CN107403772A - 一种简易施压的通用式压接型igbt夹具 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种简易施压的通用式压接型IGBT夹具。夹具包括：顶板、碟簧、碟簧固定柱、上均压板、下均压板、液压装置定位板、液压装置、底板；顶板与上均压板之间设置有碟簧；碟簧固定柱穿过顶板与碟簧的中心，以固定碟簧；上均压板与下均压板之间放置压接型IGBT器件；下均压板的上表面具有第一定位结构，用于固定压接型IGBT器件；下均压板的下表面与液压装置的上端接触，下均压板的下表面具有第二定位结构，用于固定液压装置中与下均压板的下表面接触的部分；液压装置定位板位于下均压板与底板之间，与液压装置接触，用于固定液压装置；底板位于夹具的底部，底板上设置有液压装置。采用本发明的夹具，有利于人工控制施压，成本更低，操作更便捷。

Description

一种简易施压的通用式压接型IGBT夹具

技术领域

本发明涉及绝缘栅双极性晶体管领域，特别是涉及一种简易施压的通用式压接型IGBT夹具。

背景技术

绝缘栅双极性晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)结合了MOSFET管和BJT管两者的优点，具有开关频率高，功率密度大，通态压降低的特点，已日渐普及于电力系统，交通运输，军事和航空等领域。且为了进一步满足实际工况对功率等级的要求，IGBT器件常采用多个IGBT芯片(以及多个FRD芯片)以并联模块的形式应用于实际工程当中。传统的IGBT器件封装形式多为焊接式，通过键合线导电的形式实现模块内部芯片并联，但其结构本身存在很大的寄生效应，且存在键合线脱落等可能的失效模式，不能保证焊接型IGBT器件在应用中的可靠性。

压接型IGBT封装概念由1992年由ABB公司首次提出，随着该项技术的日益成熟，压接型IGBT器件已成为各行业工业领域应用的主要选择之一。但不同于焊接式IGBT模块，压接型IGBT器件在正常工作过程中需要对器件进行加压，保证器件内部芯片良好的电气接触和热接触。通常这种压力根据器件的不同型号要求0.2KN到110KN不等。

在换流阀、直流断路器等电力电子设备工况中，压接型IGBT器件常以堆栈的形式串联压在固定夹具内，而这种夹具体积普遍较大，且必须固定在相应的位置，不便于更换器件，使用不方便。

发明内容

本发明的目的是提供一种简易施压的通用式压接型IGBT夹具，以提高压接型IGBT加压过程与更换过程的便捷度。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种简易施压的通用式压接型IGBT夹具，所述夹具包括：顶板、碟簧、碟簧固定柱、上均压板、下均压板、液压装置定位板、液压装置、底板；

所述碟簧的上表面与所述顶板的下表面接触，所述碟簧的下表面与所述上均压板的上表面接触；

所述碟簧固定柱穿过所述顶板与碟簧的中心，以固定所述碟簧；

所述上均压板的下表面与所述下均压板的上表面之间放置压接型IGBT器件；

所述下均压板的上表面具有第一定位结构，用于对所述压接型IGBT器件进行定位；

所述下均压板的下表面与所述液压装置的上端接触，所述下均压板的下表面具有第二定位结构，用于对所述液压装置中与所述下均压板的下表面接触的部分进行定位；

所述液压装置定位板位于所述下均压板与所述底板之间，与所述液压装置接触，用于对所述液压装置进行定位；

所述底板位于所述夹具的底部，所述底板上设置有所述液压装置。

可选的，所述上均压板包括上固定板和均压块；所述上固定板与所述均压块为一体吊式结构，所述均压块位于所述上固定板的下方，所述均压块的下表面与所述压接型IGBT器件的上表面接触；

所述均压块位于所述上固定板的轴心线上，所述均压块为圆柱型结构，所述均压块的上表面面积小于所述上固定板的下表面面积。

可选的，所述下均压板的第一定位结构包括可拆卸的定位针和设置于所述下均压板上表面的定位孔，所述定位孔包括第一定位孔、第二定位孔和第三定位孔，每个所述定位孔对应于一个相匹配的所述定位针；所述第一定位孔位于所述下均压板上表面的中心位置，所述第二定位孔和第三定位孔位于所述下均压板上表面过中心的直线上，且关于所述下均压板的上表面中心对称。

