CN109346457A - 一种具有电磁隔离功能的igbt功率模块 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有电磁隔离功能的IGBT功率模块，包括端盖、塑料管壳、元器件、键合线及金属底板；所述元器件设置在由端盖、塑料管壳和金属底板组成的壳体内，包括功率半导体芯片；所述功率半导体芯片与所述键合线相连接；所述IGBT功率模块还包括电磁隔离单元；所述电磁隔离单元包括设置在所述壳体内的金属外壳；所述金属外壳设置在所述元器件上方并能覆盖住所述元器件；所述金属外壳还与所述金属底板相连接，实现了金属底板的导电连续性。本发明能够有效地实现电磁隔离，提高IGBT功率模块的使用性能、延长模块的使用寿命及提高稳定性。

Description

一种具有电磁隔离功能的IGBT功率模块
技术领域
本发明涉及一种IGBT功率模块，特别是一种具有电磁隔离功能的IGBT功率模块。
背景技术
现有的IGBT功率模块具有输入阻抗大，驱动功率小，控制电路简单，开关损耗小，工作频率高，元件容量大等优点。IGBT功率模块是半导体领域的重要组成部分，广泛的应用在电机驱动、开关电源、整流器、逆变器等领域。
IGBT功率模块内的灌封材料是为了保护恶劣环境下如潮湿、化学品、气体中功率芯片和引线节点。灌封材料同时为导体间提供额外的绝缘保护，以防止电压过高。但是灌封材料却未具有电磁隔离功能。同样的由IGBT功率模块外壳为塑料也无法实现电磁隔离功能。在工作环境下，IGBT功率模块内部通过变化的交流电会产生电磁。同时，IGBT功率模块附近的电子器件所产生的电磁场也会影响到IGBT功率模块内部的工作性能。
由导电材料构成的屏蔽体能够对来自导线、元部件、电路或者系统等外部的干扰电磁和内部电磁波起着吸收能量、反射能量和抵消能量的作用，所以屏蔽体具有减弱干扰的功能，起着电磁隔离功能的作用。
发明内容
本发明的主要目的在于提出一种具有电磁隔离功能的IGBT功率模块，可以有效的进行电磁隔离，防止模块内部器件受到电磁的干扰，提高模块性能和寿命。
本发明采用如下技术方案：
一种具有电磁隔离功能的IGBT功率模块，包括端盖、塑料管壳、元器件、键合线及金属底板；所述元器件设置在由端盖、塑料管壳和金属底板组成的壳体内；所述功率半导体芯片与所述键合线相连接；所述IGBT功率模块还包括电磁隔离单元；所述电磁隔离单元包括设置在所述壳体内的金属外壳；所述金属外壳设置在所述元器件上方并能覆盖住所述元器件；所述金属外壳还与所述金属底板相连接。
优选的，所述电磁隔离单元设置在所述IGBT功率模块内部最高键合线上方一定距离的位置。
优选的，所述金属外壳上表面设置有若干均匀分布的细孔且具有一定厚度；灌封材料通过所述细孔填充至所述电磁隔离单元与元器件之间的内部空间。
优选的，所述灌封材料是一层包覆层,作为模块内部空间的填充材料保护所述功率半导体芯片。
优选的，所述金属外壳底部设置有若干开口；所述键合线通过所述开口从内部引出至金属外壳外部端子。
优选的，所述电磁隔离单元还包括电磁密封衬底，以封住所述金属外壳和键合线的开口处。
优选的，所述塑料管壳内侧面设置有若干支柱体；所述金属外壳放置进所述塑料管壳时其外侧面能抵住所述支柱体以进行固定。
优选的，所述端盖和塑料管壳均为耐热的塑料材质。
优选的，所述金属底板包括铜、铜合金、碳基强化混合物和/或碳化硅铝。
优选的，所述IGBT功率模块还包括绝缘衬底和互联材料；所述绝缘衬底通过所述互联材料与所述功率半导体芯片、金属底板分别相连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
(1)本发明的具有电磁隔离功能的IGBT功率模块，和现有的未加电磁隔离单元的IGBT功率模块相比，通过增加与金属底板相连接的电磁隔离单元，实现了金属底板的导电连续性，有效的实现电磁隔离功能，提高了IGBT功率模块的使用性能，以及延长IGBT功率模块的使用寿命；
(2)本发明的具有电磁隔离功能的IGBT功率模块，通过电磁密封衬垫封住金属外壳和键合线的开口处，能够提高电磁屏蔽功能。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚地了解本发明的技术手段，从而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下列举本发明的具体实施方式。
根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述及其他目的、优点和特征。
附图说明
图1为本发明实施例的一种具有电磁隔离功能的IGBT功率模块的爆炸图一；
图2为本发明实施例的一种具有电磁隔离功能的IGBT功率模块的爆炸图二；
图3为本发明实施例的一种具有电磁隔离功能的IGBT功率模块的立体图
图4为本发明实施例的金属外壳的立体图。
图中标号说明：10、端盖，20、塑料管壳，201、支柱体，30、功率半导体芯片，40、键合线，50、金属底板，60、金属外壳，601、细孔，602、开口。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步的详细描述。
参见图1至图4所示，本发明一种具有电磁隔离功能的IGBT功率模块，包括端盖10、塑料管壳20、元器件、键合线40及金属底板50；所述元器件设置在由端盖10、塑料管壳20和金属底板50组成的壳体内，包括功率半导体芯片30；所述功率半导体芯片30与所述键合线40相连接；所述IGBT功率模块还包括电磁隔离单元；所述电磁隔离单元包括设置在所述壳体内的金属外壳60；所述金属外壳60设置在所述元器件上方并能覆盖住所述元器件；所述金属外壳60还与所述金属底板50相连接。
具体的，所述电磁隔离单元设置在所述IGBT功率模块内部最高键合线40上方一定距离的位置。所述元器件和键合线40设置在所述金属底板50上方。所述金属底板50与所述电磁隔离单元相连接。
本实施例之中，所述金属外壳60上表面设置有若干均匀分布的细孔601且具有一定厚度；灌封材料通过所述细孔601填充至所述电磁隔离单元与元器件之间的内部空间。
具体的，所述灌封材料是一层包覆层,作为模块内部空间的填充材料保护功率半导体芯片30。
本实施例之中，所述金属外壳60前后两侧与所述塑料管壳20之间预留有一定距离；所述金属外壳60底部设置有若干开口602。所述金属外壳60前后两侧与所述塑料管壳20之间预留的一定距离，能够为所述键合线40通过所述开口602从内部引出至金属外壳60外部端子预留出空间。
本实施例之中，所述电磁隔离单元还包括电磁密封衬底。在键合线40从内部器件通过电磁隔离单元的所述开口602处连接到端子时，会造成空间剩余，通过所述电磁密封衬垫进行密封。
本实施例之中，所述塑料管壳20内侧面设置有若干支柱体201；所述金属外壳60放置进所述塑料管壳20时其外侧面能抵住所述支柱体201以进行固定，从而提高稳定性。具体的，所述支柱体201包括四个，均匀分布在所述塑料管壳20的四个内侧面。
本实施例之中，所述端盖10由耐热的塑料材料组成，其覆盖在所述金属外壳60的上方。
本实施例之中，所述塑料管壳20由耐热的塑料材料组成，IGBT功率模块的集电极、发射极、栅极与塑料外壳为一体化设计。
本实施例之中，所述金属底板50由铜、铜合金、碳基强化混合物和/或碳化硅铝组成。
本实施例之中，所述IGBT功率模块还包括绝缘衬底；所述绝缘衬底和所述功率半导体芯片30及金属底板50分别相连接；所述绝缘衬底为陶瓷或者硅化合物构成绝缘层，上面有覆金，银，铜构成的金属层。
本实施例之中，所述IGBT功率模块还包括互连材料；所述互连材料包括焊料和导电金属；所述焊料作为所述功率半导体芯片30和绝缘衬底、绝缘衬底和金属底板50的互联材料；所述导电金属做为键合线40的电流导通路径。
本实施例之中，所述功率半导体芯片30包括绝缘栅晶体管、快恢复二极管、金属氧化物场效应晶体管、晶闸管及功率二极管中的一种或多种。
上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (10)

