CN103295980A - 单管igbt封装全桥模块及其封装方法 - Google Patents
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Abstract
一种单管IGBT封装全桥模块，包括无氧铜导热基板、导热陶瓷片及多个单管IGBT；导热陶瓷片通过均匀涂抹的焊锡膏固定在无氧铜导热基板上；多个单管IGBT通过均匀涂抹的焊锡膏分别固定在导热陶瓷片上。本发明由于设有导热陶瓷片，能改善IGBT模块工作时的散热条件，有效的降低IGBT模块在大功率工作下温升过高的问题，提高IGBT模块的工作效率和使用寿命；本发明由于设有防尘罩，能在使用过程中能够有效的防止灰尘、液滴的进入以及漏电事情的发生，同时优化了模块的外部结构，使其外观更加简洁，大方；本发明能降低整个IGBT模块产品的生产成本，并降低使用过程中IGBT模块的损坏率。
Description
技术领域
本发明涉及一种单管IGBT封装模块，具体涉及一种单管IGBT封装全桥模块及其封装方法。
背景技术
绝缘栅双极型晶体管，Insulated Gate Bipolar Transistor，简称IGBT。
目前在逆变焊机领域所使用的IGBT全桥电路形式可分为以下类型：1、两个半桥IGBT模块组成全桥；2、专用的全桥封装IGBT；3、IGBT单管经绝缘导热胶片加PCB板集合组。
1、两个半桥IGBT模块组成全桥和专用的全桥封装IGBT：目前逆变焊机所使用的传统IGBT模块需要两个半桥模块组成全桥进行工作，模块使用数量的增加相应地提高了产品的生产成本，传统的IGBT模块的晶元底部面积决定了模块本身较小的散热面积，以致不能很好的散热。在使用传统的IGBT模块时，由于在模块的接线两端无任何防静电保护措施，在焊接驱动线时很容易发生击穿而损坏模块，故通常情况下，使用者在使用过程中还需要严格的做好防静电措施，以保护模块不受击穿。
2、IGBT单管经绝缘导热胶片加PCB板集合组：目前焊机领域所使用的IGBT单管经绝缘导热胶片加PCB板集合组，使用过程中需在IGBT管子底部垫加一层绝缘导热硅胶片，由于绝缘导热硅胶片较小的导热系数，仅为0.8w/m*k--4.5w/m*k，导致IGBT管子在使用过程中存在着一定的导热缺陷，从而影响IGBT管在工作过程中的散热效果，进而影响其工作效率。同时绝缘导热硅胶片上涂抹的导热膏在使用一定时间后会出现干裂状况，从而影响IGBT管的正常散热。
鉴于上述问题，本发明公开了一种单管IGBT封装全桥模块及其封装方法。其具有如下文所述之技术特征，以解决现有的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种单单管IGBT封装全桥模块及其封装方法，它能改善IGBT模块工作时的散热条件，提高IGBT模块的工作效率和使用寿命。
本发明单管IGBT封装全桥模块及其封装方法的目的是通过以下技术方案实现的：一种单管IGBT封装全桥模块，包括无氧铜导热基板、导热陶瓷片及多个单管IGBT；所述的导热陶瓷片通过均匀涂抹的焊锡膏固定在无氧铜导热基板上；所述的多个单管IGBT通过均匀涂抹的焊锡膏分别固定在导热陶瓷片上。
上述的单管IGBT封装全桥模块，其中，所述的无氧铜导热基板上均匀涂抹的焊锡膏厚度为0.3mm，所述的导热陶瓷片上均匀涂抹的焊锡膏厚度为0.3mm。
上述的单管IGBT封装全桥模块，其中，还包括一线路板，所述的线路板上设有中心孔、多个安装孔、多个管脚孔及多个电阻。
所述的多个安装孔的位置分别与所述的多个单管IGBT的位置相对应，所述的多个单管IGBT分别通过所述的多个安装孔与所述的线路板连接，并通过焊锡固定，使多个单管IGBT的顶部位于线路板的下方。
