CN116093142A - 一种柔性输电用压接型绝缘栅双极晶体管 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种柔性输电用压接型绝缘栅双极晶体管，包括绝缘壳体和子模块，所述绝缘壳体的上下两端分别设置有发射极和集电极，且发射极和集电极的内侧面上分别垂直连接有第二支撑板和第一支撑板，并且第二支撑板与第一支撑板相互平行，所述子模块包括外壳和限位框，且子模块和子模块之间形成有空隙，并且子模块安装在第二支撑板和第一支撑板之间，所述外壳的上端开设有缺口，且缺口和限位框分别位于外壳的相对面上。该柔性输电用压接型绝缘栅双极晶体管，改变子模块的安装方向，避免外界压力直接施加在芯片上，而损坏芯片，子模块始终夹持在第一支撑板和第二支撑板之间，上下震动和倒置不会对其产生影响，有助于扩大器件的应用场合。
Description
技术领域
本发明涉及绝缘栅双极晶体管相关技术领域，具体为一种柔性输电用压接型绝缘栅双极晶体管。
背景技术
柔性输电包括柔性交流输电和柔性直流输电等技术，柔性输电技术能够灵活和精准地调节电网潮流、电压等，应用柔性输电装置，可以对输电网按照设定的控制目标和策进行，目前，柔性输电已经成为支撑大规模可再生能源消纳、能源互联网构建和能源转型必不可少的技术，通过柔性输电技术，在发电侧将风电、水电、火电等电源进行互联，通过多形式电源互补发电与柔性输电灵活快速的调节能力和对系统稳定性的支撑相结合，可以在大范围内平抑可再生能源发电的波动性、间歇性等问题，降低其对电网产生的冲击，实现大范围的潮流调节和控制，提升可再生能源发电的可靠性；在用电负荷侧，通过柔性输电技术改善系统的稳定性，可增强电网的可控性、可靠性，从而提高整个受端电网的安全稳定性和对可再生能源的接纳能力。
绝缘栅双极晶体管综合了电力晶体管和电力场效应晶体管的优点，具有良好的特性，应用领域很广泛，压接式IGBT可以双面散热，具有优良的散热效果和高可靠性，并且在器件损坏时表现出短路失效模式，因此被广泛应用于家用电器、交通运输、电力工程、可再生能源和智能电网等领域。
在现有技术中，压接型绝缘栅双极晶体管的内部模块与电极相互平行，施加压力的方向与芯片相垂直，在施力过大的情况下，很容易损坏芯片，而且这种上下叠加的结构在震动或倒置的环境下，容易松脱，从而产生接触不良等现象，影响电路的正常运行。
发明内容
本发明为了弥补市场空白，提供了一种柔性输电用压接型绝缘栅双极晶体管。
本发明的目的在于提供一种柔性输电用压接型绝缘栅双极晶体管，以解决上述背景技术中提出的在施力过大的情况下，很容易损坏芯片，而且这种上下叠加的结构在震动或倒置的环境下，容易松脱，从而产生接触不良等现象，影响电路的正常运行的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种柔性输电用压接型绝缘栅双极晶体管，包括绝缘壳体和子模块，所述绝缘壳体的上下两端分别设置有发射极和集电极，且发射极和集电极的内侧面上分别垂直连接有第二支撑板和第一支撑板，并且第二支撑板与第一支撑板相互平行，所述子模块包括外壳和限位框，且子模块和子模块之间形成有空隙，并且子模块安装在第二支撑板和第一支撑板之间，所述外壳的上端开设有缺口，且缺口和限位框分别位于外壳的相对面上，并且限位框靠近第一支撑板，缺口靠近第二支撑板，所述第二支撑板的左右两侧面上对称设置有凸起，且第二支撑板的前后两侧面上对称开设有阶梯部，并且阶梯部上搭接有PCB板，所述PCB板通过连接部连接芯片，且芯片夹装在底部钼片和顶部钼片之间，并且顶部钼片与凸起相连。
