CN201708683U - 一种压接智能功率模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种压接智能功率模块。该压接智能功率模块，包括IGBT模块、驱动板、模块壳体和驱动器；所述IGBT模块具有若干弹簧孔和位于弹簧孔中的弹簧；所述驱动板位于IGBT模块上方与弹簧压接；所述模块壳体，包括底板和侧壁，所述底板和侧壁连接形成一空腔，所述模块壳体还包括位于空腔内的固持部，所述固持部的一侧固定于底板上、相对的另一侧到底板的距离小于所述侧壁的高度；所述驱动器位于驱动板上且设置有允许固持部穿过的通道；所述模块壳体位于驱动器上方且与IGBT模块固定连接，所述固持部紧压所述驱动板。本实用新型通过使用固持部而非金属螺钉始终保持弹簧与驱动板的充分接触，提高了压接智能功率模块的安全性能。

Description

一种压接智能功率模块

技术领域

本实用新型涉及一种压接智能功率模块。

背景技术

随着全球气候变化，节能减排成为全世界共同的议题，作为新型节能器件的IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)受到特别的关注和迅速的发展。作为大功率的IGBT模块更是在多个领域得到广泛的应用。之前IGBT模块大都采用焊接的连接方式，由于机械应力会使其焊接开裂或引线的拉拽使IGBT模块内部结构受到破坏，因此目前已发明一种无焊接工艺，采用压接方式来连接IGBT模块内部和外部电路，从而解决了机械应力和冲击对于IGBT模块的影响，同时也将IGBT模块的高度减少了很多，使其内部杂散电感也随着距离缩短而变小，电气性能有了较大的提升。由于压接式模块都采用了弹簧进行电气连接，为了使驱动板与IGBT模块连接牢固，在驱动板中间采用了螺钉来固定，从而防止驱动板了驱动板的移动。但是由于压接式模块中间同时存在有高压侧的引线和低压侧的控制线路，增加金属螺钉于高压引线和低压控制线之间，会起到桥接的作用。从而会在高压工作时通过螺钉将高压尖峰电压窜入低压控制线路，会将低压侧控制器件击穿。同时由于IGBT模块为半桥式封装，在工作时，上下半桥也需要有一定隔离距离，中间的金属螺钉同样也会使上下半桥模块的隔离距离缩短，从而应用于高压工作时，会出现高压母线经过其中开通的一个模块再经固定螺钉直接与另一个模块的母线相连，而造成瞬间短路现象。因此，现有的智能功率模块在应用上会来很大的安全隐患。

发明内容

本实用新型为解决上述技术问题，提供一种压接智能功率模块。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种压接智能功率模块，包括IGBT模块、驱动板、模块壳体和驱动器；所述IGBT模块具有若干弹簧孔和位于弹簧孔中的弹簧；所述驱动板位于IGBT模块上方与弹簧压接；所述模块壳体，包括底板和侧壁，所述底板和侧壁连接形成一空腔，所述模块壳体还包括位于空腔内的固持部，所述固持部的一侧固定于底板上、相对的另一侧到底板的距离小于所述侧壁的高度；所述驱动器位于驱动板上且设置有允许所述固持部穿过的通道；所述模块壳体位于驱动器上方且与IGBT模块固定连接，所述固持部紧压所述驱动板。

进一步优选，所述固持部为柱状体。

进一步优选，所述固持部为板状体。

进一步优选，所述为板状体的固持部还与侧壁固定连接。

进一步优选，所述空腔内部还具有加强筋，所述加强筋与底板和侧壁固定连接。

进一步优选，所述底板的一侧还设置有开口。

进一步优选，所述侧壁的部分底部还向外延伸形成平板，该平板上设置有安装孔。

进一步优选，所述侧壁位于空腔内的一侧还具有一沉台，所述沉台紧压所述驱动板的四周。

本实用新型的模块壳体和IGBT模块共同作用实现驱动板处在正常的范围内，所述模块壳体内部设置有固持部，所述固持部在模块壳体和IGBT模块固定连接时，能紧压所述驱动板，始终保持弹簧与驱动板的充分接触，实现压接智能功率模块。本实用新型通过使用固持部而非金属螺钉始终保持弹簧与驱动板的充分接触，提高了压接智能功率模块的安全性能。

