CN204011392U - 汽车、igbt模块及其底板组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种汽车、IGBT模块及其底板组件，该IGBT模块的底板组件包括底板和覆铜陶瓷基板。所述底板为多边形形状，且所述底板的至少两个角部中的每一个上均形成有模块安装孔、第一外框安装孔和第二外框安装孔，所述模块安装孔设在所述第一外框安装孔和所述第二外框安装孔的连线的外侧。所述覆铜陶瓷基板设在所述底板上，且所述覆铜陶瓷基板设在所述第一外框安装孔和所述第二外框安装孔连线的内侧。根据本实用新型的IGB模块的底板组件，有效的减少了因安装IGBT模块产生的应力对IGBT模块上的覆铜陶瓷基板的影响，降低了覆铜陶瓷基板断裂的风险。

Description

汽车、IGBT模块及其底板组件

技术领域

本实用新型涉及车辆制造技术领域，特别涉及一种IGBT模块的底板组件、具有该底板组件的IGBT模块及具有该IGBT模块的汽车。

背景技术

IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，即绝缘栅双极型晶体管)模块是由MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，即金氧半场效晶体管)和双极性晶体管复合而成的一种功率器件，它是既有功率MOSFET的高速交换功能又有双极性晶体管的高电压、大电流处理能力的新型元件。IGBT模块内部是由半导体芯片按照一定的电路连接和辅助电路联结在一起的，并用硅胶等保护材料密封在一个绝缘的外壳内，再焊接到散热底板上。其中，芯片电路与散热底板主要依赖DBC(陶瓷基板直接覆铜技术)进行电气隔离。IGBT模块的底板主要用于散热和安装固定的作用，为保证底板与散热器充分接触，同时外框也是由四个螺栓紧固在底板上，安装时的机械应力传导至覆铜陶瓷基板时极易引起陶瓷基板的断裂，从而使模块绝缘失效。尤其是覆铜陶瓷基板刻蚀出的电路图形较复杂，狭长的饰槽较多时更易出现陶瓷板的断裂失效。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。为此，本实用新型的第一方面目的在于提出一种IGBT模块底板组件，该底板组件可以有效的降低因安装IGBT模块时产生的机械应力对覆铜陶瓷基板的影响，提高了IGBT模块工作的稳定性和安全性。

本实用新型的第二方面目的在于提出一种具该底板组件的IGBT模块。

本实用新型的第三方面目的在于提出一种具有该IGBT模块的汽车。

根据本实用新型第一方面的IGBT模块的底板组件，包括：底板和覆铜陶瓷基板。具体地，所述底板为多边形形状，且所述底板的至少两个角部中的每一个上均形成有模块安装孔、第一外框安装孔和第二外框安装孔，所述模块安装孔设在所述第一外框安装孔和所述第二外框安装孔的连线的外侧。所述覆铜陶瓷基板设在所述底板上，且所述覆铜陶瓷基板设在所述第一外框安装孔和所述第二外框安装孔连线的内侧。

根据本实用新型的IGBT模块的底板组件，将覆铜陶瓷基板设在第一外框安装孔与第二外框安装孔的连线的内侧，且模块安装孔位于第一外框安装孔与第二外框安装孔的连线的外侧，在将具有该底板组件的IGBT模块与散热器相连的过程中，第一外框安装孔与第二外框安装孔将固定IGBT模块过程中的大部分应力集中在第一外框安装孔和第二外框安装孔的连线的外侧，有效的减少了因安装IGBT模块产生的应力对IGBT模块上的覆铜陶瓷基板的影响，降低了覆铜陶瓷基板断裂的风险。

另外，根据本实用新型上述的IGBT模块的底板组件还可以具有如下附加的技术特征：

所述第一外框安装孔和所述第二外框安装孔分别邻近所述底板上相邻的两条边设置，所述第一外框安装孔和所述第二外框安装孔的连线与该相邻的两条边配合形成一个三角形区域，所述模块安装孔位于该三角区域内。由此，因为安装底板和散热器时产生的机械应力中的大部分集中在该三角形区域(即如图所示的阴影部分)内，可以有效的减少覆铜陶瓷基板所处的位置产生较大的应力和变形，降低了覆铜陶瓷基板因机械应力而断裂的几率。

