CN112992795B - 压接式igbt子模组结构和压接式igbt器件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种压接式IGBT子模组结构和压接式IGBT器件，所述压接式IGBT子模组结构包括依次层叠设置的框体结构、IGBT芯片组件、电路旁路结构、碟簧组件和管盖，所述电路旁路结构分别与所述IGBT芯片组件和所述框体结构抵接，所述管盖和所述电路旁路结构之间具有间隙，所述碟簧组件使所述管盖具有背离所述电路旁路结构的方向运动的趋势，当对所述管盖施加朝向所述电路旁路结构方向的力时，所述管盖能够朝向所述电路旁路结构的方向移动，并能够与所述电路旁路结构相抵。本发明组装方便，能够节省封装空间，提升流通能力。
Description
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，并且更具体地，涉及一种压接式IGBT子模组结构和压接式IGBT器件。
背景技术
IGBT是MOSFET和双极晶体管的复合器件，既有MOSFET易驱动的特点，又有功率晶体管高电压、大电流等特点，是世界公认的电力电子第三次技术革命的代表性产品，目前正被广泛地应用于电力输变送、高速列车牵引、工业驱动、清洁能源等诸多领域。现有技术中，公开了一种功率半导体模块和功率半导体模块组件，但存在以下缺点：电流旁路需要承受压力形变带来的应力，电流旁路的形变需要一定的空间，会产生额外的接触电阻，使功率半导体模块整体压降变大。针对上述缺点，设计一种组装方便，能够节省封装空间，提升流通能力的压接式IGBT子模组结构和压接式IGBT器件就显得很有必要。
发明内容
针对上述现有技术中的问题，本发明提供了一种压接式IGBT子模组结构和压接式IGBT器件，组装方便，能够节省封装空间，提升流通能力。
第一方面，本发明提供了一种压接式IGBT子模组结构，包括：依次层叠设置的框体结构、IGBT芯片组件、电路旁路结构、碟簧组件和管盖，
所述电路旁路结构分别与所述IGBT芯片组件和所述框体结构抵接，所述管盖和所述电路旁路结构之间具有间隙，
所述碟簧组件使所述管盖具有背离所述电路旁路结构的方向运动的趋势，当对所述管盖施加朝向所述电路旁路结构方向的力时，所述管盖能够朝向所述电路旁路结构的方向移动，并能够与所述电路旁路结构相抵。
在其中一个实施方式中，所述框体结构包括底板和限位框，所述限位框设置在所述底板上，用于对所述IGBT芯片组件和所述电路旁路结构限位。
采用上述实施方式的有益效果是：用于对IGBT芯片组件和电路旁路结构支撑和限位。
在其中一个实施方式中，所述IGBT芯片组件包括依次层叠设置的IGBT芯片和钼片，所述IGBT芯片组件设置在所述底板上，所述IGBT芯片的集电极焊接或烧结在所述底板上，所述IGBT芯片的发射极与所述钼片连接。
采用上述实施方式的有益效果是：钼片的设置增强了IGBT芯片组件的通流能力，使压接式IGBT子模组结构整体的压降变小。
在其中一个实施方式中，所述电路旁路结构的纵截面为U形结构。
采用上述实施方式的有益效果是：使碟簧组件能够放置在电路旁路结构内。
在其中一个实施方式中，所述框体结构的纵截面为U形结构。
采用上述实施方式的有益效果是：用于对IGBT芯片组件以及电路旁路结构进行支撑和限位。
在其中一个实施方式中，所述电路旁路结构的两侧分别向外弯折形成翻边，所述翻边的下表面与所述限位框的顶部抵接，所述电路旁路结构的底部与所述钼片远离所述IGBT芯片的一侧抵接。
采用上述实施方式的有益效果是：增加了管盖与电路旁路结构的接触面积，提高了压接式IGBT子模组结构整体的通流能力。
在其中一个实施方式中，所述管盖的侧面设置有限位凸起。
采用上述实施方式的有益效果是：用于卡在密封外框上，从而对管盖进行限位。
在其中一个实施方式中，所述电路旁路结构的材料包括铜。
采用上述实施方式的有益效果是：提高了压接式IGBT子模组结构整体的通流能力。
在其中一个实施方式中，所述碟簧组件由非导电材料制成。
采用上述实施方式的有益效果是：使管盖和电路旁路结构不会直接连通，避免了压接式IGBT子模组结构功能的丧失。
一种压接式IGBT器件，包括上述压接式IGBT子模组结构和密封外框，多个所述压接式IGBT子模组结构设置在所述密封外框内，所述密封外框上设置有多个第一限位孔，多个所述压接式IGBT子模组结构与多个所述第一限位孔一一对应，所述管盖卡设在所述第一限位孔上。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)电路旁路结构无需在碟簧组件受压时发生形变，节省了压接式IGBT子模组结构内部的空间。