所述的中心孔位于所述的多个安装孔的中央，且所述的多个安装孔与所述的中心孔的距离都不同；所述的多个管脚孔分别设置在线路板的两端，用于连接所述的多个单管IGBT的管脚；所述的多个电阻分别设置在所述的线路板的两端边缘，位于所述的多个管脚孔的外侧，且所述的多个电阻分别与相邻的多个单管IGBT对应连接。
上述的单管IGBT封装全桥模块，其中，在所述的线路板上，所述的多个管脚孔的内侧还标识有“YELLOW”、“RED”的标识符。
上述的单管IGBT封装全桥模块，其中，所述的线路板的宽度小于无氧铜导热基板的宽度。
上述的单管IGBT封装全桥模块，其中，还包括一防尘罩，所述的防尘罩与所述的无氧铜导热基板及线路板相适配，且所述的防尘罩的顶部设有多个晶体管定位通孔及多个管脚连接通孔，所述的多个管脚连接通孔分别设置在晶体管定位通孔的两侧，位于所述防尘罩的两端；所述的多个单管IGBT的顶部分别插入在所述的多个晶体管定位通孔内，所述的多个单管IGBT的管脚分别插入在所述的多个管脚连接通孔内。
上述的单管IGBT封装全桥模块的封装方法，其中，至少包括如下步骤：
步骤1，在无氧铜导热基板上均匀印刷焊锡膏。
步骤2，将工装工具固定在无氧铜导热基板上，并通过工装工具位置将导热陶瓷片放置于固定位置。
步骤3，在导热陶瓷片上均匀涂抹焊锡膏，并将多个单管IGBT放置于导热陶瓷片上。
步骤4，通过固定夹具将无氧铜导热基板、导热陶瓷片及多个单管IGBT固定一体后放入真空炉。
步骤5，将真空炉抽气至真空状态并加热至170℃维持3分钟使焊锡膏充分混合，再次升温至230℃维持3分钟后开始降温。
步骤6，向真空炉内充入氮气，并降温至100℃以下，取出固定一体后的无氧铜导热基板、导热陶瓷片及多个单管IGBT，冷却至室温并在多个单管IGBT四周均匀涂抹一层HT933硅橡胶。
步骤7，将多个单管IGBT的多个管脚弯折呈一定角度，分别与线路板焊接，并在每个单管IGBT上接入一个电阻。
步骤8，将防尘罩与无氧铜导热基板固定连接，使多个单管IGBT的顶部及多个管脚固定在防尘罩上的多个晶体管定位通孔及多个管脚连接通孔中。
本发明单管IGBT封装全桥模块及其封装方法由于采用了上述方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：
1、本发明单管IGBT封装全桥模块及其封装方法由于设有高性能导热陶瓷片20W/m*k—30W/m*k，能改善IGBT模块工作时的散热条件，有效的降低IGBT模块在大功率工作下温升过高的问题，提高IGBT模块的工作效率和使用寿命。
2、本发明单管IGBT封装全桥模块及其封装方法由于设有防尘罩，能在使用过程中有效的防止灰尘、液滴的进入以及漏电事情的发生，同时优化了模块的外部结构，使其外观更加简洁，大方。
3、本发明单管IGBT封装全桥模块及其封装方法能降低整个IGBT模块产品的生产成本，并降低使用过程中IGBT模块的损坏率。
以下，将通过具体的实施例做进一步的说明，然而实施例仅是本发明可选实施方式的举例，其所公开的特征仅用于说明及阐述本发明的技术方案，并不用于限定本发明的保护范围。
附图说明
为了更好的理解本发明，可参照本说明书援引的以供参考的附图，附图中：
图1是本发明单管IGBT封装全桥模块的无氧铜导热基板的结构示意图。
图2是本发明单管IGBT封装全桥模块的线路板的结构示意图。
图3是本发明单管IGBT封装全桥模块的防尘罩的结构示意图。
图4是本发明单管IGBT封装全桥模块的封装方法的步骤流程图。
具体实施方式
根据本发明的权利要求和发明内容所公开的内容，本发明的技术方案具体如下所述。
请参见附图1所示，本发明单管IGBT封装全桥模块包括无氧铜导热基板1、导热陶瓷片（图中未示出）及多个单管IGBT2，所述的导热陶瓷片通过焊锡膏固定在无氧铜导热基板1上，所述的无氧铜导热基板1上均匀涂抹的焊锡膏厚度大约为0.3mm；所述的多个单管IGBT2通过焊锡膏分别固定在导热陶瓷片上，所述的导热陶瓷片上均匀涂抹的焊锡膏厚度大约为0.3mm。