进一步的，所述集电极的内侧面上均匀开设有多个定位槽，定位槽与子模块相对应，定位槽用于固定子模块，且定位槽的宽度尺寸与子模块的厚度尺寸相同，定位槽的长度尺寸与子模块的宽度尺寸相同。
进一步的，所述子模块包括外壳、限位框、银片、底部钼片、芯片和顶部钼片，左右相邻的两排子模块之间形成有空隙，且空隙的内部插接有第二支撑板或第一支撑板，第二支撑板和第一支撑板交替分布，并且第二支撑板的个数比第一支撑板的个数少一。
进一步的，所述PCB板与发射极相互平行，且PCB板的中心处开设有十字型通孔，并且通孔的前后两侧壁之间设置有连接部，连接部用于与芯片电气相连。
进一步的，所述第二支撑板的左右两侧面中下部向外凸出形成凸起，凸起与顶部钼片抵靠在一起，且第二支撑板的前后两侧面上部缺失一部分形成阶梯部，并且第二支撑板的左右两侧面上部与缺口共同构成凹槽，凹槽与阶梯部位于同一高度。
进一步的，所述外壳内安装有银片、底部钼片、芯片和顶部钼片，外壳为塑料材质构成方形套，且外壳的内壁一端固定有限位框，限位框与银片相接，并且银片的外侧面伸出限位框与第一支撑板相贴，银片的内侧面与底部钼片相贴。
进一步的，所述第一支撑板的顶面高度高于外壳的顶面高度，且第一支撑板的厚度小于第二支撑板的厚度，并且第一支撑板电气连接集电极和子模块。
进一步的，所述底部钼片和芯片的形状、大小均相同，底部钼片与芯片的厚度不同，且底部钼片与顶部钼片的厚度相同，底部钼片的宽度大于顶部钼片的宽度，并且顶部钼片的顶面与缺口的底面相齐平。
进一步的，所述连接部的数目是第二支撑板数目的两倍，两个相近的连接部构成一组，同一组的两个连接部对称分布在第二支撑板的左右两侧。
进一步的，所述发射极受力向集电极挤压时，第二支撑板竖直向下移动，连接部向左右两侧偏移。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该柔性输电用压接型绝缘栅双极晶体管，结构设置合理，改变子模块的安装方向，避免外界压力直接施加在芯片上而损坏芯片，降低了对晶体管的使用要求，子模块始终夹持在第一支撑板和第二支撑板之间，上下震动和倒置不会对其产生影响，有助于扩大器件的应用场合；
1、在集电极上开设定位槽，将子模块竖直安装到定位槽内，使施加压力的方向与芯片相平行，避免施力过大而损坏芯片，提高器件的使用性能；
2、在子模块的两侧分别安装有第一支撑板和第二支撑板，两块支撑板抵靠在子模块左右两侧面上，使子模块内部的芯片结构被左右夹持固定，避免上下震动和倒置的环境对其产生影响，有助于扩大器件的应用场合；
3、在外壳上设置缺口，方便PCB板从缺口处的芯片相接，减小栅极回路面积，提高产品的性能；
4、子模块由水平安装改为侧面安装，由于侧面的面积更小，因此能在相同面积的场所内增加安装子模块的数目。
附图说明
图1为本发明结构的立体分解示意图；
图2为本发明结构的正视剖面示意图；
图3为本发明结构的相邻子模块剖面示意图；
图4为本发明结构的子模块分解示意图；
图5为本发明结构的集电极示意图；
图6为本发明结构的第二支撑板侧视示意图；
图7为本发明结构的PCB板俯视示意图。
图中：1、发射极；2、集电极；3、绝缘壳体；4、子模块；5、PCB板；6、第二支撑板；7、第一支撑板；8、空隙；9、外壳；10、限位框；11、银片；12、底部钼片；13、芯片；14、顶部钼片；15、缺口；16、凸起；17、凹槽；18、阶梯部；19、连接部；20、定位槽。
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。