可选的，所述下均压板的第二定位结构为位于所述下均压板的下表面的凹槽，所述凹槽与所述液压装置套接。

可选的，所述凹槽为两层凹槽结构，第一层凹槽套接所述液压装置的液压头，第二层凹槽套接所述液压装置的本体；所述第一层凹槽的深度大于所述第二层凹槽的深度。

可选的，所述上均压板和所述下均压板的内部均集成有流体循环结构。

可选的，所述液压装置定位板设置有位于所述液压装置定位板中心位置的定位孔，所述液压装置穿过所述定位孔，卡接于所述定位孔中。

可选的，所述夹具还包括：多个螺柱、多个螺母，多个上绝缘套管、多个下绝缘套管；

每个螺柱从上至下依次穿过所述顶板的、所述上均压板、所述下均压板、所述液压装置定位板，旋入所述底板；每个螺柱上端固定有一个螺母；

所述上绝缘套管套接于所述上均压板与所述液压装置定位板之间的螺柱上；

所述下绝缘套管套接于所述液压装置定位板与所述底板之间的螺柱上。

可选的，所述夹具还包括感压装置，所述感压装置位于所述液压装置与所述底板之间，所述感压装置套接于所述底板中心的凹槽中。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

有利于人工控制施压，对比压力机成本更低，且施压等级与显示功能相近；对比工程夹具施压泄压操作更便捷，有利于对被测器件的重复施压操作，不容易在重复的装卸过程中对被测器件产生损伤；其下均压板采用多个定位孔结构，可以完成对多种压接式IGBT器件的施压，无需为考虑不同被测器件定做不同测试夹具的问题，具有通用性；对比现有夹具或压力机测试系统，都要大大减小体积与质量，降低了测试对所需面积的要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明简易施压的通用式压接型IGBT夹具的结构图；

图2为本发明简易施压的通用式压接型IGBT夹具中上均压板的结构图；

图3为本发明简易施压的通用式压接型IGBT夹具中下均压板的第一定位结构的结构图；

图4为本发明简易施压的通用式压接型IGBT夹具中下均压板的第二定位结构的结构图；

图5为本发明简易施压的通用式压接型IGBT夹具的透视图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明简易施压的通用式压接型IGBT夹具的结构图。如图1所示，所述夹具包括：顶板101、碟簧102、碟簧固定柱103、上均压板104、下均压板105、液压装置定位板106、液压装置107、底板108；

所述碟簧102的上表面与所述顶板101的下表面接触，所述碟簧102的下表面与所述上均压板104的上表面接触；所述碟簧固定柱103穿过所述顶板101与碟簧102的中心，以固定所述碟簧102；所述上均压板104的下表面与所述下均压板105的上表面之间放置压接型IGBT器件100；所述下均压板105的上表面具有第一定位结构，用于对所述压接型IGBT器件100进行定位；所述下均压板105的下表面与所述液压装置107的上端接触，所述下均压板105的下表面具有第二定位结构，用于对所述液压装置107中与所述下均压板105的下表面接触的部分进行定位；所述液压装置定位板106位于所述下均压板105与所述底板108之间，与所述液压装置107接触，用于对所述液压装置107进行定位；所述底板108位于所述夹具的底部，所述底板108上设置有所述液压装置107。整个装置在顶板101与底板108的固定作用下，由液压装置107施压于下均压板105，进而作用于压接型IGBT器件100，实现加压的效果。

为了使简易施压的通用式压接型IGBT夹具的装置更固定，可以添加螺柱109、螺母110、上绝缘套管111、下绝缘套管112；每个螺柱109从上至下依次穿过所述顶板101、所述上均压板104、所述下均压板105、所述液压装置定位板106，旋入所述底板108；每个螺柱109上端固定有一个螺母110；所述上绝缘套管111套接于所述上均压板104与所述液压装置定位板106之间的螺柱上；所述下绝缘套管112套接于所述液压装置定位板106与所述底板108之间的螺柱上，液压加压装置固定板106由上绝缘套管111和下绝缘套管112固定在合理高度。此时，夹具已经能够达到很大程度上的稳定。同时实现了对上均压板104、液压装置定位板106、底板108的定位固定，简化了更换IGBT器件加压和后期测试时的复杂程序，碟簧部分依旧可以保证对被测器件的正常加压。

本发明夹具在使用时可以根据实际需求设置感压装置113，感压装置113固定于底板108上侧定位槽内，轻便且型号多样，通过与数码屏相接可以精确显示器件所承受压力，方便测试数据的收集工作。

为了使简易施压的通用式压接型IGBT夹具在施压过程中的施压定位准确，避免装置左右晃动导致施压过程存在定位误差，本发明的夹具还有如下设置：

首先，如图2所示，图2为本发明简易施压的通用式压接型IGBT夹具中上均压板的结构图。上均压板包括上固定板201和均压块202；所述上固定板201与所述均压块202为一体吊式结构，所述均压块202位于所述上固定板201的下方，所述均压块202的下表面与压接型IGBT器件的上表面接触；均压块202为圆柱型结构，所述均压块202的上表面面积小于所述上固定板201的下表面面积，保证整个上均压板在施压泄压与测试过程中始终保持在中轴位置，实现对压接型IGBT器件的准确定位，同时避免上均压板的晃动。在具体实施时，上固定板201与均压块202可以为一体吊式结构，即两者由一块金属加工出来的吊式结构，也可以为分体吊式结构，即两者可以以拼接的方式形成吊式结构，两种方式均可实现准确定位，但是一体吊式结构相比于分体吊式结构稳定性能更好。

