CN206931600U - 一种压接式igbt模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种压接式IGBT模块，涉及电力电子技术领域，用于提高压接式IGBT模块的生产效率。所述压接式IGBT模块包括壳体，壳体上设有发射极和集电极；发射极和集电极之间设有至少一个IGBT子单元，且发射极面向IGBT子单元的表面设置PCB板，PCB板与IGBT子单元的栅极连接；发射极开设有引线柱容置通孔，引线柱容置通孔内设置栅极引线柱，且引线柱容置通孔与栅极引线柱绝缘；栅极引线柱靠近PCB板的一端与PCB板连接，栅极引线柱远离PCB板的一端悬空在引线柱容置通孔内。本实用新型提供的压接式IGBT模块用于半导体集成。

Description

一种压接式IGBT模块

技术领域

本实用新型涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种压接式IGBT模块。

背景技术

绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，简称为IGBT)模块，是指将至少一个IGBT子单元以及与IGBT子单元连接的印刷电路板(Printed CircuitBoard，简称PCB)封装在壳体内，而形成的模块块半导体产品。在现有各类型的IGBT模块中，压接式IGBT模块最为常见。

目前，为了方便外部控制电路与压接式IGBT模块实现接线连接，通常在压接式IGBT模块的壳体的侧壁上设置栅极引线，栅极引线位于壳体内的一端与PCB板的一侧边沿连接，栅极引线位于壳体外的一端焊接栅极接线端，这样位于壳体内部各IGBT子单元的栅极，在通过PCB板上的覆铜线路连接汇总后，通过栅极引线与栅极接线端连接。因此，当需要将外部控制电路与压接式IGBT模块中各IGBT子单元的栅极连接时，将外部控制电路与栅极接线端连接即可。

然而，由于压接式IGBT模块一般采用冷压焊接封装工艺进行封装，当栅极接线端设置在壳体的侧壁外时，栅极接线端容易与用于封装压接式IGBT模块的封装模具产生干涉，导致封装模具只能采用开口模，也就是将封装模具中与栅极接线端对应的下模具拆分为两个子模具，并且在与栅极接线端对应的子模具上预留栅极接线端容置腔，使得封装模具的结构较为复杂，导致压接式IGBT模块的封装制作也较为复杂，不利于提高压接式IGBT模块的生产效率。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种压接式IGBT模块，用于提高压接式IGBT模块的生产效率。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种压接式IGBT模块，包括壳体，壳体上设有发射极和集电极；发射极和集电极之间设有至少一个IGBT子单元，且发射极面向IGBT子单元的表面设置PCB板，PCB板与IGBT子单元的栅极连接；

发射极开设有引线柱容置通孔，引线柱容置通孔内设置栅极引线柱，且引线柱容置通孔与栅极引线柱绝缘；

栅极引线柱靠近PCB板的一端与PCB板连接，栅极引线柱远离PCB板的一端悬空在引线柱容置通孔内。

与现有技术相比，本实用新型提供的压接式IGBT模块，具有如下有益效果：

本实用新型提供的压接式IGBT模块，在发射极上开设引线柱容置通孔，在引线柱容置通孔内绝缘设置栅极引线柱，通过将栅极引线柱靠近PCB板的一端与PCB板连接，PCB板与IGBT子单元的栅极连接，以及将栅极引线柱远离PCB板的一端悬空在引线柱容置通孔内，使得在需要将外部控制电路与压接式IGBT模块中各IGBT子单元的栅极连接时，将外部控制电路与栅极引线柱的悬空端连接即可，而无需在压接式IGBT模块中壳体的侧壁外设置栅极接线端。

因此，当本实用新型提供的压接式IGBT模块在采用冷压焊接封装工艺进行封装时，其栅极引线柱远离PCB板的一端悬空在引线柱容置通孔内，即栅极引线柱用于与外部控制电路连接的一端并未伸出发射极，能够避免栅极引线柱与封装压接式IGBT模块的封装模具产生干涉，使得封装模具中与栅极引线柱对应的模具无需拆分为子模具，简化了封装模具的结构，有利于降低封装模具的生产成本，而且，也方便对压接式IGBT模块进行封装制作，有利于提高压接式IGBT模块的生产效率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例提供的压接式IGBT模块的剖视结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的压接式IGBT模块的组装流程图；

图3为本实用新型实施例提供的IGBT子单元的剖视结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的PCB板的结构示意图一；

