CN103367284A - 双l型均流耐应力igbt模块母排端子 - Google Patents

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常桂钦
彭勇殿
李继鲁
吴煜东
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    • H01L2224/0603—Bonding areas having different sizes, e.g. different heights or widths

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Abstract

本发明公开了一种双L型均流耐应力IGBT模块母排端子，包括发射极母排和集电极母排，所述发射极母排的下方设有两个L型的第一引脚，所述集电极母排的下方设有两个L型的第二引脚，所述两个第一引脚、两个第二引脚在焊接时处于同一条直线上。本发明具有结构简单紧凑、成本低廉、操作简便、良好的均流特性和耐应力特性等优点。

Description

双L型均流耐应力IGBT模块母排端子
技术领域
本发明主要涉及到IGBT模块设计领域，特指一种适用于IGBT模块的母排端子。
背景技术
作为IGBT模块的重要部件，母排端子是模块内部芯片电流汇聚的重要部件，也是模块内部电路与外部应用电路连接的主要通道。模块内部芯片首先通过焊接工艺和引线键合工艺在衬板上实现互联，然后由母排端子连接衬板引出电路，最终实现多个衬板上的芯片互联。其中，集电极母排与发射极母排一端焊接在两个衬板的对应电路区，另一端引出到模块外，做为外电路的连接端子。为了达到良好的均流效果，IGBT衬板为对称设计，以保证衬板上的IGBT芯片承载的电流尽量接近，减小电流不均匀导致的芯片失效。因此，对称化设计在整个IGBT模块设计中起着非常重要的作用。然而现有母排设计却打破了这种对称性，母排在衬板上的焊接点不在对称中心，破坏了衬板的对称性，不利于衬板上各个芯片的均流。
目前，现有的功率IGBT模块母排端子常见结构大致有两种，第一种为引线键合式母排，这种结构不使用焊接工艺而是使用引线键合工艺连接母排，由此可以避免焊接过程带来的应力。另外一种为焊接式母排，它通常有曲折缓冲设计，用以减少焊接应力，增加焊接点的可靠性。
上述引线键合式母排的结构优点是减小了焊接应力对模块可靠性的影响，但键合引线承担的电流容量有限，这种设计仅适用于中小功率IGBT模块的封装。焊接式母排设计可以保证承载大电流，同时它的弯折设计（常见的有U型，S型和L型）也可以缓解焊接应力。但是，如图1所示，IGBT模块的衬板1为对称布局，衬板1上的中间为电路区，以电路区对称在衬板1的两侧设置IGBT芯片2、FRD芯片3。由于母排在衬板1上的焊接点不在对称中心，导致电流分布不均匀（发射极母排焊接点4和集电极母排焊接点5），而IGBT芯片是并联在衬板上，这种不均匀电流会导致芯片内部电流差异，引起芯片局部过热，容易导致芯片失效。换言之，平面母排设计使得集电极母排焊接点5和发射极母排焊接点4不同程度得偏离衬板1的对称中心，电流的非对称输入和输出削弱了衬板1本身的对称性的特点，导致电流分别不均匀，影响整个IGBT模块的可靠性。
发明内容
本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单紧凑、成本低廉、操作简便、具有良好的均流特性和耐应力特性双L型均流耐应力IGBT模块母排端子。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种双L型均流耐应力IGBT模块母排端子，包括发射极母排和集电极母排，所述发射极母排的下方设有两个L型的第一引脚，所述集电极母排的下方设有两个L型的第二引脚，所述两个第一引脚、两个第二引脚在焊接时处于同一条直线上。
作为本发明的进一步改进：
所述发射极母排上两个第一引脚之间的距离大于所述集电极母排上两个第二引脚之间的距离，在焊接时两个第二引脚位于两个第一引脚之间。