其次，夹具中下均压板上表面用于对压接型IGBT器件进行定位的第一定位结构包括可拆卸的定位针和和设置于所述下均压板上表面的定位孔，所述定位孔为向下凹陷的孔；所述定位针的下端插入所述定位孔，所述定位针的上端插入IGBT器件下表面的孔中；所述定位针的长度为所述定位孔的深度与所述IGBT器件下表面的孔的深度之和。本发明中对定位孔的分布做了相应改进，使其适用于不同类型的压接型IGBT器件。如图3所示，图3为本发明简易施压的通用式压接型IGBT夹具中下均压板的第一定位结构的结构图。定位孔包括第一定位孔3011、第二定位孔和第三定位孔3012，每个定位孔对应于一个相匹配的定位针，定位针包括3021和3022；所述第一定位孔3011位于下均压板上表面的中心位置，用于对圆饼式压接型IGBT器件进行定位；所述第二定位孔和第三定位孔3012位于所述下均压板上表面过中心的直线上，且关于所述下均压板的上表面中心对称，用于对碟簧式压接型IGBT器件进行定位。这样设置是为了使第一定位结构适用于所有的压接型IGBT器件。通常，比较常用的是圆饼式和碟簧式的压接型IGBT器件，当需要使用其他类型的压接式IGBT器件时，可以将第一定位结构相应设置为其他定位形式，能够实现压接式IGBT器件的定位作用即可。

再次，下均压板的第二定位结构为位于所述下均压板的下表面的凹槽，所述凹槽与所述液压装置套接。如图4所示，图4为本发明简易施压的通用式压接型IGBT夹具中下均压板的第二定位结构的结构图。图中403为上均压板，404为液压装置。凹槽为两层凹槽结构，第一层凹槽401套接液压装置404的液压头，第二层凹槽402套接所述液压装置404的本体；所述第一层凹槽401的深度大于所述第二层凹槽402的深度，且凹槽的中轴线均与上均压板的均压块的中轴线重合，这样设计可以使不同液压头深度的液压装置均可以套接至凹槽中，实现液压装置与上均压板和被测IGBT的同轴定位，避免左右晃动。

还有，液压装置定位板设置有位于所述液压装置定位板中心位置的定位孔，所述液压装置穿过所述定位孔，卡接于所述定位孔中，这样避免了液压装置本身的晃动。

此时，碟簧固定柱、上均压板的吊式结构、下均压板的第一定位结构与第二定位结构、液压装置定位板定位液压装置、底板和感压装置的定位，从上至下，实现了同轴定位的效果，避免层间结构产生位移。

图5为本发明简易施压的通用式压接型IGBT夹具的透视图。压接型IGBT器件100被压于上均压板与下均压板之间，且通过下均压板的第一定位结构进行定位加压；下均压板的相对位置通过其下侧凹槽501与液压装置进行对接固定；液压装置与底部压力感应装置的相对位置分别通过液压装置定位板与底板的定位槽固定；上均压板通过四个螺柱和上绝缘套管进行相对位置和高度的固定；上均压板与碟簧、顶板和碟簧固定柱103构成压力缓冲结构，以保证压力不至对压接型IGBT器件产生损坏；四根螺柱采用高强度金属，用于顶板、上均压板、液压装置定位板和底板相对位置的固定，并用螺母进行封锁；上绝缘套管和下绝缘套管均采用高强度绝缘有机材料，可用于对测试器件与操作范围间的绝缘；液压装置定位板固定于上绝缘套管与下绝缘套管之间，在适当高度固定液压装置。

本发明从以下几个方面实现了在提高简易施压的通用式压接型IGBT夹具便捷度的同时保证了夹具的性能：

结构固定：在其固定结构中，通过螺柱、绝缘套管、碟簧和螺母固定本发明中主要的层间结构、同轴位置和高度关系，通过第一定位结构、第二定位结构、元件间凹槽、定位孔来固定各元件的同轴位置关系，其中自上而下有：碟簧固定柱穿过顶板与套接于上均压板的凹槽中实现对碟簧的定位；压接型IGBT器件通过与下均压板上的定位孔安插定位针实现定位；下均压板(12)通过其下侧凹槽与液压装置实现定位；液压装置穿过液压装置定位板的固定槽(定位孔)实现定位；感压装置放置在底板的定位槽内实现定位。

针对不同封装的通用施压：本发明的压接面积满足碟簧式封装压接型IGBT器件和圆饼式压接型IGBT器件的使用要求，同时下均压板的定位孔设计可同时满足各种封装类型器件测试的定位要求。

