061 ]參照圖8、9所示，IGBT子模組11，封裝于IGBT模塊封裝結構中，包括:
[0062]IGBT芯片111，所述IGBT芯片111包括兩面，其中IGBT的發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]發射極鉬片112，所述發射極鉬片112的一面與所述IGBT芯片111的發射極的部分相接觸；
[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模塊封裝結構的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模塊封裝結構的PCB電路板14上。
[0068]殼體12，所述殼體12包括頂殼121、中環122和底殼123，所述頂殼121和底殼123的邊緣分別與所述中環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]多個發射極凸臺13，所述發射極凸臺13設置于所述殼體12的底殼123上，所述發射極凸臺13與所述發射極鉬片112的另一面接觸；
[0070]PCB電路板14，所述PCB電路板14設置于多個所述發射極凸臺13之間的間隙內，所述PCB電路板14上設置有互聯電路，其中柵極連接件114的另一端與所述互聯電路電連接。[0071 ]本實用新型的實施例提供一種壓接式IGBT子模組和IGBT模塊封裝結構，IGBT子模組包括IGBT芯片、發射極鉬片、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;發射極鉬片的一面與IGBT芯片的發射極的部分相接觸;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模塊封裝結構的PCB電路板上，當IGBT子模組個數較多時，由于柵極連接件的另一端固定連接于IGBT模塊封裝結構的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IGBT芯片柵極通過柵極連接件連接到PCB板只經過一個觸點，可靠性得到大幅提高。
[0072]此外，柵極連接件通常作為IGBT子模組的一個零件，這樣會使得子模組的設計制作更為復雜，如果柵極連接件不和IGBT子模組結合，則IGBT模塊封裝結構裝配時需將柵極連接件一個個分別安裝，操作變得復雜。本實用新型將柵極連接件和PCB電路板預先固定連接，使得柵極連接件和PCB電路板作為一個整體部件。這不但使得IGBT芯片的柵極連接結構得到簡化，同時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模塊封裝結構的PCB電路板14上。
[0076]其中，如圖6所示，所述中環122的上開口設置有第一法蘭結構fl，所述第一法蘭結構fl用于固定所述頂殼121;所述中環122的下開口設置有第二法蘭結構f2，所述第二法蘭結構f2用于固定所述底殼123。所述第一法蘭結構fl和所述第二法蘭結構f2為導電材料，并且所述第一法蘭結構fl上設置有集電極引腳Pl;所述第二法蘭結構f2上設置有發射極引腳P2。所述頂殼121和底殼123為銅。
[0077]所述中環122的側壁上設置有通孔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與所述互聯電路電連接。所述中環122的材料為絕緣材料。
[0078]以上所述，僅為本實用新型的【具體實施方式】，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型揭露的技術范圍內，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內。因此，本實用新型的保護范圍應以所述權利要求的保護范圍為準。
【主權項】
1.一種壓接式IGBT子模組，封裝于IGBT模塊封裝結構中，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； 發射極鉬片，所述發射極鉬片的一面與所述IGBT芯片的發射極的部分相接觸； 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模塊封裝結構的PCB電路板上。2.根據權利要求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射極鉬片，所述第三孔洞用于容納所述柵極連接件。3.根據權利要求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模塊封裝結構的PCB電路板上。4.根據權利要求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模塊封裝結構的PCB電路板上。5.一種IGBT模塊封裝結構，其特征在于，包括權利要求1-4任一項所述的壓接式IGBT子模組； 殼體，所述殼體包括頂殼、中環和底殼，所述頂殼和底殼的邊緣分別與所述中環的上下開口接合，所述頂殼與所述集電極鉬片的另一面接觸； 多個發射極凸臺，所述發射極凸臺設置于所述殼體的底殼上，所述發射極凸臺與所述發射極鉬片的另一面接觸； PCB電路板，所述PCB電路板設置于多個所述發射極凸臺之間的間隙內，所述PCB電路板上設置有互聯電路，其中柵極連接件的另一端與所述互聯電路電連接。6.根據權利要求5所述的IGBT模塊封裝結構，其特征在于，所述中環的上開口設置有第一法蘭結構，所述第一法蘭結構用于固定所述頂殼； 所述中環的下開口設置有第二法蘭結構，所述第二法蘭結構用于固定所述底殼。7.根據權利要求6所述的IGBT模塊封裝結構，其特征在于，所述第一法蘭結構和所述第二法蘭結構為導電材料，并且所述第一法蘭結構上設置有集電極引腳;所述第二法蘭結構上設置有發射極引腳。8.根據權利要求5所述的IGBT模塊封裝結構，其特征在于，所述中環的側壁上設置有通孔，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】中國南方電網有限責任公司電網技術研究中心, 株洲中車時代電氣股份有限公司