1.一种具有电磁隔离功能的IGBT功率模块，包括端盖、塑料管壳、元器件、键合线及金属底板；所述元器件设置在由端盖、塑料管壳和金属底板组成的壳体内，包括功率半导体芯片；所述功率半导体芯片与所述键合线相连接，其特征在于，所述IGBT功率模块还包括电磁隔离单元；所述电磁隔离单元包括设置在所述壳体内的金属外壳；所述金属外壳设置在所述元器件上方并能覆盖住所述元器件；所述金属外壳还与所述金属底板相连接。
2.根据权利要求1所述的具有电磁隔离功能的IGBT功率模块，其特征在于，所述电磁隔离单元设置在所述IGBT功率模块内部最高键合线上方一定距离的位置。
3.根据权利要求1所述的具有电磁隔离功能的IGBT功率模块，其特征在于，所述金属外壳上表面设置有若干均匀分布的细孔且具有一定厚度；灌封材料通过所述细孔填充至所述电磁隔离单元与元器件之间的内部空间。
4.根据权利要求3所述的具有电磁隔离功能的IGBT功率模块，其特征在于，所述灌封材料是一层包覆层,作为模块内部空间的填充材料保护所述功率半导体芯片。
5.根据权利要求1所述的具有电磁隔离功能的IGBT功率模块，其特征在于，所述金属外壳底部设置有若干开口；所述键合线通过所述开口从内部引出至金属外壳外部端子。
6.根据权利要求5所述的具有电磁隔离功能的IGBT功率模块，其特征在于，所述电磁隔离单元还包括电磁密封衬底，以封住所述金属外壳和键合线的开口处。
7.根据权利要求1所述的具有电磁隔离功能的IGBT功率模块，其特征在于，所述塑料管壳内侧面设置有若干支柱体；所述金属外壳放置进所述塑料管壳时其外侧面能抵住所述支柱体以进行固定。
8.根据权利要求1所述的具有电磁隔离功能的IGBT功率模块，其特征在于，所述端盖和塑料管壳均为耐热的塑料材质。
9.根据权利要求1所述的具有电磁隔离功能的IGBT功率模块，其特征在于，所述金属底板包括铜、铜合金、碳基强化混合物和/或碳化硅铝。
10.根据权利要求1所述的具有电磁隔离功能的IGBT功率模块，其特征在于，所述IGBT功率模块还包括绝缘衬底和互联材料；所述绝缘衬底通过所述互联材料与所述功率半导体芯片、金属底板分别相连接。
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