所述底板中的每一个角部上均形成有所述模块安装孔、所述第一外框安装孔和所述第二外框安装孔。由此，可以保证底板和外框稳定的接合，而且使IGBT模块稳定的固定在散热器上，保证了IGBT模块安全稳定的运行。

所述底板的角部形成有倒圆角。由此，减少了圆角处的应力集中，提高了底板的强度，安全美观。此外，底板的角部成圆角形状可以有利于冲模和脱模，提高了底板的生产效率。

所述底板为矩形或正方形。由此，使底板的结构简单，成型方便，提高底板的生产效率。

所述覆铜陶瓷基板为矩形，且所述覆铜陶瓷基板的角部具有缺口。由此，使覆铜陶瓷基板与第一安装孔和第二安装孔的连线间隔开，使得覆铜陶瓷基板避开了机械应力最大的位置，减少了覆铜陶瓷基板所受机械应力，降低了覆铜陶瓷基板断裂的风险。

所述覆铜陶瓷基板为间隔布置在所述底板上的多个。由此，便于设置在该覆铜陶瓷基板上的芯片电路的电器隔离，提高了IGBT模块的稳定性和安全性，而且还提高了空间利用率。

所述覆铜陶瓷基板为沿所述底板的长边方向间隔布置在所述底板上的三个。

根据本实用新型第二方面的IGBT模块，包括：底板组件、外框、第一螺钉和第二螺钉。具体地，所述底板组件为本实用新型第一方面的IGBT模块的底板组件；所述外框固定在所述底板上，且所述覆铜陶瓷模块设在所述外框和所述底板配合形成的容纳腔内；所述第一螺钉穿过所述第一外框安装孔与所述外框相连，且所述第二螺钉穿过所述第二外框安装孔与所述外框相连。

根据本实用新型的IGBT模块，具有前述的底板组件，覆铜陶瓷基板设在外框和底板之间，外框和底板通过第一螺钉和第二螺钉固定，第一螺钉穿过第一外框安装孔，第二螺钉穿过第二外框安装孔。由此，使底板组件与外框稳定地连接在一起，提高了IGBT模块的稳定性，而且还避免了底板组件上的覆铜陶瓷基板破损，提高了IGBT模块的安全性。

根据本实用新型第三方面的汽车，包括本实用新型第二方面的IGBT模块。

根据本实用新型的汽车，具有前述的IGBT模块，IGBT模块通过底板上的模块安装孔安装在散热器上，且模块安装孔位于第一外框安装孔与第二外框安装孔连线的外侧，由此，减少了因安装IGBT模块产生的应力对IGBT模块上的覆铜陶瓷基板的影响，降低了覆铜陶瓷基板断裂的风险，进而保证了汽车更稳定的工作。

附图说明

图1是本实用新型一个实施例的IGBT模块的底板组件的示意图。

图2是本实用新型一个实施例的IGBT模块的底板组件安装时的机械应力分布示意图。

图3是本实用新型一个实施例的IGBT模块的爆炸图。

附图标记：底板组件1，底板11，角部111，模块安装孔101，第一外框安装孔102，第二外框安装孔103，覆铜陶瓷基板12，长边112，短边113，第一外框安装孔102和第二外框安装孔103的连线114，IGBT模块100，外框2，第一螺钉31，第二螺钉32。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面参照附图详细描述本实用新型实施例的IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor，即绝缘栅双极型晶体管)模块的底板组件1。

如图1所示，根据本实用新型实施例的IGBT模块的底板组件1，包括：底板11和覆铜陶瓷基板12。

具体地，底板11为多边形形状，且底板11的至少两个角部111中的每一个上均形成有模块安装孔101、第一外框安装孔102和第二外框安装孔103，换言之，底板11中的至少两个角部111用于连接框体和安装IGBT模块，其中底板11上每个用于连接框体和安装IGBT模块的角部上均设有模块安装孔101、第一外框安装孔102和第二外框安装孔103。模块安装孔101设在第一外框安装孔102和第二外框安装孔103的连线114的外侧(即如图1所示远离底板11中心的部分)，其中第一外框安装孔102和第二外框安装孔103用于将底板11和IGBT模块的外框连接在一起，模块安装孔101用于IGBT模块与散热器连接在一起。覆铜陶瓷基板(Direct Bond Copper，即DBC)12设在底板11上，且覆铜陶瓷基板12设在第一外框安装孔102和第二外框安装孔103的连线114的内侧(即如图1所示靠近底板11中心的部分)，换言之，在每个设置有模块安装孔101、第一外框安装孔102和第二外框安装孔103的角部上，第一外框安装孔102和第二外框安装孔103的连线将模块安装孔101和覆铜陶瓷基板12间隔开。