请参见附图2所示，还包括一线路板3，所述的线路板3上设有中心孔31、多个安装孔32、多个管脚孔33及多个电阻34；所述的多个安装孔32的位置分别与所述的多个单管IGBT2的位置相对应，所述的多个单管IGBT 2分别通过所述的多个安装孔32与所述的线路板3连接，并通过焊锡固定，使多个单管IGBT2的顶部位于线路板3的上方；所述的中心孔31位于所述的多个安装孔32的中央，且所述的多个安装孔32与所述的中心孔31的距离都不同，防止在安装过程中，将模块方向装反；所述的多个管脚孔33分别设置在线路板3的两端，用于连接所述的多个单管IGBT2的管脚；所述的多个电阻34分别设置在所述的线路板3的两端边缘，位于所述的多个管脚孔33的外侧，且所述的多个电阻34分别与相邻的多个单管IGBT2对应连接,电阻34的使用防止在焊接驱动线的过程中由于误操作将单管IGBT2击穿，造成人为的损坏。
在所述的线路板3上，所述的多个管脚孔33的内侧还标识有“YELLOW”、“RED”的标识符，便于接线时驱动线颜色的识别。线路板3的宽度小于无氧铜导热基板1的宽度。
请参见附图3所示，还包括一防尘罩4，所述的防尘罩4与所述的无氧铜导热基板1及线路板3相适配，且所述的防尘罩4的顶部设有多个晶体管定位通孔41及多个管脚连接通孔42，所述的多个管脚连接通孔42分别设置在晶体管定位通孔41的两侧，位于所述的防尘罩4的两端；所述的多个单管IGBT2的顶部分别插入在所述的多个晶体管定位通孔41内，所述的多个单管IGBT2的管脚分别插入在所述的多个管脚连接通孔42内。
请参见附图4所示，本发明单管IGBT封装全桥模块的封装方法至少包括如下步骤：
步骤1，在无氧铜导热基板1上均匀印刷焊锡膏。
步骤2，将工装工具固定在无氧铜导热基板1上，并通过工装工具位置将导热陶瓷片放置于固定位置。
步骤3，在导热陶瓷片上均匀涂抹焊锡膏，并将多个单管IGBT2放置于导热陶瓷片上。
步骤4，通过固定夹具将无氧铜导热基板1、导热陶瓷片及多个单管IGBT2固定一体后放入真空炉。
步骤5，将真空炉抽气至真空状态并加热至170℃维持3分钟使焊锡膏充分混合，再次升温至230℃维持3分钟后开始降温。
步骤6，向真空炉内充入氮气，并降温至100℃以下，取出固定一体后的无氧铜导热基板1、导热陶瓷片及多个单管IGBT2，冷却至室温并在多个单管IGBT2四周均匀涂抹一层HT933硅橡胶。
步骤7，将多个单管IGBT2的多个管脚弯折呈一定角度，分别与线路板3焊接，并在每个单管IGBT2上接入一个电阻。
步骤8，将防尘罩4与无氧铜导热基板1固定连接，使多个单管IGBT2的顶部及多个管脚固定在防尘罩4上的多个晶体管定位通孔41及多个管脚连接通孔42中。
实施例1：
步骤1，在无氧铜导热基板1上均匀印刷0.3mm厚度的焊锡膏。
步骤2，将工装工具固定在无氧铜导热基板1上，并通过工装工具位置将导热陶瓷片放置于固定位置。
步骤3，在导热陶瓷片上均匀涂抹0.3mm厚度的焊锡膏，并将4个单管IGBT2放置于导热陶瓷片上。单管IGBT2可采用型号为IKW40N120、FGL60N100D、FGL40N120的单管IGBT。
步骤4，通过固定夹具将无氧铜导热基板1、导热陶瓷片及4个单管IGBT2固定一体后放入真空炉。
步骤5，将真空炉抽气至真空状态，在7分钟内将真空炉内温度逐渐升至170℃，维持3分钟使焊锡膏充分混合，再次升温至230℃维持3分钟后开始降温。
步骤6，向真空炉内充入氮气，并降温至100℃以下，取出固定一体后的无氧铜导热基板1、导热陶瓷片及4个单管IGBT2，冷却至室温并在4个单管IGBT2四周均匀涂抹一层HT933硅橡胶，使单管IGBT2和无氧铜导热基板1之间的耐压提高到2500V以上，使之更加适合高电压，大电流的工作环境。
