CN110444533B - 防静电igbt模块结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种防静电IGBT模块结构，其包括封装壳体以及封装在所述封装壳体内的IGBT器件IGBT1与IGBT器件IGBT2；IGBT器件IGBT1的集电极端与IGBT器件IGBT2的发射极连接；IGBT器件IGBT1栅极连接端子与IGBT器件IGBT1发射极连接端子间通过第一TVS管连接，IGBT器件IGBT2栅极连接端子与IGBT器件IGBT2发射极连接端子间通过第二TVS管连接，通过第一TVS管、第二TVS管分别与IGBT器件IGBT1、IGBT器件IGBT2配合，能有效实现对IGBT模块的静电防护，避免在测试、运输和应用过程中避免受到静电损伤，安全可靠。

Description

防静电IGBT模块结构
技术领域
本发明涉及一种IGBT模块结构，尤其是一种防静电IGBT模块结构，属于IGBT器件的技术领域。
背景技术
绝缘栅双极型晶体管(IGBT)是一种MOS场效应和双极型晶体管复合的电力电子器件，它既具有MOSFET易于驱动、控制简单、开关频率高的优点，又有功率晶体管的导通压降低、通态电流大、损耗小的优点。鉴于IGBT 器件的这些优点，使其成为当今先进电力电子装置的主选开关器件，广泛地应用在诸如通信、能源、交通、工业、医学、家用电器及航天航空等国民经济的各个领域。IGBT的应用对系统性能的提升起到了至关重要的作用。
IGBT模块是一种标准尺寸的模块产品，在电机驱动、感应加热、风能发电、光伏等领域应用十分广泛。但是由于IGBT器件自身的栅极敏感性，很容易受到静电以及栅极电路电压波动的影响造成模块失效。目前行业内流行的静电保护方式为壳体外围添加防静电泡棉或是防静电环。
但是，在模块的测试过程中，IGBT模块的栅极没有保护，此时容易受到操作人员带来的静电或是测试设备带来的静电的影响从而失效；在IGBT模块的运输过程中，由于受到震荡等因素的影响，静电泡棉或防静电环容易脱落使得模块失去保护；在IGBT模块的应用过程中，虽然有栅极驱动的保护，但是依然可能存在栅极电压的过大振荡，从而对IGBT模块造成损伤，另外在不同环境下应用也有可能本身产生静电损伤模块。
因此，如何更好的保护IGBT模块，使得IGBT模块在生产、测试、运输和应用过程中不受静电损伤是一个很重要的研究课题。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种防静电IGBT模块结构，其能有效实现对IGBT模块的静电防护，避免在测试、运输和应用过程中避免受到静电损伤，安全可靠。
按照本发明提供的技术方案，所述防静电IGBT模块结构，包括封装壳体以及封装在所述封装壳体内的IGBT器件IGBT1与IGBT器件IGBT2；在所述封装壳体的一端设置凸出于封装壳体上端表面的IGBT器件IGBT1栅极连接端子、IGBT器件IGBT1发射极连接端子、IGBT器件IGBT2栅极连接端子以及IGBT器件IGBT2发射极连接端子，IGBT器件IGBT1栅极连接端子与 IGBT器件IGBT1发射极连接端子相互邻近，IGBT器件IGBT2栅极连接端子与IGBT器件IGBT2发射极连接端子相互邻近；
通过IGBT器件IGBT1栅极连接端子能将IGBT器件IGBT1的栅极端连接后引出，通过IGBT器件IGBT1发射极连接端子能将IGBT器件IGBT1的发射极端连接后引出，通过IGBT器件IGBT2栅极连接端子能将IGBT器件IGBT2的栅极端连接后引出，通过IGBT器件IGBT2发射极连接端子能将 IGBT器件IGBT2的发射极端连接后引出，IGBT器件IGBT1的集电极端与 IGBT器件IGBT2的发射极连接；
IGBT器件IGBT1栅极连接端子与IGBT器件IGBT1发射极连接端子间通过第一TVS管连接，IGBT器件IGBT2栅极连接端子与IGBT器件IGBT2 发射极连接端子间通过第二TVS管连接。
所述第一TVS管、第二TVS管采用单个双向TVS管或两个单向TVS管串联而成。
所述第一TVS管、第二TVS管的封装形式为贴片式封装或轴封的封装。