附图说明

图1是本实用新型实施例的模块壳体的立体示意图；

图2是本实用新型实施例的模块壳体的结构示意图；

图3是本实用新型实施例的压接智能功率模块的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

图1是本实用新型实施例的模块壳体的立体示意图。图2是本实用新型实施例的模块壳体的结构示意图。图3是本实用新型实施例的压接智能功率模块的结构示意图。

本实用新型实施例的压接智能功率模块，包括IGBT模块、驱动板、驱动器和壳体，所述壳体为本实用新型实施例提出的模块壳体，所述模块壳体包括底板和侧壁，所述底板和侧壁连接形成一空腔，所述模块壳体还包括位于空腔内的固持部，所述固持部的一侧固定于底板上、相对的另一侧到底板的距离小于所述侧壁的高度，所述IGBT模块具有若干弹簧孔和位于弹簧孔中的弹簧，所述驱动板位于IGBT模块上方与弹簧压接，所述驱动器位于驱动板上且设置有允许所述固持部穿过的通道，所述模块壳体位于驱动器上面且与IGBT模块固定连接，所述固持部紧压所述驱动板。

参照图3，所述IGBT模块100为现有的用于实现压接式智能功率模块的IGBT模块。该IGBT模块100包括覆铜陶瓷基板(DBC板，未示出)、塑料底壳180、上壳190、IGBT器件(未示出)、金属框架(未示出)、金线(未示出)、输入端110、输出端120、硅胶(未示出)和弹簧150；该塑料底壳180固定该覆铜陶瓷基板，该IGBT器件设置于该覆铜陶瓷基板上，输入端110和输出端120分别与金属框架相应处连接，该IGBT器件通过金线与金属框架连接或者通过金线与其他IGBT器件相连接。该上壳190用于与塑料底壳180形成一放置IGBT器件和金属框架的空间，该上壳190位于IGBT器件和金属框架的上方并与塑料底壳180固定连接。该上壳190中具有若干弹簧孔140。该弹簧150位于所述弹簧孔140中，其下端与金属框架接触，该弹簧150主要用于传导IGBT器件驱动信号。该IGBT模块100的上壳190和塑料底壳180中填充有硅胶，这样可以提高IGBT模块100的安全性能。

塑料底壳180的形状可以为任意形状，其并不限定本实用新型，在此，本实施例优选该塑料底壳180为长方体型，该长方体型的塑料底壳180两短边侧具有一向上延伸的塑料底壳侧壁，该塑料底壳侧壁的外侧有一承载台，所述输入端110和输出端120设置于该塑料底壳180的两短边处，具体位于该承载台上。该塑料底壳侧壁上设置有模块壳体安装孔130，该模块壳体安装孔130位于长方体型的塑料底壳180的四个角上。该输入端110和输出端120所处的位置要高于上壳190所处的位置，形成一台阶状，这样可以更好的固定驱动板210。在输入端110和输出端120的两外侧分别具有压接智能功率模块固定孔170，方便本实用新型压接智能功率模块的应用固定。为了美观和节约空间，塑料底壳180在该压接智能功率模块固定孔170相应处塑料底壳侧壁设置成一弧形壁。该上壳190上优选设置有若干固定柱160，用于对驱动板210进行限位。

所述驱动板210与驱动器230为该压接智能功率模块的驱动部200主要组成部分。

所述驱动板210的材质为一PCB板，上面具有驱动电路，所述弹簧150的上端与该驱动板210上的驱动接口接触连接。所述驱动板210的形状与上壳190近似。所述驱动板210上具有与固定柱160对应的驱动板固定孔211。在组装时，将驱动板固定孔211与固定柱160相对，并让固定柱160穿过驱动板固定孔211实现驱动板210的限位，方便组装。