(2)通过采用通流能力更强的材料，以及增加管盖与电路旁路结构的接触面积，提高了压接式IGBT子模组结构整体的通流能力。
(3)结构简单，组装方便。
附图说明
在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中，
图1是本申请的一种压接式IGBT子模组结构压装前结构示意图；
图2是本申请的一种压接式IGBT子模组结构压装后结构示意图；
图3是本申请的电路旁路结构示意图；
图4是本申请的压接式IGBT器件结构示意图；
在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。
附图标记：
10-压接式IGBT子模组结构；11-框体结构；111-底板；113-限位框；13-IGBT芯片组件；131-IGBT芯片；133-钼片；15-电路旁路结构；17-碟簧组件；19-管盖；20-密封外框。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
如图1-3所示，一种压接式IGBT子模组结构10，包括框体结构11、IGBT芯片组件13、电路旁路结构15、碟簧组件17和管盖19。
框体结构11、IGBT芯片组件13、电路旁路结构15、碟簧组件17和管盖19依次层叠设置，电路旁路结构15分别与IGBT芯片组件13和电路旁路结构15抵接，管盖19和电路旁路结构15之间具有间隙。
其中，框体结构11包括底板111和限位框113，限位框113设置在底板111上，用于对IGBT芯片组件13和电路旁路结构15限位。
具体的，本实施例中，底板111为矩形板体结构，限位框113为上下贯通的长方体结构，限位框113的下方开口端粘接在底板111的其中一个面上，从而构成了一个一侧开口设置的箱体结构，即框体结构11为一侧开口设置的箱体结构。
其中，IGBT芯片组件13包括依次层叠设置的IGBT芯片131和钼片133，IGBT芯片组件13设置在底板111上，IGBT芯片131的集电极焊接或烧结在底板111上，IGBT芯片131的发射极与钼片133在压力的作用下相互抵接，或通过焊接或烧结的方式连接。
具体的，本实施例中，六个IGBT芯片组件13分为两排并列间隔设置在框体结构11内的底板111上，每个芯片组件13均包括层叠设置的IGBT芯片131和钼片133，其中，IGBT芯片131的集电极焊接在底板111上，IGBT芯片131的发射极与钼片133连接。
其中，电路旁路15的纵截面为U形结构，框体结构11的纵截面为U形结构。
具体的，本实施例中，电路旁路结构15为U形槽体结构，其纵截面为U形结构，电路旁路结构15侧面的顶端分别向外弯折形成翻边。框体结构11的纵截面为U形结构，即限位框113和底板111共同构成箱体结构的纵截面为U形结构。电路旁路结构15恰好能够容置在框体结构11内，在电路旁路结构15放置在框体结构11内时，电路旁路结构15位于IGBT芯片组件13的上方，电路旁路结构15的底部与IGBT芯片组件13上钼片133远离IGBT芯片131的一侧抵接，电路旁路结构15上翻边的下表面与限位框113的顶部抵接。
其中，碟簧组件17使管盖19具有背离电路旁路结构15的方向运动的趋势，当对管盖19施加朝向电路旁路结构15方向的力时，管盖19能够朝向电路旁路结构15的方向移动，并能够与电路旁路结构15相抵。
具体的，本实施例中，在电路旁路结构15的U形槽体结构内还设置有内侧框体结构，内侧框体结构为长方体结构，且恰好能够容置在电路旁路结构15的U形槽体结构内，内侧框体结构上设置有六个上下贯通的第二限位孔，六个第二限位孔与其下方的六个IGBT芯片组件13的位置相对应。
管盖19为矩形板体结构，在其下表面上通过螺钉固定连接有六个竖直设置的碟簧组件17，六个碟簧组件17与六个第二限位孔的位置相对应。六个碟簧组件17一一对应放置在六个第二限位孔内，并使管盖19的下表面与电路旁路结构15的翻边的上表面之间存在一定的间隙。由于碟簧组件17具有弹性伸缩功能，在碟簧组件17的作用下，管盖19具有背离电路旁路结构15的方向运动的趋势。当对管盖19施加朝向电路旁路结构15方向的力时，碟簧组件17受力压缩，管盖19的下表面朝向电路旁路结构15的方向移动，并在碟簧组件17行程到位后，管盖19与电路旁路结构15的翻边的上表面接触。