根据本实用新型实施例的IGBT模块的底板组件1，将覆铜陶瓷基板12设在第一外框安装孔102与第二外框安装孔103的连线104的内侧，且模块安装孔101位于第一外框安装孔102与第二外框安装孔103的连线104的外侧，在将具有该底板组件1的IGBT模块与散热器相连的过程中，第一外框安装孔102与第二外框安装孔103将固定IGBT模块过程中的大部分应力集中在第一外框安装孔102和第二外框安装孔103的连线114的外侧，有效的减少了因安装IGBT模块100产生的应力对IGBT模块100上的覆铜陶瓷基板12的影响，降低了覆铜陶瓷基板12断裂的风险。

在IGBT模块的装配过程中，通过第一外框安装孔102和第二外框安装孔103将底板组件1与外框连接在一起，使底板11上的应力主要集中在第一外框安装孔102和第二外框安装孔103的连线114上，而再将该IGBT模块与散热器连接的过程中，由于底板11在第一外框安装孔102和第二外框安装孔103及其连线114所处的位置具有应力集中和预紧力的作用，连接IGBT模块和散热器使产生的应力将集中在第一外框安装孔102和第二外框安装孔103的连线114上及其外侧，只能在底板1的角部形成产生较大的应力和变形，而不会在覆铜陶瓷基板12所处的位置产生较大的应力或变形，从而降低了覆铜陶瓷基板12断裂的风险。

如图1和图2所示，在本实用新型的一些实施例中，第一外框安装孔102和第二外框安装孔103分别邻近底板11上相邻的两条边设置。第一外框安装孔102和第二外框安装孔103的连线与前述底板11上相邻的两条边配合形成一个三角形区域，模块安装孔101位于该三角区域内。由此，因为安装底板11和散热器时产生的机械应力中的大部分集中在该三角形区域(即如图2所示的阴影部分)内，可以有效的减少覆铜陶瓷基板12所处的位置产生较大的应力和变形，降低了覆铜陶瓷基板12因机械应力而断裂的几率。

具体而言，如图1和图2所示，在底板11为矩形时，第一外框安装孔102邻近底板11的一条长边112设置，且第二外框安装孔103邻近底板11的一条短边113设置，第一外框安装孔102和第二外框安装孔103的连线114与该长边112和该短边113配合形成一个三角形区域，模块安装孔101位于该三角区域内。

进一步地，底板11中的每一个角部111上均形成有模块安装孔101、第一外框安装孔102和第二外框安装孔103。由此，可以保证底板11和外框2稳定的接合，而且使IGBT模块100稳定的固定在散热器上，保证了IGBT模块100安全稳定的运行。

具体地，如图1和图2所示，矩形的底板11具有四个角部111，底板11的左上部、左下部、右上部和右下部均具有一个角部111，且底板11中四个角部111中的每一个上均形成有模块安装孔101、第一外框安装孔102和第二外框安装孔103。进一步地，每个角部处设置的第一外框安装孔102和第二外框安装孔103分别邻近形成该角部的长边和短边。

优选地，底板11的角部形成有倒圆角。由此，减少了圆角处的应力集中，提高了底板11的强度，安全美观。此外，底板11的角部成圆角形状可以有利于冲模和脱模，提高了底板11的生产效率。

此外，本实用新型中的底板11还可以为三角形、正方形、平行四边形以及其他形状的多边形。由此，使底板11的结构简单，成型方便，提高底板11的生产效率。

在底板11还可以为三角形、正方形、平行四边形以及其他形状的多边形时，本领域的普通技术人员可以很容易地得出底板11上的模块安装孔101、第一外框安装孔102和第二外框安装孔103的分布形式，对此，本实用新型不进行详细说明。

