CN103780066A - 一种四象限绝缘栅双极性晶体管模块 - Google Patents

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Abstract

一种四象限绝缘栅双极性晶体管模块，它包括基板、直接敷铜基板、绝缘栅双极性晶体管芯片、二极管芯片、信号排针、功率端子、PCB驱动电路板和上、下盖外壳，所述基板和直接敷铜基板通过钎焊结合，绝缘栅双极性晶体管芯片、二极管芯片和直接敷铜基板之间通过钎焊结合，有一信号排针与功率端子和直接敷铜基板通过钎焊结合，PCB驱动电路板定位于下盖外壳上后与所述信号排针通过钎焊结合，另一引出的信号排针和PCB驱动电路板同样通过钎焊结合，下盖外壳和基板固定连接，上盖外壳与下盖外壳通过螺钉紧固，模块的整体电路分为前三相整流部分和后三相逆变部分，两部分的功率端子和引出的信号排针均分别引出；它具有可靠性高、安装方便、紧凑性强的特点。

Description

一种四象限绝缘栅双极性晶体管模块
技术领域
本发明涉及的是一种新型的高可靠性四象限绝缘栅双极性晶体管模块，属于半导体以及功率模块封装技术领域。
背景技术
四象限绝缘栅双极性晶体管模块主要包括基板、直接敷铜基板（DBC）、绝缘栅双极性晶体管（IGBT）芯片、二极管芯片、信号排针、功率端子、PCB驱动电路板和上、下盖外壳。在对这种模块中的整体结构进行设计时，要考虑热设计、结构应力设计、EMC设计和电路结构设计，此外还同时要考虑设计产品的生产成本。现有的四象限绝缘栅双极性晶体管模块应用中存在的主要问题是产品电路由多个半桥模块并联组合而成，一致性差，可靠性低，还需要外部连接PCB驱动电路板，安装复杂且效率较低；在装机时多个模块的分别安装占用更多的空间，紧凑性差。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种结构合理、紧凑，安装方便，可靠性高的四象限绝缘栅双极性晶体管模块。
本发明的目的是通过如下技术方案来实现的，所述四象限绝缘栅双极性晶体管模块，它包括基板、直接敷铜基板、绝缘栅双极性晶体管芯片、二极管芯片、信号排针、功率端子、PCB驱动电路板和上、下盖外壳，所述基板和直接敷铜基板通过钎焊结合，绝缘栅双极性晶体管芯片、二极管芯片和直接敷铜基板之间通过钎焊结合，有一信号排针与功率端子和直接敷铜基板通过钎焊结合，PCB驱动电路板定位于下盖外壳上后与所述信号排针通过钎焊结合，另一引出的信号排针和PCB驱动电路板同样通过钎焊结合，下盖外壳和基板固定连接，上盖外壳与下盖外壳通过螺钉紧固，模块的整体电路分为前三相整流部分和后三相逆变部分，两部分的功率端子和引出的信号排针均分别引出。
所述的基板上分布有三块结构相同的直接敷铜基板，该三块直接敷铜基板呈一字型均匀排布，每块直接敷铜基板分布左右各一个半桥电路，中间的一块直接敷铜基板左侧为前三相整流部分的一个半桥电路，右侧为后三相逆变电路的一个半桥电路。
所述直接敷铜基板（DBC）上通过相连的信号排针引出模块信号，所述信号排针与PCB驱动电路板连接后再通过所述PCB驱动电路板与引出的信号排针连接后，由该引出的信号排针输出至模块外部。
所述的上盖外壳上设置有可对模块进行灌入环氧树脂处理的通孔。
  本发明的优点是：本发明的可靠性高，安装方便，紧凑性强。
附图说明
   图1是本发明的内部结构示意图。
   图2是本发明的外部结构示意图。
图3是本发明的DBC分布示意图。
图4是本发明的PCB驱动电路板的应用示意图。
   图5是本发明的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。如图所示，本发明包括基板1、绝缘栅双极性晶体管（IGBT）芯片2、二极管芯片3、直接敷铜基板（DBC）4、信号排针 5、第一功率端子 6、第二功率端子7、第三功率端子8、第四功率端子9、第五功率端子10、引出的信号排针(2) 11、PCB驱动电路板12、下盖外壳13和上盖外壳14。绝缘栅双极性晶体管芯片2、二极管芯片3和直接敷铜基板4之间通过钎焊结合。基板1和直接敷铜基板4通过钎焊结合。基板1上钎焊有三块呈一字型均匀排布的直接敷铜基板4，三块直接敷铜基板4之间留有1.2mm宽的沟道。
所述的三块直接敷铜基板4结构均相同，每块直接敷铜基板4可分布左右各一个半桥电路，中间的一块直接敷铜基板4左侧为前三相整流部分的一个半桥电路，右侧为后三相逆变电路的一个半桥电路；在基板1与直接敷铜基板4钎焊前，可对每块直接敷铜基板4上芯片的参数进行筛选，以保证由三块直接敷铜基板4组成的整个模块电路一致性高，可靠性也更高，如图3所示。
直接敷铜基板4的前三相整流电路DC+区域与第五功率端子 10通过钎焊结合，后三相逆变电路的DC+区域与第四功率端子9通过钎焊结合。直接敷铜基板4的前、后三相DC-区域分别与第三功率端子8通过钎焊结合，即与DC-区域钎焊结合的两个功率端子为同一款功率端子。直接敷铜基板4的功率输出区域分别与第一功率端子 6和第二功率端子 7通过钎焊结合，且相互间隔排布。信号排针5与直接敷铜基板4的信号输出区域钎焊结合，信号排针5为4针的排针，分别可引出左右两个半桥电路的G极和E极信号。本模块在设计中增加了内置的PCB驱动电路板12，该PCB驱动电路板12依靠下盖外壳13的定位柱进行定位，再通过钎焊与6个信号排针5连接。引出的信号排针11采用先与PCB驱动电路板12焊接结合的方式，将经过PCB驱动电路板12系统处理的信号输出至模块外部，引出的信号排针 11的排针数量可按照不同应用场合和要求进行调整。该整体的排布方式保证了前三相整流电路和后三相逆变电路分别从模块内部引出，且左右对称分布。该结构设计使模块在装机中安装方便，效率提高。两相电路集成在同一个模块中使得模块占整机的空间大幅减小，紧凑性更强，如图4所示。
模块的上盖外壳14和下盖外壳13的配合设计为自攻螺钉配合方式，通过四颗自攻螺钉将上盖外壳14与下盖外壳13配合拧紧固定。上盖外壳14的螺母孔中部分设计为通孔，并通过该通孔对模块进行灌入环氧树脂处理，依靠环氧树脂对各功率端子、PCB驱动电路板和引出的信号排针11进行加固，也增加模块的整体可靠性。
如图1以及图4所示的模块内部结构和PCB驱动电路板的应用示意图，实现了图5所示的电路。在图5电路原理图中左侧为前三相整流电路，其中1为DC+，2为DC-，5、6、7为输出；右侧为后三相逆变电路，其中3为DC+，4为DC-，8、9、10为输出。