所述驱动器230具有相应的驱动器件，这些驱动器件都是本领域技术人员公知技术，在此不进行详细描述。所述驱动器230还具有一驱动器平板231，在所述驱动器平板231上挖掉或者裁切掉部分，形成一通道，在该通道的下面不设置驱动器件，供所述固持部穿过，使该固持部可以实现紧压驱动板210。所述驱动器件部分位于该驱动器平板231上，部分位于驱动板210上。所述驱动器平板231通过驱动端子与驱动板210连接。本实施例优选，该驱动器平板231裁切成“裤子状”，相对的两端，一端为一长边，另一端为两分立的短边。该驱动端子也具有三个，一个为长驱动端子223，另外两个为短驱动端子(221、222)，所述两短驱动端子的长度之和小于长驱动端子223。该长驱动端子223位于驱动板的一侧。该两短驱动端子处于一条直线上且它们之间设置有一定间隔(该间隔与该通道对应，该间隔的距离优选大于通道相应处的距离)，并与长驱动端子223相间一定距离。该驱动器平板231的长边正好位于长驱动端子223上，其两分立的短边也相对应地位于两端驱动端子(221、222)上。

参照图1、图2和图3，所述模块壳体300的形状与IGBT模块100的相适应，本实用新型优选该模块壳体300的形状为长方体型的。该模块壳体300通过在四个角设置有模块壳体弧形侧壁并在该模块壳体弧形侧壁的底部外侧向外延伸得到一平板340，并在该平板340上形成有一安装孔350，所述安装孔350与IGBT模块100上的模块壳体安装孔130相对应，通过螺钉400将所述模块壳体300与IGBT模块100固定连接。

所述模块壳体300的材料为塑料，通过注塑一体成型，方便制作。所述模块壳体300用于压接式智能功率模块，包括底板310和侧壁320，该侧壁320围绕该底板310向下延伸设置，与该底板310形成一空腔。

所述模块壳体300的底板310可以为一个平板，也可以为不在同一高度内的两平板通过一斜坡连接起来的台阶状组合板。本实施例优选后者，这样，形成“汽车头”状模块壳体300，节约空间，以图1中视角，高度较高的第一平板311的长度要大于高度较矮的第二平板312的长度。在第二平板312上设置一开口330。该开口330的形状为长方形，用于供压接智能功率模块连接器240通过，实现该压接智能功率模块即插可用，方便实用。该压接智能功率模块连接器240与该驱动板210连接，位于该驱动板210的一侧，与该开口311相对应。该压接智能功率模块连接器240用于将外部驱动控制信号的引入，供驱动该压接智能功率模块。

所述模块壳体300还包括位于空腔内的固持部370，所述固持部370的一侧固定于底板310的第一平板311上、相对的另一侧到底板310的距离小于所述侧壁320的高度，也就是说该固持部370是始终位于该空腔里面的。在此，称该高度为第一高度。该固持部370可以为柱状体，也可以为板状体，只要能起到压接驱动板210的目的即可。当然，该固持部370的个数可以单个，也可以为多个，此并不限定本实用新型。若固持部370的数量为多个时，驱动器230的排布会存在一点困难，不容易实现，因此，本实施例优选，该固持部370的数量为单个。由于柱状体的固持部370与驱动板210的接触面积和接触的长度范围比较小，因此，本实施例优选该固持部370的形状为板状体。

所述板状体的固持部370与底板310成接近90度的角，优选成90度的角(这样该固持部370所受的力为竖直方向，不容易折断)。该板状体的固持部370的底面为该模块壳体300的底板310的一部分，该板状体的固持部370的一侧面为该模块壳体300的侧壁320的一部分，该板状体的固持部370的顶部用于压接驱动板210，这种结构的固持部370是随该模块壳体一体注塑成型，实现无缝连接，承受力度大。

