CN102254902B - Igbt功率半桥模块 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种IGBT功率半桥模块，半导体芯片连接在覆金属陶瓷基板上，主电极的一侧与覆金属陶瓷基板连接、另一侧穿出壳体，覆金属陶瓷基板连接在铜底板上，铜底板固定在壳体上，覆金属陶瓷基板、半导体芯片和主电极用绝缘胶绝缘密封在壳体内，主电极由设置在壳体内且截面呈槽形的弯折部分和引出部分构成，主电极的槽形外槽侧壁固定在覆金属陶瓷基板上、内槽侧壁接近壳体内壁，第一输入电极的槽形底面与第二输入电极槽形底面相对设置，壳体顶部向下伸延的隔板设置与第一输入电极和第二输入电极的槽形底面之间且下部设置在绝缘胶内密封。本发明结构合理，既能增加两输入电极之间正对面积，减小主回路电感，又能确保绝缘性能。

Description

IGBT功率半桥模块
技术领域
本发明涉及一种IGBT功率半桥模块，属于半导体功率模块技术领域。
背景技术
IGBT功率半桥模块主要由半导体芯片(IGBT芯片)、覆金属陶瓷基板(DBC)、铜底板以及壳体、主电极等构成，主电极一端固定在覆金属陶瓷基板上、另一端穿出壳体弯折后通过紧固件安装壳体的上部。为了避免功率模块热量集中及减小主回路电感，通常会减小主电极中正负两输入电极之间的回路面积。见图1所示，目前一种功率模块的电极呈槽形，而主电极的槽形的两槽侧焊接在覆金属陶瓷基板上，为减小主回路电感，将主电极的两个输入电极之间距离缩小，该主电极采用较大折弯能避免电极打弯时造成焊接点应力过大的问题，但也由于两输入电极正对面仅为槽形截面，造成两输入电极正对面积很小，使功率模块主回路电感并未达到优化效果。见图2所示，是目前另一种结构的功率模块，该主电极焊接在覆金属陶瓷基板上，由于主电极呈经台阶形，虽然将主电极并排设置，可增加两输入电极正对面积，但无法将两输入电极之间的距离减至最小，实际上无法达到大幅度减小主回路电感的目的。另外，当功率模块主电极中正负电极的正对面积距离很近时，在高电压情况下又很难保证绝缘性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构合理，既能增加两输入电极之间正对面积，减小主回路电感，又能确保绝缘性能的IGBT功率半桥模块。
本发明为达到上述目的的技术方案是：一种IGBT功率半桥模块，包括铜底板、覆金属陶瓷基板、半导体芯片以及主电极和壳体，半导体芯片连接在覆金属陶瓷基板上，主电极的一侧与覆金属陶瓷基板连接、另一侧穿出壳体，覆金属陶瓷基板连接在铜底板上，且铜底板固定在壳体上，覆金属陶瓷基板、半导体芯片和主电极用绝缘胶绝缘密封在壳体内，其特征在于：所述主电极由设置在壳体内且截面呈槽形的弯折部分和引出部分构成，主电极弯折部分的槽形外槽侧壁固定在覆金属陶瓷基板上、内槽侧壁接近壳体内壁，主电极中的第一输入电极的槽形底面与第二输入电极的槽形底面相对设置，壳体内的隔板设置第一输入电极和第二输入电极的槽形底面之间且下部设置在绝缘胶内密封。
本发明的主电极由设置在壳体内且截面呈槽形的弯折部分和引出部分构成，由于主电极弯折部分的槽形外槽侧壁固定在覆金属陶瓷基板上，而主电极内槽侧壁接近壳体内壁，因此可主电极的折弯部分长度较长，不仅能很好的释放在主电极打弯时时，主电极焊接处引起的应力，结构合理，而且本发明主电极的两输入电极的槽形底面相对设置，能最大程度缩小两输入电极之间的距离，而两槽形底面相对也增加了两输入电极的正对面积增大，故能减少主回路电感。本发明在壳体上增加了隔板，通过该隔板设置在两输入电极的槽形底面之间，对两输入电极之间起到良好的绝缘作用，同时也可通过隔板来提高壳体的机械强度，而有效的防止壳体变形。本发明通过绝缘胶覆盖主电极下部以及隔板，可使隔板与两输入电极之间形成良好的密封，因此可通过隔板增加两输入电极之间的爬电距离，在两输入电极之间的距离最短时，即便在高电压情况下，也能很好保证两输入电极的绝缘性能。
附图说明
下面结合附图对本发明的实施例作进一步的详细描述。
图1是原IGBT功率半桥模块主电极连接在覆金属陶瓷基板上的一种结构示意图。
图2是原IGBT功率半桥模块主电极连接在覆金属陶瓷基板上的另一种结构示意图。
图3是本发明IGBT功率半桥模块的结构示意图。
图4是图3的A-A剖视结构示意图。
图5是本发明第一电极的结构示意图。
其中：1-嵌件，2-壳体，2-1-隔板，3-螺栓，4-输出电极，5-第一输入电极，5-1-卡槽，6-第二输入电极，7-控制端子，8-绝缘胶，9-铜底板，10-覆金属陶瓷基板，11-电连接件，12-半导体芯片。
具体实施方式
见图3、4所示，本发明的IGBT功率半桥模块，包括铜底板9、覆金属陶瓷基板10、半导体芯片12以及主电极和壳体2，半导体芯片12连接在覆金属陶瓷基板10上，见图3所示，该壳体2采用绝缘塑料制成，壳体2四周固定在嵌件1，方便通过紧固件将模块安装在所需场所，主电极的一侧与覆金属陶瓷基板10连接、另一侧穿出壳体2，本发明的主电极包括结构相同的第一输入电极5、第二输入电极6和一个输出电极4，控制端子7也固定在覆金属陶瓷基板10上，经电连接件11将覆金属陶瓷基板10、半导体芯片12以及主电极和控制端子7连接形成半桥电路，覆金属陶瓷基板10连接在铜底板9上，该铜底板9固定在壳体2上，覆金属陶瓷基板10、半导体芯片12和主电极用绝缘胶8绝缘密封在壳体2内，该绝缘胶可采用硅胶或其他胶。见图3～5所示，本发明的主电极由设置在壳体2内且截面呈槽形的弯折部分和引出部分构成，主电极弯折部分的槽形外槽侧壁固定在覆金属陶瓷基板10上、内槽侧壁接近壳体2内壁，故使主电极的弯折部分较长，而具有吸收和释放机械应力以及热应力的优点，主电极的引出部分穿出壳体2并弯折后覆在壳体2顶部，而覆在壳体2顶部的主电极上设有过孔，该过孔与安装在壳体2上螺母对应，螺栓3穿过主电极上的过孔将折弯后的主电极的引出部分安装在壳体2上，本发明主电极的两侧分别设有卡槽，通过该卡槽方便对控制端子7的位置进行限位，见图5所示，是本发明第一输入电极5，在第一输入电极5两侧的卡槽5-1。
见图4所示，本发明主电极中的第一输入电极5的槽形底面与第二输入电极6的槽形底面相对设置，因此能将两输入电极之间的距离控制在最小，同时增大了两输入电极的正对面积增大，达到减小主回路电感的目的，壳体2内具有隔板2-1，该隔板2-1三周与壳体内壁连接，通过隔板2-1来提高壳体2的机械强度，能有效的防止壳体2变形，隔板2-1设置与第一输入电极5的槽形底面和第二输入电极6的槽形底面之间，且隔板2-1下部设置在绝缘胶8内密封，本发明壳体2上的隔板2-1从上至下壁厚逐渐减小，且第一输入电极5的槽形底面和第二输入电极6槽形底面与隔板2-1上部相接，通过绝缘胶8对隔板2-1下部进行密封，由于绝缘胶8和壳体2介电常数很小，故可以很好的保证主电极下部的绝缘性能，同时通过壳体2上的隔板2-1插在两输入电极之间，增加两输入电极之间的爬电距离，具有很好的绝缘性能。