具体实施方式一：请参阅图1-7，本发明提供一种技术方案：一种柔性输电用压接型绝缘栅双极晶体管，包括绝缘壳体3和子模块4，绝缘壳体3的上下两端分别设置有发射极1和集电极2，且发射极1和集电极2的内侧面上分别垂直固定有第二支撑板6和第一支撑板7，并且第二支撑板6与第一支撑板7相互平行，子模块4包括外壳9和限位框10，且子模块4和子模块4之间形成有空隙8，并且子模块4安装在第二支撑板6和第一支撑板7之间，外壳9的上端开设有缺口15，且缺口15和限位框10分别位于外壳9的相对面上，并且限位框10靠近第一支撑板7，缺口15靠近第二支撑板6，第二支撑板6的左右两侧面上对称设置有凸起16，且第二支撑板6的前后两侧面上对称开设有阶梯部18，并且阶梯部18上搭接有PCB板5，PCB板5通过连接部19连接芯片13，且芯片13夹装在底部钼片12和顶部钼片14之间，并且顶部钼片14与凸起16相连。
在使用该柔性输电用压接型绝缘栅双极晶体管时，首先将银片11、底部钼片12、芯片13和顶部钼片14依次装入外壳9内，构成完整的子模块4，然后将子模块4的侧面朝下插入定位槽20，使子模块4的银片11与第一支撑板7相抵，完成所有的子模块4安装后，将第二支撑板6插入子模块4之间的空隙8内，使第二支撑板6与顶部钼片14相抵，由于芯片13位于底部钼片12和顶部钼片14之间，芯片13、钼片和支撑板构成左右夹持结构，再将PCB板5套装在所有的子模块4外，使PCB板5的连接部19嵌入缺口15处，最后盖上发射极1，完成晶体管的压接封装。
具体实施方式二：本实施方式为具体实施方式一的进一步限定，如图1、和图5所示，集电极2的内侧面上均匀开设有多个定位槽20，定位槽20与子模块4相对应，定位槽20用于固定子模块4，且定位槽20的宽度尺寸与子模块4的厚度尺寸相同，定位槽20的长度尺寸与子模块4的宽度尺寸相同；通过定位槽20初步固定各个子模块4，方便确定第一支撑板7和子模块4的安装方向、数目等信息，优选的，使第一支撑板7与集电极2为一体成型结构，降低安装难度。
具体实施方式三：本实施方式为具体实施方式一的进一步限定，如图3和图4所示，子模块4包括外壳9、限位框10、银片11、底部钼片12、芯片13和顶部钼片14，左右相邻的两排子模块4之间形成有空隙8，且空隙8的内部插接有第二支撑板6或第一支撑板7，第二支撑板6和第一支撑板7交替分布，并且第二支撑板6的个数比第一支撑板7的个数少一；支撑板两侧的子模块4共享同一块支撑板，只有位于最外侧的的子模块4配有单独的第一支撑板7，增加了第一支撑板7的个数，使器件的内部结构紧凑，而且子模块4侧面面积小于子模块4的连通面面积，在面积相同的集电极2上，能安装的子模块4数目增多，未来柔性输电技术向更高性能、设备和系统设计更加紧凑化发展，器件符合发展要求。
具体实施方式四：本实施方式为具体实施方式一的进一步限定，如图1、图2和图7所示，PCB板5与发射极1相互平行，且PCB板5的中心处开设有十字型通孔，并且通孔的前后两侧壁之间设置有连接部19，连接部19用于与芯片13电气相连；PCB板5是用于引出芯片13栅极，十字型通孔与全部子模块4的组成形状相符，方便安装。
具体实施方式五：本实施方式为具体实施方式一的进一步限定，如图2、图3和图7，第二支撑板6的左右两侧面中下部向外凸出形成凸起16，凸起16与顶部钼片14抵靠在一起，且第二支撑板6的前后两侧面上部缺失一部分形成阶梯部18，并且第二支撑板6的左右两侧面上部与缺口15共同构成凹槽17，凹槽17与阶梯部18位于同一高度；第二支撑板6电气连接发射极1和顶部钼片14，PCB板5搭接在第二支撑板6的阶梯部18上，PCB板5的连接部19与凹槽17相适配，阶梯部18和凹槽17处于同一高度。