如图1所示，根据本实用新型一些实施例，覆铜陶瓷基板12为矩形，且覆铜陶瓷基板12的角部具有缺口。由此，使覆铜陶瓷基板12与第一安装孔102和第二安装孔103的连线114间隔开，使得覆铜陶瓷基板12避开了机械应力最大的位置，减少了覆铜陶瓷基板12所受机械应力，降低了覆铜陶瓷基板12断裂的风险。

当然，也可以设置圆形或其它形状的覆铜陶瓷基板12，仅需要使覆铜陶瓷基板12与第一外框安装孔102和第二外框安装孔103的连线114间隔预定距离即可。

进一步地，覆铜陶瓷基板12为间隔布置在底板11上的多个。由此，便于设置在该覆铜陶瓷基板12上的芯片电路的电器隔离，提高了IGBT模块的稳定性和安全性，而且还提高了空间利用率。

优选地，图1和图2示出了底板11为矩形时覆铜陶瓷基板12的布置形式，参照图1和图2所示，覆铜陶瓷基板12为沿底板11的长边112方向(即如图1所示的左右方向)间隔布置在底板11上的三个。

当然，对于覆铜陶瓷基板12的数量和布置形式，上述描述仅是本实用新型的一些具体实施例，不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

下面参照附图详细描述本实用新型实施例的IGBT模块。

如图3所示，根据本实用新型实施例的IGBT模块100，包括：底板组件1、外框2、第一螺钉31和第二螺钉32。

具体而言，底板组件1为根据本实用新型前述实施例中的IGBT模块的底板组件1。外框2固定在底板11上，且外框2与底板11之间配合形成一个容纳腔(图中未示出)，覆铜陶瓷模块12设在该容纳腔内。第一螺钉31穿过第一外框安装孔102与外框2相连，且第二螺钉32穿过第二外框安装孔103与外框2相连。

根据本实用新型实施例的IGBT模块100，具有前述实施例中的底板组件1，覆铜陶瓷基板12设在外框2和底板11之间，外框2和底板11通过第一螺钉102和第二螺钉103固定，第一螺钉31穿过第一外框安装孔102，第二螺钉32穿过第二外框安装孔103。由此，使底板组件1与外框2稳定地连接在一起，提高了IGBT模块100的稳定性，而且还避免了底板组件1上的覆铜陶瓷基板12破损，提高了IGBT模块100的安全性。

下面参照附图详细描述本实用新型实施例中的汽车。

根据本实用新型实施例中的汽车，包括上述实施例中的IGBT模块100。

具体而言，IGBT模块100通过底板11上的模块安装孔101安装在散热器上，且模块安装孔101位于第一外框安装孔102和第二外框安装孔103的连线114的外侧(即如图1所示远离底板中心的部分)，由此，减少了因安装IGBT模块100产生的应力对IGBT模块100上的覆铜陶瓷基板12的影响，降低了覆铜陶瓷基板12断裂的风险，进而保证了汽车更稳定的工作。

下面参照附图简略描述本实用新型的一个具体实施例。

如图1至图3所示，IGBT模块100由底板组件1、外框2、第一螺钉31和第二螺钉32组成。其中底板组件1和外框2通过第一螺钉31和第二螺钉32连接，第一螺钉31和第二螺钉32分别穿过位于底板11上的第一外框安装孔102和第二外框安装孔103。IGBT的底板组件1由底板11和覆铜陶瓷基板12组成，底板11为矩形，底板11上还具有模块安装孔101，用来安装IGBT模块100和散热器(未示出)。第一外框安装孔102邻近底板11的一条长边设置，且第二外框安装孔103邻近底板11的一条短边设置，第一外框安装孔102和第二外框安装孔103的连线114与底板11上对应的长边和短边配合形成了一个三角形区域，IGBT模块100的模块安装孔101位于该三角形区域内。如图2所示，底板11和散热器通过螺栓固定时会产生机械应力，该机械应力可以被分解一部分到前述的三角形区域，由此，可以有效的减少覆铜陶瓷基板12所受的应力，降低了覆铜陶瓷基板12因机械应力而断裂的几率。此外，如图1所示，覆铜陶瓷基板12的角部具有缺口，由此，不仅提高了覆铜陶瓷基板12的结构强度，而且覆铜陶瓷基板12与第一安装孔102和第二安装孔103的连线114间隔开，使得覆铜陶瓷基板12避开了机械应力最大的位置，减少了覆铜陶瓷基板12所受机械应力，进一步降低了覆铜陶瓷基板12断裂的风险。