步骤7，将4个单管IGBT2的多个管脚弯折呈一定角度，使用静电烙铁分别将4个2的管脚与线路板3焊接，并在每个单管IGBT2上接入一个阻值为2K的电阻。使用静电烙铁能够很好的预防模块在使用过程中出现单管IGBT2击穿的情况。
步骤8，将防尘罩4与无氧铜导热基板1固定连接，使多个单管IGBT2的顶部及多个管脚固定在防尘罩4上的多个晶体管定位通孔41及多个管脚连接通孔42中。
综上所述，本发明单管IGBT封装全桥模块及其封装方法由于设有导热陶瓷片，能改善IGBT模块工作时的散热条件，有效的降低IGBT模块在大功率工作下温升过高的问题，提高IGBT模块的工作效率和使用寿命；本发明由于设有防尘罩，能在使用过程中能够有效的防止灰尘、液滴的进入以及漏电事情的发生，同时优化了模块的外部结构，使其外观更加简洁，大方；本发明能降低整个IGBT模块产品的生产成本，并降低使用过程中IGBT模块的损坏率。
上述内容为本发明单管IGBT封装全桥模块及其封装方法的具体实施例的列举，对于其中未详尽描述的设备和结构，应当理解为采取本领域已有的通用设备及通用方法来予以实施。
Claims (7)
1.一种单管IGBT封装全桥模块，其特征在于：包括无氧铜导热基板、导热陶瓷片及多个单管IGBT；所述的导热陶瓷片通过均匀涂抹的焊锡膏固定在无氧铜导热基板上；所述的多个单管IGBT通过均匀涂抹的焊锡膏分别固定在导热陶瓷片上。
2.根据权利要求1所述的单管IGBT封装全桥模块，其特征在于：所述的无氧铜导热基板上均匀涂抹的焊锡膏厚度为0.3mm，所述的导热陶瓷片上均匀涂抹的焊锡膏厚度为0.3mm。
3.根据权利要求1所述的单管IGBT封装全桥模块，其特征在于：还包括一线路板，所述的线路板上设有中心孔、多个安装孔、多个管脚孔及多个电阻；
所述的多个安装孔的位置分别与所述的多个单管IGBT的位置相对应，所述的多个单管IGBT分别通过所述的多个安装孔与所述的线路板连接，并通过焊锡固定，使多个单管IGBT的顶部位于线路板的下方；
所述的中心孔位于所述的多个安装孔的中央，且所述的多个安装孔与所述的中心孔的距离都不同；所述的多个管脚孔分别设置在线路板的两端，用于连接所述的多个单管IGBT的管脚；所述的多个电阻分别设置在所述的线路板的两端边缘，位于所述的多个管脚孔的外侧，且所述的多个电阻分别与相邻的多个单管IGBT对应连接。
4.根据权利要求3所述的单管IGBT封装全桥模块，其特征在于：在所述的线路板上，所述的多个管脚孔的内侧还标识有“YELLOW”、“RED”的标识符。
5.根据权利要求1或3所述的单管IGBT封装全桥模块，其特征在于：所述的线路板的宽度小于无氧铜导热基板的宽度。
6.根据权利要求1或3所述的单管IGBT封装全桥模块，其特征在于：还包括一防尘罩，所述的防尘罩与所述的无氧铜导热基板及线路板相适配，且所述的防尘罩的顶部设有多个晶体管定位通孔及多个管脚连接通孔，所述的多个管脚连接通孔分别设置在晶体管定位通孔的两侧，位于所述防尘罩的两端；所述的多个单管IGBT的顶部分别插入在所述的多个晶体管定位通孔内，所述的多个单管IGBT的管脚分别插入在所述的多个管脚连接通孔内。
7.根据权利要求1所述的单管IGBT封装全桥模块的封装方法，其特征在于：至少包括如下步骤：
步骤1，在无氧铜导热基板上均匀印刷焊锡膏；
步骤2，将工装工具固定在无氧铜导热基板上，并通过工装工具位置将导热陶瓷片放置于固定位置；
步骤3，在导热陶瓷片上均匀涂抹焊锡膏，并将多个单管IGBT放置于导热陶瓷片上；
步骤4，通过固定夹具将无氧铜导热基板、导热陶瓷片及多个单管IGBT固定一体后放入真空炉；
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