板状体的固持部370压接驱动板210是这样实现的，先定义：

驱动板210放在IGBT模块100上时，该驱动板210到该IGBT模块底部的高度为第二高度；

该模块壳体300与该IGBT模块100固定连接时，该第一平板311到该IGBT模块底部的高度为第三高度；

在设计或者制造过程中，满足该第一高度稍大于第三高度与第二高度之差即可实现板状体的固持部370压接驱动板210。

该板状体的固持部370的形状优选为方形，也就是说该固持部370为方形板的固持部370，为了适应压接智能功率模块内部空间和器件排布，该方形板的固持部370的顶部的部分可以去除，只要保证该接触部371(剩下的顶部)有一定接触长度就行了。方形板的固持部370的宽度没有多大的要求，满足方便制作和安装就可以了。

由于驱动板210的底面是与弹簧150连接的，而该弹簧150是四周分布的，也就是说该驱动板210不只是中间受力，为了更好的固定该驱动板210，不使其形变，本实施例优选在所述模块壳体300的侧壁320位于空腔内的一侧还具有一沉台321，该沉台321紧压所述驱动板的四周。该沉台321与所述方形板的固持部370的顶部位于同一个平面，实现所述方形板的固持部370与该沉台321同时紧压该驱动板210，使其该驱动板210中间与四周压力平衡。

所述模块壳体300内部还具有若干加强筋360，用于提高该模块壳体300的强度。该加强筋360设置在该模块壳体300的侧壁320上，还设置在该模块壳体300的底板310上。本实施例优选该设置在底板310上的加强筋360还同时与方形板的固持部370和侧壁320连接，用于提高该方形板的固持部的强度。

本实用新型的压接智能功率模块组装过程如下，首先提供一IGBT模块，将驱动板放置在该IGBT模块上，然后在该驱动板上放置驱动器，这样完成了驱动部的组装，然后将模块壳体扣上，最后用螺钉将模块壳体和IGBT模块固定。此时，模块壳体上的固持部穿过驱动器的通道压作用在驱动板上，同时模块壳体的侧壁上的沉台也压作用在驱动板的四周，实现驱动板处于正常的范围内(始终保持弹簧与驱动板的充分接触)，同时驱动板的上下作用力的作用点分布比较均匀，该驱动板的形变量也比较小。

本实用新型通过使用固持部而非金属螺钉始终保持弹簧与驱动板的充分接触，提高了压接智能功率模块的安全性能。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种压接智能功率模块，其特征在于，包括IGBT模块、驱动板、模块壳体和驱动器；所述IGBT模块具有若干弹簧孔和位于弹簧孔中的弹簧；所述驱动板位于IGBT模块上方与弹簧压接；所述模块壳体，包括底板和侧壁，所述底板和侧壁连接形成一空腔，所述模块壳体还包括位于空腔内的固持部，所述固持部的一侧固定于底板上、相对的另一侧到底板的距离小于所述侧壁的高度；所述驱动器位于驱动板上且设置有允许所述固持部穿过的通道；所述模块壳体位于驱动器上方且与IGBT模块固定连接，所述固持部紧压所述驱动板。

2.如权利要求1所述的压接智能功率模块，其特征在于，所述固持部为柱状体。

3.如权利要求1所述的压接智能功率模块，其特征在于，所述固持部为板状体。

4.如权利要求3所述的压接智能功率模块，其特征在于，所述固持部还与侧壁固定连接。

5.如权利要求1-4任一项所述的压接智能功率模块，其特征在于，所述空腔内部还具有加强筋，所述加强筋与底板和侧壁固定连接。

6.如权利要求1-4任一项所述的压接智能功率模块，其特征在于，所述底板的一侧还设置有开口。

7.如权利要求1-4任一项所述的压接智能功率模块，其特征在于，所述侧壁的部分底部还向外延伸形成平板，该平板上设置有安装孔。

8.如权利要求1-4任一项所述的压接智能功率模块，其特征在于，所述侧壁位于空腔内的一侧还具有一沉台，所述沉台紧压所述驱动板的四周。

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