具体实施方式六：本实施方式为具体实施方式一或三的进一步限定，外壳9内安装有银片11、底部钼片12、芯片13和顶部钼片14，外壳9为塑料材质构成方形套，且外壳9的内壁一端固定有限位框10，限位框10与银片11相接，并且银片11的外侧面伸出限位框10与第一支撑板7相贴，银片11的内侧面与底部钼片12相贴；限位框10防止装配时银片11从外壳9中脱出，外壳9包裹芯片13和钼片外侧，外壳9绝缘，能隔离保护内部芯片13。
具体实施方式七：本实施方式为具体实施方式一的进一步限定，如图3和图5所示，第一支撑板7的顶面高度高于外壳9的顶面高度，且第一支撑板7的厚度小于第二支撑板6的厚度，并且第一支撑板7电气连接集电极2和子模块4；第一支撑板7比外壳9高，限制发射极1压接的最低位置，由于银片11向外凸出连接第一支撑板7，而第二支撑板6通过凸起16连接顶部钼片14，因此第二支撑板6比第一支撑板7厚，第二支撑板6和第一支撑板7相互配合，沿水平方向夹持子模块4，使器件适用场合增加，减少使用注意条件。
具体实施方式八：本实施方式为具体实施方式五的进一步限定，如图3和图4所示，底部钼片12和芯片13的形状、大小均相同，底部钼片12与芯片13的厚度不同，且底部钼片12与顶部钼片14的厚度相同，底部钼片12的宽度大于顶部钼片14的宽度，并且顶部钼片14的顶面与缺口15的底面相齐平；顶部钼片14为底部钼片12且去一部分，底部钼片12与芯片13尺寸相同，方便装配，缺口15方便PCB板5与直接与芯片13相接，减小了芯片13栅极的连接回路，提高连接的可靠性。
具体实施方式九：本实施方式为具体实施方式一或四的进一步限定，如图7所示，连接部19的数目是第二支撑板6数目的两倍，两个相近的连接部19构成一组，同一组的两个连接部19对称分布在第二支撑板6的左右两侧；连接部19与芯片13相对应，连接部19上设置有电气连接口，方便引出芯片13栅极，同时连接部19能支撑PCB板5。
具体实施方式十：本实施方式为具体实施方式一的进一步限定，如图1、图2和图3，发射极1受力向集电极2挤压时，第二支撑板6竖直向下移动，连接部19向左右两侧偏移；在发射极1上施加压力，使发射极1推动第二支撑板6向集电极2方向移动，第二支撑板6沿空隙8向下运动，在第二支撑板6的移动过程中，通过相近连接部19的第二支撑板6宽度不断增加，连接部19分别与不同侧的芯片13相接，压力间接作用在芯片13上，避免施加的压力过大导致芯片13损坏。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种柔性输电用压接型绝缘栅双极晶体管，包括绝缘壳体（3）和子模块（4），其特征在于：所述绝缘壳体（3）的上下两端分别设置有发射极（1）和集电极（2），且发射极（1）和集电极（2）的内侧面上分别垂直连接有第二支撑板（6）和第一支撑板（7），并且第二支撑板（6）与第一支撑板（7）相互平行，所述子模块（4）包括外壳（9）和限位框（10），且子模块（4）和子模块（4）之间形成有空隙（8），并且子模块（4）安装在第二支撑板（6）和第一支撑板（7）之间，所述外壳（9）的上端开设有缺口（15），且缺口（15）和限位框（10）分别位于外壳（9）的相对面上，并且限位框（10）靠近第一支撑板（7），缺口（15）靠近第二支撑板（6），所述第二支撑板（6）的左右两侧面上对称设置有凸起（16），且第二支撑板（6）的前后两侧面上对称开设有阶梯部（18），并且阶梯部（18）上搭接有PCB板（5），所述PCB板（5）通过连接部（19）连接芯片（13），且芯片（13）夹装在底部钼片（12）和顶部钼片（14）之间，并且顶部钼片（14）与凸起（16）相连。