当继续施加更大的压力时，多余的压力会作用在限位框113，从而使管盖19与电路旁路结构15的接触更加紧密，实现电路的有效导通。
在管盖19与电路旁路结构15接触时，IGBT芯片131的发射极的电流通过钼片133传递至电路旁路结构15，再通过电路旁路结构15传递至管盖19，从而实现压接式IGBT子模组结构10的有效导通。
在本实施例中，管盖19的侧面还设置有限位凸起，用于在压接式IGBT子模组结构10总装时，实现对管盖19的限位。电路旁路结构15由铜制成，铜的通流能力强，提高了压接式IGBT子模组结构10整体的通流能力。碟簧组件17由非导电的碟簧以一定的组合方式串接制成，保证碟簧组件17不会导电，使管盖19和电路旁路结构15不会在未受到压力的状况下直接连通，进而有效避免压接式IGBT子模组结构10功能的丧失。
如图4所示，本发明还公开了一种压接式IGBT器件，包括上述压接式IGBT子模组结构10和密封外框20，密封外框20为内部空腔设置的箱体结构，六个压接式IGBT子模组结构10并列间隔设置在密封外框20内，密封外框20的其中一个面上还设置有六个与密封外框20内部连通的第一限位孔，六个压接式IGBT子模组结构10在密封外框20内的位置与六个第一限位孔的位置相对应，每个压接式IGBT子模组结构10上的管盖19的顶端均延伸出与其对应设置的第一限位孔，管盖19的其余部分通过限位凸起卡在密封外框20内，从而对管盖19进行限位。从密封外框20的外侧向延伸出密封外框20的管盖19施加朝向电路旁路结构15方向的力时，压接式IGBT器件实现导通。
本发明的优点在于：
(1)本发明中电路旁路结构15无需在碟簧组件17受压时发生形变，节省了压接式IGBT子模组结构10内部的空间。
(2)通过采用通流能力更强的材料和增加电路旁路结构15的厚度以及增加管盖19与电路旁路结构15的接触面积，从而提高了压接式IGBT子模组结构10整体的通流能力。
(3)结构简单，组装方便。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“底”、“顶”、“前”、“后”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。
Claims (7)
1.一种压接式IGBT子模组结构，其特征在于，包括：依次层叠设置的框体结构、IGBT芯片组件、电路旁路结构、碟簧组件和管盖，
所述电路旁路结构分别与所述IGBT芯片组件和所述框体结构抵接，所述管盖和所述电路旁路结构之间具有间隙，
所述碟簧组件使所述管盖具有背离所述电路旁路结构的方向运动的趋势，当对所述管盖施加朝向所述电路旁路结构方向的力时，所述管盖能够朝向所述电路旁路结构的方向移动，并能够与所述电路旁路结构相抵；
所述框体结构包括：
底板；以及
限位框，其设置在所述底板上，用于对所述IGBT芯片组件和所述电路旁路结构限位；
所述电路旁路结构的纵截面为U形结构；
所述电路旁路结构的侧面分别向外弯折形成翻边，所述翻边的下表面与所述限位框的顶部抵接，所述电路旁路结构的底部与钼片远离所述IGBT芯片的一侧抵接；
所述底板为矩形板体结构，所述限位框为上下贯通的长方体结构，所述限位框的下方开口端粘接在所述底板的其中一个面上，从而构成了一个一侧开口设置的箱体结构。
2.根据权利要求1所述的压接式IGBT子模组结构，其特征在于，所述IGBT芯片组件包括依次层叠设置的IGBT芯片和所述钼片，所述IGBT芯片组件设置在所述底板上，所述IGBT芯片的集电极焊接或烧结在所述底板上，所述IGBT芯片的发射极与所述钼片连接。
3.根据权利要求1所述的压接式IGBT子模组结构，其特征在于，所述框体结构的纵截面为U形结构。
4.根据权利要求1所述的压接式IGBT子模组结构，其特征在于，所述管盖的侧面设置有限位凸起。
5.根据权利要求1所述的压接式IGBT子模组结构，其特征在于，所述电路旁路结构的材料包括铜。
6.根据权利要求1所述的压接式IGBT子模组结构，其特征在于，所述碟簧组件由非导电材料制成。
7.一种压接式IGBT器件，其特征在于，包括根据权利要求1-6任一项所述的压接式IGBT子模组结构；以及
密封外框，多个所述压接式IGBT子模组结构设置在所述密封外框内，所述密封外框上设置有多个第一限位孔，多个所述压接式IGBT子模组结构与多个所述第一限位孔一一对应，所述管盖卡设在所述第一限位孔上。
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