图5为本实用新型实施例提供的PCB板的结构示意图二；

图6为本实用新型实施例提供的FRD子单元的剖视结构示意图。

附图标记：

1-壳体， 12-发射极，

13-集电极， 2-IGBT子单元，

20-IGBT绝缘框体， 21-IGBT芯片，

22-IGBT发射极钼片， 23-IGBT集电极钼片，

24-栅极， 25-栅极弹簧针，

3-PCB板， 30-绝缘基板，

31-覆铜线路， 4-栅极引线柱，

5-栅极绝缘子， 6-FRD子单元，

60-FRD绝缘框体， 61--FRD芯片，

62-FRD发射极钼片， 63-FRD集电极钼片。

具体实施方式

为便于理解，下面结合说明书附图，对本实用新型实施例提供的压接式IGBT模块进行详细描述。

请参阅图1-图3，本实用新型实施例提供的压接式IGBT模块包括壳体1，壳体1上设有发射极12和集电极13；发射极12和集电极13之间设有至少一个IGBT子单元2，且发射极12面向IGBT子单元2的表面设置PCB板3，PCB板3与IGBT子单元2的栅极24连接；

发射极12开设有引线柱容置通孔，引线柱容置通孔内设置栅极引线柱4，且引线柱容置通孔与栅极引线柱4绝缘；

栅极引线柱4靠近PCB板3的一端与PCB板3连接，栅极引线柱4远离PCB板3的一端悬空在引线柱容置通孔内。

在本实用新型实施例提供的压接式IGBT模块中，壳体1一般为绝缘壳体，比如陶瓷壳体；而发射极12和集电极13多为铜电极。而且，通常将发射极12和集电极13相对设置在壳体1的两端，即发射极12设在壳体1的底端，集电极13设在壳体1的顶板。

本实用新型实施例提供的压接式IGBT模块在发射极12上开设引线柱容置通孔，在引线柱容置通孔内绝缘设置栅极引线柱4，比如在引线柱容置通孔的内壁与栅极引线柱4之间设置栅极绝缘子5；然后，通过将栅极引线柱4靠近PCB板3的一端与PCB板3连接，PCB板3与IGBT子单元2的栅极24连接，以及将栅极引线柱4远离PCB板3的一端悬空在引线柱容置通孔内，使得在需要将外部控制电路与压接式IGBT模块中各IGBT子单元的栅极连接时，将外部控制电路与栅极引线柱4的悬空端连接即可，而无需在压接式IGBT模块中壳体的侧壁外设置栅极接线端。

因此，当本实用新型实施例提供的压接式IGBT模块在采用冷压焊接封装工艺进行封装时，压接式IGBT模块中栅极引线柱4远离PCB板3的一端悬空在引线柱容置通孔内，即栅极引线柱4用于与外部控制电路连接的一端不伸出发射极12的底面，能够避免栅极引线柱4与封装压接式IGBT模块的封装模具产生干涉，使得封装模具中与栅极引线柱4对应的模具无需拆分为子模具，简化了封装模具的结构，有利于降低封装模具的生产成本，而且，也方便对压接式IGBT模块进行封装制作，有利于提高压接式IGBT模块的生产效率。

需要说明的是，请继续参阅图1和图3，在上述实施例提供的压接式IGBT模块中，IGBT子单元2通常包括IGBT绝缘框体20，以及设置在IGBT绝缘框体20内的IGBT芯片21；IGBT芯片21的顶面设置IGBT集电极钼片23，且IGBT集电极钼片23与集电极13连接；IGBT芯片21的底面分别设置IGBT发射极钼片22和栅极24，且IGBT发射极钼片22与发射极12连接，而栅极24通过栅极弹簧针25与PCB板3连接。

值得一提的是，请参阅图2和图6，由于快速恢复二极管(Fast Recovery Diode，简称为FRD)子单元6的结构与IGBT子单元2的结构相似，上述实施例提供的压接式IGBT模块，也可以在发射极12和集电极13之间设置至少一个FRD子单元6。FRD子单元6的结构详见图6，FRD子单元6通常包括FRD绝缘框体60，以及设置在FRD绝缘框体60内的FRD芯片61；FRD芯片61的顶面设置FRD集电极钼片63，且FRD集电极钼片63与集电极13连接；FRD芯片61的底面分别设置FRD发射极钼片62，且FRD发射极钼片62与发射极12连接。可见，与IGBT子单元2的结构相比，FRD子单元6中不设置栅极，即FRD子单元6不与PCB板3连接。

可以理解的是，请参阅图4和图5，上述实施例中，PCB板3包括绝缘基板30，以及设置在绝缘基板30上的覆铜线路31。通常，绝缘基板30设在发射极12面向IGBT子单元2的表面，而覆铜线路31匹配各IGBT子单元2的栅极24形成，用于将各IGBT子单元2的栅极24连接汇总。示例性的，当IGBT子单元2的设置个数为一个时，PCB板3的结构如图4所示；而当IGBT子单元2的设置个数为多个时，PCB板3的结构如图5所示，在PCB板3的对称中心设置栅极汇总覆铜线路，且在栅极汇总覆铜线路的两侧对称设置多个栅极引出覆铜线路，每个栅极引出覆铜线路的一端与栅极汇总覆铜线路连接，另一端与对应IGBT子单元2的栅极24连接。