2.根据权利要求1所述的一种柔性输电用压接型绝缘栅双极晶体管，其特征在于：所述集电极（2）的内侧面上均匀开设有多个定位槽（20），定位槽（20）与子模块（4）相对应，定位槽（20）用于固定子模块（4），且定位槽（20）的宽度尺寸与子模块（4）的厚度尺寸相同，定位槽（20）的长度尺寸与子模块（4）的宽度尺寸相同。
3.根据权利要求1所述的一种柔性输电用压接型绝缘栅双极晶体管，其特征在于：所述子模块（4）包括外壳（9）、限位框（10）、银片（11）、底部钼片（12）、芯片（13）和顶部钼片（14），左右相邻的两排子模块（4）之间形成有空隙（8），且空隙（8）的内部插接有第二支撑板（6）或第一支撑板（7），第二支撑板（6）和第一支撑板（7）交替分布，并且第二支撑板（6）的个数比第一支撑板（7）的个数少一。
4.根据权利要求1所述的一种柔性输电用压接型绝缘栅双极晶体管，其特征在于：所述PCB板（5）与发射极（1）相互平行，且PCB板（5）的中心处开设有十字型通孔，并且通孔的前后两侧壁之间设置有连接部（19），连接部（19）用于与芯片（13）电气相连。
5.根据权利要求1所述的一种柔性输电用压接型绝缘栅双极晶体管，其特征在于：所述第二支撑板（6）的左右两侧面中下部向外凸出形成凸起（16），凸起（16）与顶部钼片（14）抵靠在一起，且第二支撑板（6）的前后两侧面上部缺失一部分形成阶梯部（18），并且第二支撑板（6）的左右两侧面上部与缺口（15）共同构成凹槽（17），凹槽（17）与阶梯部（18）位于同一高度。
6.根据权利要求1或3所述的一种柔性输电用压接型绝缘栅双极晶体管，其特征在于：所述外壳（9）内安装有银片（11）、底部钼片（12）、芯片（13）和顶部钼片（14），外壳（9）为塑料材质构成方形套，且外壳（9）的内壁一端固定有限位框（10），限位框（10）与银片（11）相接，并且银片（11）的外侧面伸出限位框（10）与第一支撑板（7）相贴，银片（11）的内侧面与底部钼片（12）相贴。
7.根据权利要求1所述的一种柔性输电用压接型绝缘栅双极晶体管，其特征在于：所述第一支撑板（7）的顶面高度高于外壳（9）的顶面高度，且第一支撑板（7）的厚度小于第二支撑板（6）的厚度，并且第一支撑板（7）电气连接集电极（2）和子模块（4）。
8.根据权利要求1所述的一种柔性输电用压接型绝缘栅双极晶体管，其特征在于：所述底部钼片（12）和芯片（13）的形状、大小均相同，底部钼片（12）与芯片（13）的厚度不同，且底部钼片（12）与顶部钼片（14）的厚度相同，底部钼片（12）的宽度大于顶部钼片（14）的宽度，并且顶部钼片（14）的顶面与缺口（15）的底面相齐平。
9.根据权利要求1或4所述的一种柔性输电用压接型绝缘栅双极晶体管，其特征在于：所述连接部（19）的数目是第二支撑板（6）数目的两倍，两个相近的连接部（19）构成一组，同一组的两个连接部（19）对称分布在第二支撑板（6）的左右两侧。
10.根据权利要求1所述的一种柔性输电用压接型绝缘栅双极晶体管，其特征在于：所述发射极（1）受力向集电极（2）挤压时，第二支撑板（6）竖直向下移动，连接部（19）向左右两侧偏移。
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