在封装壳体内设置第一定位支撑架；在第一定位支撑架内设置与IGBT器件IGBT1栅极连接端子适配连接的栅极第一连板以及与IGBT器件IGBT1发射极连接端子适配连接的发射极第一连板，栅极第一连板通过第一间隔连板与发射极第一连板绝缘隔离，栅极第一连板与发射极第一连板相互平行，且栅极第一连板的长度方向与IGBT器件IGBT1栅极连接端子、IGBT器件 IGBT1发射极连接端子相应的长度方向相互垂直；第一TVS管支撑在栅极第一连板以及发射极第一连板上，且第一TVS管与栅极第一连板、发射极第一连板对应电连接，以使得IGBT器件IGBT1栅极连接端子与IGBT器件IGBT1 发射极连接端子间通过第一TVS管连接。
在封装壳体内设置第二定位支撑架；在第二定位支撑架内设置与IGBT器件IGBT2栅极连接端子适配连接的栅极第二连板以及与IGBT器件IGBT2发射极连接端子适配连接的发射极第二连板，栅极第二连板通过第一间隔连板与发射极第一连板绝缘隔离，栅极第一连板与发射极第二连板相互平行，且栅极第二连板的长度方向与IGBT器件IGBT2栅极连接端子、IGBT器件 IGBT2发射极连接端子相应的长度方向相互垂直；第二TVS管支撑在栅极第二连板以及发射极第二连板上，且第二TVS管与栅极第二连板、发射极第二连板对应电连接，以使得IGBT器件IGBT2栅极连接端子与IGBT器件IGBT2 发射极连接端子间通过第二TVS管连接。
所述第一TVS管通过焊接或锡膏烧结固定支撑在栅极第一连板以及发射极第一连板上，所述第一TVS管为PN-NP或NP-PN的形式。
所述第二TVS管通过焊接或锡膏焊接固定支撑在栅极第二连板以及发射极第二连板上，所述第二TVS管为PN-NP或NP-PN的形式。
在所述封装壳体的上端表面上还设置第一集电极连接端子、第二集电极连接端子以及接地端子，通过第一集电极连接端子与IGBT器件IGBT1的集电极端连接，通过第二集电极连接端子能与IGBT器件IGBT2的集电极连接。
IGBT器件IGBT1的集电极与续流二极管D1的阴极端连接，IGBT器件 IGBT1的发射极与续流二极管D2的阳极端连接；
IGBT器件IGBT2的集电极与续流二极管D2的阴极端连接，IGBT器件IGBT2的发射极与续流二极管D2的阳极端连接。
所述封装壳体的宽度为34mm或62mm。
本发明的优点：通过IGBT器件IGBT1栅极连接端子能将IGBT器件 IGBT1的栅极端连接后引出，通过IGBT器件IGBT1发射极连接端子能将 IGBT器件IGBT1的发射极端连接后引出，通过IGBT器件IGBT2栅极连接端子能将IGBT器件IGBT2的栅极端连接后引出，通过IGBT器件IGBT2发射极连接端子能将IGBT器件IGBT2的发射极端连接后引出，IGBT器件IGBT1的集电极端与IGBT器件IGBT2的发射极连接；IGBT器件IGBT1栅极连接端子与IGBT器件IGBT1发射极连接端子间通过第一TVS管连接， IGBT器件IGBT2栅极连接端子与IGBT器件IGBT2发射极连接端子间通过第二TVS管连接，通过第一TVS管、第二TVS管分别与IGBT器件IGBT1、 IGBT器件IGBT2配合，能有效实现对IGBT模块的静电防护，避免在测试、运输和应用过程中避免受到静电损伤，安全可靠。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明在封装壳体内的示意图。
图3为本发明的等效电路图。
附图标记说明：1-封装壳体、2-IGBT器件IGBT1栅极连接端子、3-IGBT 器件IGBT1发射极连接端子、4-IGBT器件IGBT2栅极连接端子、5-IGBT器件IGBT2发射极连接端子、6-第一集电极连接端子、7-第二集电极连接端子、 8-接地端子、9-第一定位支撑架、10-第一间隔连板、11-第一TVS管、12-栅极第一连板、13-发射极第一连板、14-支撑连杆、15-第二定位支撑架、16-第二间隔连板、17-栅极第二连板、18-发射极第二连板、19-第二TVS管。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1、图2和图3所示：为了能有效实现对IGBT模块的静电防护，避免在测试、运输和应用过程中避免受到静电损伤，安全可靠，本发明包括封装壳体1以及封装在所述封装壳体1内的IGBT器件IGBT1与IGBT器件 IGBT2；在所述封装壳体1的一端设置凸出于封装壳体1上端表面的IGBT器件IGBT1栅极连接端子2、IGBT器件IGBT1发射极连接端子3、IGBT器件IGBT2栅极连接端子4以及IGBT器件IGBT2发射极连接端子5，IGBT器件 IGBT1栅极连接端子2与IGBT器件IGBT1发射极连接端子3相互邻近，IGBT 器件IGBT2栅极连接端子4与IGBT器件IGBT2发射极连接端子5相互邻近；