需要补充的是，请继续参阅图1，上述实施例中，IGBT子单元2的栅极24通过栅极弹簧针25与PCB板3连接，是指栅极弹簧针25与PCB板3的覆铜线路31接触；而栅极引线柱4靠近PCB板3的一端与PCB板3连接，是指栅极引线柱4靠近PCB板3的一端与PCB板3的覆铜线路31焊接在一起。

值得一提的是，请继续参阅图1，在本实用新型实施例提供的压接式IGBT模块中，引线柱容置通孔在发射极12的具体开设位置，可以由本领域技术人员根据实际需要自行选定。

示例性的，本实施例将PCB板3的几何中心与发射极12的几何中心正对设置，然后将引线柱容置通孔开设在发射极12的几何中心；这样，绝缘设置在引线柱容置通孔内的栅极引线柱4，能够与PCB板3中位于其几何中心的栅极汇总覆铜线路连接，简化PCB板3中覆铜线路31的走线设计，且确保各IGBT子单元2的栅极电流路径接近一致，避免压接式IGBT模块内部的杂散电参数分布不均，从而改善压接式IGBT模块整体的动态开关性能。

为了方便进行栅极引线柱4和PCB板3中覆铜线路31的焊接，请继续参阅图2，在上述实施例中，预先将栅极引线柱4与栅极绝缘子5烧结在一起，然后将栅极绝缘子5与发射极12的引线柱容置通孔烧结在一起，使得栅极引线柱4与发射极12所在的壳体1形成一体结构，从而提高栅极引线柱4和PCB板3中覆铜线路31的焊接稳定性，以确保焊接品质。

值得注意的是，当本实用新型实施例提供的压接式IGBT模块采用如上结构时，本实用新型实施例提供的压接式IGBT模块的组装顺序与现有不同。请继续参阅图1-图4，压接式IGBT模块的组装步骤包括：

S1，提供设有发射极12的壳体1，在发射极12上开设引线柱容置通孔，在引线柱容置通孔中预烧结栅极绝缘子5，在栅极绝缘子5中预烧结栅极引线柱4；

S2，在发射极12的表面安装PCB板3，将栅极引线柱4靠近PCB板3的一端与PCB板3的覆铜线路31焊接在一起；

S3，在发射极12上安装IGBT子单元2和/或FRD子单元6,使得IGBT子单元2的IGBT发射极钼片22和/或FRD子单元6的FRD发射极钼片62，与发射极12连接，使得IGBT子单元2的栅极24通过栅极弹簧针25和PCB板3的覆铜线路连接；

S4，在IGBT子单元2和/或FRD子单元6上安装集电极13，使得IGBT子单元2的IGBT集电极钼片23和/或FRD子单元6的FRD集电极钼片63，与集电极13连接，然后，采用冷压焊接的方法将集电极12和壳体1焊接在一起，构成压接式IGBT模块。

在本说明书的描述中，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。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种压接式IGBT模块，包括壳体，所述壳体上设有发射极和集电极；所述发射极和所述集电极之间设有至少一个IGBT子单元，且所述发射极面向所述IGBT子单元的表面设置PCB板，所述PCB板与所述IGBT子单元的栅极连接；其特征在于，

所述发射极开设有引线柱容置通孔，所述引线柱容置通孔内设置栅极引线柱，且所述引线柱容置通孔与所述栅极引线柱绝缘；

所述栅极引线柱靠近所述PCB板的一端与所述PCB板连接，所述栅极引线柱远离所述PCB板的一端悬空在所述引线柱容置通孔内。

2.根据权利要求1所述的压接式IGBT模块，其特征在于，所述PCB板的几何中心与所述发射极的几何中心正对，所述引线柱容置通孔开设在所述发射极的几何中心。

3.根据权利要求1所述的压接式IGBT模块，其特征在于，所述栅极引线柱与所述引线柱容置通孔之间设有栅极绝缘子。

4.根据权利要求3所述的压接式IGBT模块，其特征在于，所述栅极引线柱与所述栅极绝缘子烧结在一起，所述栅极绝缘子与所述引线柱容置通孔烧结在一起。

5.根据权利要求1所述的压接式IGBT模块，其特征在于，所述IGBT子单元包括绝缘框体，以及设置在所述绝缘框体内的IGBT芯片；所述IGBT芯片的顶面设置集电极钼片，所述IGBT芯片的底面分别设置发射极钼片和栅极；其中，

所述集电极钼片与所述集电极连接，所述发射极钼片与所述发射极连接，所述栅极通过栅极弹簧针与所述PCB板连接。

6.根据权利要求5所述的压接式IGBT模块，其特征在于，

所述栅极弹簧针与所述PCB板的覆铜线路接触；

所述栅极引线柱靠近所述PCB板的一端与所述PCB板的覆铜线路焊接在一起。

7.根据权利要求1所述的压接式IGBT模块，其特征在于，所述壳体为陶瓷壳体。

8.根据权利要求1-7任一项所述的压接式IGBT模块，其特征在于，所述发射极和所述集电极均为铜电极。