所述发集电极母排上两个第二引脚之间的距离大于所述发射极母排上两个第一引脚之间的距离，在焊接时两个第一引脚位于两个第二引脚之间。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明具有良好的均流特性；通过设置四个引脚并使引脚在焊接时处于同一直线上，从而保证了母排在衬板上的焊接点在衬板对称轴上，电流的流入和流出都在衬板的对称中心。保证衬板上的各个芯片电流的均匀性，提高了芯片的可靠性。
2、本发明具有良好的耐应力特性。IGBT模块在开关过程中，模块温度不断变化，由于材料热膨胀系数不一致，母排会承受应力。另外，模块封装过程中，也要求母排有一定的柔韧性和伸缩能力。模块母排的双L型弯折设计，两个弯曲设计使得母排本身有更强的柔韧性，可以承受更大的应力。
3、本发明为具有低电感的母排设计。IGBT模块的发射极和集电极母排对称设计，减小磁场穿通区域，增大母排互感，从而减小模块的整体电感。同时减少母排上的非电流流经路径区域，保证母排紧凑的设计。
附图说明
图1是现有技术中母排结构在IGBT模块上应用时的结构示意图。
图2是本发明母排端子在IGBT模块上应用时的立体结构示意图。
图3是本发明母排端子在IGBT模块上应用时的平面结构示意图。
图4是本发明中发射极母排的结构示意图。
图5是本发明中集电极母排的结构示意图。
图例说明：
    1、衬板；2、IGBT芯片；3、FRD芯片；4、发射极母排焊接点；5、集电极母排焊接点；6、发射极母排；601、第一引脚；7、集电极母排；701、第二引脚。
具体实施方式
以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
如图2、图3、图4和图5所示，本发明的双L型均流耐应力IGBT模块母排端子，包括发射极母排6和集电极母排7，发射极母排6的下方设有两个L型的第一引脚601，集电极母排7的下方设有两个L型的第二引脚701，两个第一引脚601、两个第二引脚701在焊接时处于同一条直线上。
本实施例中，发射极母排6上两个第一引脚601之间的距离大于集电极母排7上两个第二引脚701之间的距离，在焊接时两个第二引脚701位于两个第一引脚601之间。
在另一个实施例中，也可以将发集电极母排7上两个第二引脚701之间的距离设置为大于发射极母排6上两个第一引脚601之间的距离，在焊接时两个第一引脚601位于两个第二引脚701之间。
参见图2和图3，在制作IGBT模块的具体应用实例中，先将各芯片与衬板1焊接，即通过焊接将多个芯片的集电极连接到衬板1的集电极电路区。然后，将衬板1与各芯片的引线键合，即通过引线键合实现多个芯片的门极、发射极与衬板1的门极电路及发射极电路分别相连。最后，将衬板1通过发射极母排焊接点4、集电极母排焊接点5与母排焊接，即通过衬板1与母排的焊接，实现衬板1间的集电极和发射极分别互连。在焊接母排时，由于采用了本发明的结构，可以令母排的两个第一引脚601、两个第二引脚701在焊接时处于同一条直线上，保证母排在衬板1上的焊接点在衬板1的对称轴上，电流的流入和流出都在衬板1的对称中心，保证衬板1上的各个芯片电流的均匀性，提高了芯片的可靠性。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种双L型均流耐应力IGBT模块母排端子，包括发射极母排（6）和集电极母排（7），其特征在于，所述发射极母排（6）的下方设有两个L型的第一引脚（601），所述集电极母排（7）的下方设有两个L型的第二引脚（701），所述两个第一引脚（601）、两个第二引脚（701）在焊接时处于同一条直线上。
2.根据权利要求1所述的双L型均流耐应力IGBT模块母排端子，其特征在于，所述发射极母排（6）上两个第一引脚（601）之间的距离大于所述集电极母排（7）上两个第二引脚（701）之间的距离，在焊接时两个第二引脚（701）位于两个第一引脚（601）之间。
3.根据权利要求1所述的双L型均流耐应力IGBT模块母排端子，其特征在于，所述发集电极母排（7）上两个第二引脚（701）之间的距离大于所述发射极母排（6）上两个第一引脚（601）之间的距离，在焊接时两个第一引脚（601）位于两个第二引脚（701）之间。
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