本实用新型根据安装时产生的机械应力的分布改进了底板11上用于连接外框的安装孔位置，并且对覆铜陶瓷基板12做了一些优化设计。底板11上用于和外框2连接的安装孔由每个角一个安装孔改为每个角两个安装孔，即如图1所示的第一外框安装孔102和第二外框安装孔103，第一外框安装孔102和第二外框安装孔位于底板11每个角部111的两侧。由此，如图3所示，可以将整个底板11两条对角线上的安装应力分散到四个角落的四条第一外框安装孔102和第二外框安装孔103的连线114上，可以有效减小应力对覆铜陶瓷基板12的影响。

本实用新型对第一外框安装孔102第二外框安装孔103的位置的优化同时，还将覆铜陶瓷基板12的对应角切掉，即外框每个角两个安装孔的连线对应的覆铜陶瓷基板12位置切掉一个角。由此，加强了覆铜陶瓷基板12的结构强度的同时也相应减小了覆铜陶瓷基板12所受的机械应力。

本实用新型结构中，外框2每个角由两个安装孔固定在底板上，此结构的模块在散热器上安装时，底板11的主要应力将分解一部分到第一外框安装孔102和第二外框安装孔103的连线114以外的区域(即如图1所示远离底板中心的部分)，可以有效的减小覆铜陶瓷基板12的应力。同时覆铜陶瓷基板12的受力角沿第一外框安装孔102和第二外框安装孔103的连线114方向切除也可以使覆铜陶瓷基板12避开机械应力最大的位置，降低覆铜陶瓷基板12断裂的风险。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种IGBT模块的底板组件，其特征在于，包括：

底板，所述底板为多边形形状，且所述底板的至少两个角部中的每一个上均形成有模块安装孔、第一外框安装孔和第二外框安装孔，所述模块安装孔设在所述第一外框安装孔和所述第二外框安装孔的连线的外侧；

覆铜陶瓷基板，所述覆铜陶瓷基板设在所述底板上，且所述覆铜陶瓷基板设在所述第一外框安装孔和所述第二外框安装孔连线的内侧。

2.根据权利要求1所述的IGBT模块的底板组件，其特征在于，所述第一外框安装孔和所述第二外框安装孔分别邻近所述底板上相邻的两条边设置，所述第一外框安装孔和所述第二外框安装孔的连线与该相邻的两条边配合形成一个三角形区域，所述模块安装孔位于该三角区域内。

3.根据权利要求1所述的IGBT模块的底板组件，其特征在于，所述底板中的每一个角部上均形成有所述模块安装孔、所述第一外框安装孔和所述第二外框安装孔。

4.根据权利要求1所述的IGBT模块的底板组件，其特征在于，所述底板的角部形成有倒圆角。

5.根据权利要求1所述的IGBT模块的底板组件，其特征在于，所述底板为矩形或正方形。

6.根据权利要求1所述的IGBT模块的底板组件，其特征在于，所述覆铜陶瓷基板为矩形，且所述覆铜陶瓷基板的角部具有缺口。

7.根据权利要求1所述的IGBT模块的底板组件，其特征在于，所述覆铜陶瓷基板为间隔布置在所述底板上的多个。

8.一种IGBT模块，其特征在于，包括：

底板组件，所述底板组件为根据权利要求1-7中任一项所述的IGBT模块的底板组件；

外框，所述外框固定在所述底板上，且所述覆铜陶瓷模块设在所述外框和所述底板配合形成的容纳腔内；

第一螺钉和第二螺钉，所述第一螺钉穿过所述第一外框安装孔与所述外框相连，且所述第二螺钉穿过所述第二外框安装孔与所述外框相连。

9.一种汽车，其特征在于，包括根据权利要求8所述的IGBT模块。