通过IGBT器件IGBT1栅极连接端子2能将IGBT器件IGBT1的栅极端连接后引出，通过IGBT器件IGBT1发射极连接端子3能将IGBT器件IGBT1 的发射极端连接后引出，通过IGBT器件IGBT2栅极连接端子4能将IGBT 器件IGBT2的栅极端连接后引出，通过IGBT器件IGBT2发射极连接端子5 能将IGBT器件IGBT2的发射极端连接后引出，IGBT器件IGBT1的集电极端与IGBT器件IGBT2的发射极连接；
IGBT器件IGBT1栅极连接端子2与IGBT器件IGBT1发射极连接端子3 间通过第一TVS管11连接，IGBT器件IGBT2栅极连接端子4与IGBT器件 IGBT2发射极连接端子5间通过第二TVS管19连接。
具体地，封装壳体1呈长方体状，封装壳体1的宽度为34mm或62mm，封装壳体1的具体尺寸可以根据需要进行选择，此处不再赘述。本发明实施例中，在封装壳体1内具有两个IGBT器件，即在封装壳体1内封装有 IGBT器件IGBT1以及IGBT器件IGBT2。为了能实现将IGBT器件IGBT1 以及IGBT器件IGBT2引出，在封装壳体1的一端端部设置IGBT器件IGBT1 栅极连接端子2、IGBT器件IGBT1发射极连接端子3、IGBT器件IGBT2栅极连接端子4以及IGBT器件IGBT2发射极连接端子5，且IGBT器件IGBT1 栅极连接端子2、IGBT器件IGBT1发射极连接端子3、IGBT器件IGBT2栅极连接端子4以及IGBT器件IGBT2发射极连接端子5凸出于封装壳体1相应的上端表面。IGBT器件IGBT1栅极连接端子2与IGBT器件IGBT1发射极连接端子3相互邻近，从而构成一组连接端子。IGBT器件IGBT2栅极连接端子4与IGBT器件IGBT2发射极连接端子5相互邻近，从而构成另一组连接端子。
本发明实施例中，通过IGBT器件IGBT1栅极连接端子2能将IGBT器件IGBT1的栅极端连接后引出，通过IGBT器件IGBT1发射极连接端子3能将IGBT器件IGBT1的发射极端连接后引出，通过IGBT器件IGBT2栅极连接端子4能将IGBT器件IGBT2的栅极端连接后引出，通过IGBT器件IGBT2 发射极连接端子5能将IGBT器件IGBT2的发射极端连接后引出，IGBT器件IGBT1的集电极端与IGBT器件IGBT2的发射极连接；
IGBT器件IGBT1栅极连接端子2与IGBT器件IGBT1发射极连接端子3 间通过第一TVS管11连接，IGBT器件IGBT2栅极连接端子4与IGBT器件 IGBT2发射极连接端子5间通过第二TVS管19连接。本发明实施例中，通过第一TVS管11、第二TVS管19能达到防静电的目的，即在不改变现有用料和结构的情况下，能能有效实现对IGBT模块的静电防护，避免在测试、运输和应用过程中避免受到静电损伤，安全可靠。
本发明实施例中，所述第一TVS管11、第二TVS管19采用单个双向TVS 管或两个单向TVS管串联而成。所述第一TVS管11、第二TVS管19的封装形式为贴片式封装或轴封的封装。第一TVS管11、第二TVS管19可以采用相同的封装形式、相同的构成形式，也可以采用不同的形式，具体可以根据进行选择。