Claims (3)

1.一种IGBT功率半桥模块，包括铜底板（9）、覆金属陶瓷基板（10）、半导体芯片（12）以及主电极和壳体（2），半导体芯片（12）连接在覆金属陶瓷基板（10）上，主电极的一侧与覆金属陶瓷基板（10）连接、另一侧穿出壳体（2），覆金属陶瓷基板（10）连接在铜底板（9）上，铜底板（9）固定在壳体（2）上，覆金属陶瓷基板（10）、半导体芯片（12）和主电极用绝缘胶（8）绝缘密封在壳体（2）内，其特征在于：所述主电极由设置在壳体（2）内且截面呈槽形的弯折部分和穿出壳体（2）并弯折后覆在壳体（2）顶部的引出部分构成，主电极弯折部分的槽形外槽侧壁固定在覆金属陶瓷基板（10）上、内槽侧壁接近壳体（2）内壁，主电极中的第一输入电极（5）的槽形底面与第二输入电极（6）的槽形底面相对设置，壳体（2）内的隔板（2-1）设置第一输入电极（5）和第二输入电极（6）的槽形底面之间且下部设置在绝缘胶（8）内密封。
2.根据权利要求1所述的IGBT功率半桥模块，其特征在于：所述壳体（2）的隔板（2-1）从上至下壁厚逐渐减小，且第一输入电极（5）的槽形底面和第二输入电极（6）槽形底面与隔板（2-1）上部相接。
3.根据权利要求1所述的IGBT功率半桥模块，其特征在于：所述主电极两侧分别设有卡槽。
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