绝缘与测试：除绝缘套管的高强度绝缘支撑结构，压接型IGBT器件上下两侧可通过垫附带有匹配定位孔的母排引出测试端子，并通过带有匹配定位孔的绝缘板进行压接型IGBT器件与夹具间的绝缘，由于该方法在众多夹具实施例中都有应用，此处不再赘述。

本发明中一种简易施压的通用式压接型IGBT夹具，既有利于简化压接型IGBT器件夹具的结构与成本，同时可以达到所需的测试压力等级和基本功能，并适合两种封装的定位与测试，简化了夹具设计成本，降低了调整被测器件的拆卸安装难度。

与现有技术相比，本发明的有效增益是：

1、本发明提供了一种简易施压的通用式压接型IGBT夹具，有利于人工控制施压，对比压力机成本更低，且施压等级与显示功能相近；而对比工程夹具施压泄压操作更便捷，有利于对被测器件的重复施压操作，不容易在重复的装卸过程中对被测器件产生损伤；

2、本发明提供了一种简易施压的通用式压接型IGBT夹具，其下均压板采用三定位孔结构，可以完成现有两种封装的压接型IGBT器件测试，无需为考虑不同被测器件定做不同测试夹具的问题；

3、本发明提供了一种简易施压的通用式压接型IGBT夹具，对比现有夹具或压力机测试系统，都要大大减小体积与质量，降低了测试对所需面积要求。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种简易施压的通用式压接型IGBT夹具，其特征在于，所述夹具包括：顶板、碟簧、碟簧固定柱、上均压板、下均压板、液压装置定位板、液压装置、底板；

所述碟簧的上表面与所述顶板的下表面接触，所述碟簧的下表面与所述上均压板的上表面接触；

所述碟簧固定柱穿过所述顶板与碟簧的中心，以固定所述碟簧；

所述上均压板的下表面与所述下均压板的上表面之间放置压接型IGBT器件；

所述下均压板的上表面具有第一定位结构，用于对所述压接型IGBT器件进行定位；

所述下均压板的下表面与所述液压装置的上端接触，所述下均压板的下表面具有第二定位结构，用于对所述液压装置中与所述下均压板的下表面接触的部分进行定位；

所述液压装置定位板位于所述下均压板与所述底板之间，与所述液压装置接触，用于对所述液压装置进行定位；

所述底板位于所述夹具的底部，所述底板上设置有所述液压装置。

2.根据权利要求1所述的夹具，其特征在于，所述上均压板包括上固定板和均压块；所述上固定板与所述均压块为一体吊式结构，所述均压块位于所述上固定板的下方，所述均压块的下表面与所述压接型IGBT器件的上表面接触；

所述均压块位于所述上固定板的轴心线上，所述均压块为圆柱型结构，所述均压块的上表面面积小于所述上固定板的下表面面积。

3.根据权利要求1所述的夹具，其特征在于，所述下均压板的第一定位结构包括可拆卸的定位针和设置于所述下均压板上表面的定位孔，所述定位孔包括第一定位孔、第二定位孔和第三定位孔，每个所述定位孔对应于一个相匹配的所述定位针；所述第一定位孔位于所述下均压板上表面的中心位置，所述第二定位孔和第三定位孔位于所述下均压板上表面过中心的直线上，且关于所述下均压板的上表面中心对称。

4.根据权利要求1所述的夹具，其特征在于，所述下均压板的第二定位结构为位于所述下均压板的下表面的凹槽，所述凹槽与所述液压装置套接。

5.根据权利要求4所述的夹具，其特征在于，所述凹槽为两层凹槽结构，第一层凹槽套接所述液压装置的液压头，第二层凹槽套接所述液压装置的本体；所述第一层凹槽的深度大于所述第二层凹槽的深度。

6.根据权利要求1所述的夹具，其特征在于，所述上均压板和所述下均压板的内部均集成有流体循环结构。

7.根据权利要求1所述的夹具，其特征在于，所述液压装置定位板设置有位于所述液压装置定位板中心位置的定位孔，所述液压装置穿过所述定位孔，卡接于所述定位孔中。

8.根据权利要求1所述的夹具，其特征在于，所述夹具还包括：多个螺柱、多个螺母，多个上绝缘套管、多个下绝缘套管；

每个螺柱从上至下依次穿过所述顶板的、所述上均压板、所述下均压板、所述液压装置定位板，旋入所述底板；每个螺柱上端固定有一个螺母；

所述上绝缘套管套接于所述上均压板与所述液压装置定位板之间的螺柱上；

所述下绝缘套管套接于所述液压装置定位板与所述底板之间的螺柱上。

9.根据权利要求1所述的夹具，其特征在于，所述夹具还包括感压装置，所述感压装置位于所述液压装置与所述底板之间，所述感压装置套接于所述底板中心的凹槽中。