进一步地，在封装壳体1内设置第一定位支撑架9；在第一定位支撑架9 内设置与IGBT器件IGBT1栅极连接端子2适配连接的栅极第一连板12以及与IGBT器件IGBT1发射极连接端子3适配连接的发射极第一连板13，栅极第一连板12通过第一间隔连板10与发射极第一连板13绝缘隔离，栅极第一连板12与发射极第一连板13相互平行，且栅极第一连板12的长度方向与 IGBT器件IGBT1栅极连接端子2、IGBT器件IGBT1发射极连接端子3相应的长度方向相互垂直；第一TVS管11支撑在栅极第一连板12以及发射极第一连板13上，且第一TVS管11与栅极第一连板12、发射极第一连板13对应电连接，以使得IGBT器件IGBT1栅极连接端子2与IGBT器件IGBT1发射极连接端子3间通过第一TVS管11连接。
本发明实施例中，第一定位支撑架9位于封装壳体1内，栅极第一连板 12与IGBT器件IGBT1栅极连接端子2电连接，发射极第一连板13与IGBT 器件IGBT1发射极连接端子3电连接，一般地，栅极第一连板12、发射极第一连板3间呈水平分布，IGBT器件IGBT1栅极连接端子2、IGBT器件IGBT1 发射极连接端子3呈竖直分布。栅极第一连板12与IGBT器件IGBT1栅极连接端子2构成L型的结构，发射极第一连板13与IGBT器件IGBT1发射极连接端子3间也构成L型的结构，从而能方便实现将IGBT器件IGBT1的栅极端、发射极端引出，继而也能方便实现将第一TVS管11与IGBT器件IGBT1 栅极连接端子2、IGBT器件IGBT1发射极连接端子3的对应连接。
具体实施时，所述第一TVS管11通过焊接或锡膏烧结固定支撑在栅极第一连板12以及发射极第一连板13上，所述第一TVS管11为PN-NP或NP-PN 的形式。
进一步地，在封装壳体1内设置第二定位支撑架15；在第二定位支撑架 15内设置与IGBT器件IGBT2栅极连接端子4适配连接的栅极第二连板17 以及与IGBT器件IGBT2发射极连接端子5适配连接的发射极第二连板18，栅极第二连板12通过第二间隔连板16与发射极第二连板18绝缘隔离，栅极第二连板17与发射极第二连板18相互平行，且栅极第二连板17的长度方向与IGBT器件IGBT2栅极连接端子4、IGBT器件IGBT2发射极连接端子5 相应的长度方向相互垂直；第二TVS管19支撑在栅极第二连板17以及发射极第二连板18上，且第二TVS管19与栅极第二连板17、发射极第二连板18 对应电连接，以使得IGBT器件IGBT2栅极连接端子4与IGBT器件IGBT2 发射极连接端子5间通过第二TVS管19连接。
所述第二TVS管19通过焊接或锡膏焊接固定支撑在栅极第二连板17以及发射极第二连板18上，所述第二TVS管19为PN-NP或NP-PN的形式。
本发明实施例中，第二TVS管19与栅极第二连板17、发射极第二连板 18之间的具体连接配合，以及与IGBT器件IGBT2栅极连接端子4、IGBT器件IGBT2发射极连接端子5间的具体连接配合形式，均可以参考上述说明，此处不再赘述。此外，第二定位支撑架15通过支撑连杆14能与第一定位支撑架14连接。
此外，IGBT器件IGBT1的集电极与续流二极管D1的阴极端连接，IGBT 器件IGBT1的发射极与续流二极管D2的阳极端连接；IGBT器件IGBT2的集电极与续流二极管D2的阴极端连接，IGBT器件IGBT2的发射极与续流二极管D2的阳极端连接。
进一步地，在所述封装壳体1的上端表面上还设置第一集电极连接端子6、第二集电极连接端子7以及接地端子8，通过第一集电极连接端子6与IGBT 器件IGBT1的集电极端连接，通过第二集电极连接端子7能与IGBT器件 IGBT2的集电极连接。
本发明实施例中，通过接地端子8能实现接地，通过第一集电极连接端子6、第二集电极连接端子7与上述的连接端子配合，能实现将封装壳体1内的IGBT器件IGBT1、IGBT器件IGBT2进行有效引出。

Claims (4)

1.一种防静电IGBT模块结构，包括封装壳体(1)以及封装在所述封装壳体(1)内的IGBT器件IGBT1与IGBT器件IGBT2；其特征是：在所述封装壳体(1)的一端设置凸出于封装壳体(1)上端表面的IGBT器件IGBT1栅极连接端子(2)、IGBT器件IGBT1发射极连接端子(3)、IGBT器件IGBT2栅极连接端子(4)以及IGBT器件IGBT2发射极连接端子(5)，IGBT器件IGBT1栅极连接端子(2)与IGBT器件IGBT1发射极连接端子(3)相互邻近，IGBT器件IGBT2栅极连接端子(4)与IGBT器件IGBT2发射极连接端子(5)相互邻近；