Claims (4)

1.一种四象限绝缘栅双极性晶体管模块，它包括基板、直接敷铜基板、绝缘栅双极性晶体管芯片、二极管芯片、信号排针、功率端子、PCB驱动电路板和上、下盖外壳，所述基板和直接敷铜基板通过钎焊结合，绝缘栅双极性晶体管芯片、二极管芯片和直接敷铜基板之间通过钎焊结合，其特征在于有一信号排针(1)与功率端子和直接敷铜基板通过钎焊结合，PCB驱动电路板定位于下盖外壳上后与所述信号排针(1)通过钎焊结合，另一引出的信号排针(2)和PCB驱动电路板同样通过钎焊结合，下盖外壳和基板固定连接，上盖外壳与下盖外壳通过螺钉紧固，模块的整体电路分为前三相整流部分和后三相逆变部分，两部分的功率端子和引出的信号排针(2)均分别引出。
2.根据权利要求1所述的四象限绝缘栅双极性晶体管模块，其特征在于所述的基板上分布有三块结构相同的直接敷铜基板，该三块直接敷铜基板呈一字型均匀排布，每块直接敷铜基板分布左右各一个半桥电路，中间的一块直接敷铜基板左侧为前三相整流部分的一个半桥电路，右侧为后三相逆变电路的一个半桥电路。
3.根据权利要求1或2所述的四象限绝缘栅双极性晶体管模块，其特征在于所述直接敷铜基板（DBC）上通过相连的信号排针(1) 引出模块信号，所述信号排针(1)与PCB驱动电路板连接后再通过所述PCB驱动电路板与引出的信号排针(2)连接后，由该引出的信号排针(2)输出至模块外部。
4.根据权利要求1所述的四象限绝缘栅双极性晶体管模块，其特征在于上盖外壳上设置有可对模块进行灌入环氧树脂处理的通孔。
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