通过IGBT器件IGBT1栅极连接端子(2)能将IGBT器件IGBT1的栅极端连接后引出，通过IGBT器件IGBT1发射极连接端子(3)能将IGBT器件IGBT1的发射极端连接后引出，通过IGBT器件IGBT2栅极连接端子(4)能将IGBT器件IGBT2的栅极端连接后引出，通过IGBT器件IGBT2发射极连接端子(5)能将IGBT器件IGBT2的发射极端连接后引出，IGBT器件IGBT1的集电极端与IGBT器件IGBT2的发射极连接；
IGBT器件IGBT1栅极连接端子(2)与IGBT器件IGBT1发射极连接端子(3)间通过第一TVS管(11)连接，IGBT器件IGBT2栅极连接端子(4)与IGBT器件IGBT2发射极连接端子(5)间通过第二TVS管(19)连接；
所述第一TVS管(11)、第二TVS管(19)采用单个双向TVS管或两个单向TVS管串联而成；
所述第一TVS管(11)、第二TVS管(19)的封装形式为贴片式封装或轴封的封装；
在封装壳体(1)内设置第一定位支撑架(9)；在第一定位支撑架(9)内设置与IGBT器件IGBT1栅极连接端子(2)适配连接的栅极第一连板(12)以及与IGBT器件IGBT1发射极连接端子(3)适配连接的发射极第一连板(13)，栅极第一连板(12)通过第一间隔连板(10)与发射极第一连板(13)绝缘隔离，栅极第一连板(12)与发射极第一连板(13)相互平行，且栅极第一连板(12)的长度方向与IGBT器件IGBT1栅极连接端子(2)、IGBT器件IGBT1发射极连接端子(3)相应的长度方向相互垂直；第一TVS管(11)支撑在栅极第一连板(12)以及发射极第一连板(13)上，且第一TVS管(11)与栅极第一连板(12)、发射极第一连板(13)对应电连接，以使得IGBT器件IGBT1栅极连接端子(2)与IGBT器件IGBT1发射极连接端子(3)间通过第一TVS管(11)连接；
在封装壳体(1)内设置第二定位支撑架(15)；在第二定位支撑架(15)内设置与IGBT器件IGBT2栅极连接端子(4)适配连接的栅极第二连板(17)以及与IGBT器件IGBT2发射极连接端子(5)适配连接的发射极第二连板(18)，栅极第二连板(17)通过第二间隔连板(16)与发射极第二连板(18)绝缘隔离，栅极第二连板(17)与发射极第二连板(18)相互平行，且栅极第二连板(17)的长度方向与IGBT器件IGBT2栅极连接端子(4)、IGBT器件IGBT2发射极连接端子(5)相应的长度方向相互垂直；第二TVS管(19)支撑在栅极第二连板(17)以及发射极第二连板(18)上，且第二TVS管(19)与栅极第二连板(17)、发射极第二连板(18)对应电连接，以使得IGBT器件IGBT2栅极连接端子(4)与IGBT器件IGBT2发射极连接端子(5)间通过第二TVS管(19)连接；
所述第一TVS管(11)通过焊接或锡膏烧结固定支撑在栅极第一连板(12)以及发射极第一连板(13)上，所述第一TVS管(11)为PN-NP或NP-PN的形式；
所述第二TVS管(19)通过焊接或锡膏焊接固定支撑在栅极第二连板(17)以及发射极第二连板(18)上，所述第二TVS管(19)为PN-NP或NP-PN的形式。
2.根据权利要求1所述的防静电IGBT模块结构，其特征是：在所述封装壳体(1)的上端表面上还设置第一集电极连接端子(6)、第二集电极连接端子(7)以及接地端子(8)，通过第一集电极连接端子(6)与IGBT器件IGBT1的集电极端连接，通过第二集电极连接端子(7)能与IGBT器件IGBT2的集电极连接。
3.根据权利要求1所述的防静电IGBT模块结构，其特征是：IGBT器件IGBT1的集电极与续流二极管D1的阴极端连接，IGBT器件IGBT1的发射极与续流二极管D2的阳极端连接；
IGBT器件IGBT2的集电极与续流二极管D2的阴极端连接，IGBT器件IGBT2的发射极与续流二极管D2的阳极端连接。
4.根据权利要求1所述的防静电IGBT模块结构，其特征是：所述封装壳体(1)的宽度为34mm或62mm。
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