CN209880597U - 一种igbt组件模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种IGBT组件模块，包括多个IGBT元件、安装所述IGBT元件的安装基板、连接IGBT元件端子的连接基板，所述多个IGBT元件构成桥式电路的上桥和下桥，所述安装基板表面形成有第一线路、第二线路、与所述第一线路连接的第一连接柱、与所述第二线路连接的第二连接柱，所述上桥的IGBT元件底部的C极与安装基板表面的所述第一线路连接，所述下桥的IGBT元件底部的C极与所述第二线路连接，所述连接基板设置在所述安装基板上方，所述多个IGBT元件的E、G极向上延伸，与所述连接基板表面的线路连接。根据本实用新型的技术方案，具有结构简单，成本低等特点。

Description

一种IGBT组件模块

技术领域

本实用新型总体涉及电动车控制器领域，更具体地，涉及一种电动车控制器内部IGBT组件模块布置技术。

背景技术

现有的电动车采用电能驱动车辆行驶，一般不采用变速箱，而是通过改变电机的电压或电流来控制车辆行驶的速度。电机驱动控制器是电动汽车的关键零部件之一，与普通电机驱动控制器不同的是，电动汽车电机驱动控制器要求具有小体积、高功率，即具有高功率密度特点。驱动控制器大致可分为功率部分、驱动部分、控制部分三大系统。功率单元又具体包括功率开关器件。由于IGBT具有输出电流大、成本低、小体积等特点，常被采用为功率开关器件。

多个IGBT元件安装在一块基板上时，由于线路复杂难以在基板的一面上进行电路布置，常需要在基板的两面进行布置，需要穿孔，造成工艺复杂、成本高、体积大、以及性能不稳定等问题，且也不便于与外部的驱动电路连接。

实用新型内容

针对以上问题，本实用新型的目的在于克服现有技术中IGBT封装到一块基板上造成工艺复杂、成本高、体积大等缺陷，提供了一种IGBT组件模块。

根据本实用新型的技术方案，提供一种IGBT组件模块，包括多个IGBT元件、安装所述IGBT元件的安装基板、连接IGBT元件端子的连接基板，所述多个IGBT元件构成桥式电路的上桥和下桥，所述安装基板表面形成有第一线路、第二线路、与所述第一线路连接的第一连接柱、与所述第二线路连接的第二连接柱，所述多个IGBT元件封装在所述安装基板上，所述上桥的IGBT元件底部的C极与安装基板表面的所述第一线路连接，所述下桥的IGBT元件底部的C极与所述第二线路连接，所述连接基板设置在所述安装基板上方，所述多个IGBT元件的E、G极向上延伸，与所述连接基板表面的线路连接，所述连接基板的所述线路包括连接所述上桥的IGBT元件E极的第一E极连接线路、连接所述上桥的IGBT元件G极的第一G极连接线路、连接所述下桥的IGBT元件E极的第二E极连接线路、连接所述下桥的IGBT元件G极的第二G极连接线路，所述第一E极连接线路与所述第二连接柱连接，通过所述第二连接柱与所述第二线路联通，所述第一连接柱与所述连接基板连接，所述第一连接柱、所述第一E极连接线路、第一G极连接线路、第二E极连接线路、第二G极连接线路作为IGBT组件模块的端口分别用于与外部的驱动电路连接。

可选地，还包括第一导电板，所述第一导电板连接所述上桥的IGBT元件的E极，并且与所述第二连接柱相连。

可选地，所述第一导电板设置在所述安装基板和所述连接基板之间。

可选地，还包括第二导电板，所述第二导电板连接所述下桥的IGBT元件的E极。

可选地，所述第二导电板设置在所述安装基板和所述连接基板之间。

可选地，所述安装基板表面的第一线路、第二线路构成所述安装基板的连接层；所述安装基板还包括绝缘层、散热层；所述绝缘层位于所述连接层和所述散热层之间。

可选地，所述连接层为铜层，所述散热层为铝板。

可选地，所述连接基板为驱动连接板；所述驱动连接板上设置有所述驱动电路。

可选地，所述第一连接柱构成U+极，所述第二连接柱构成Vo极，所述第一G极连接线路构成上管驱动极U_DRV，所述第二E极连接线路构成U-极，所述第二G极连接线路构成下管驱动极D_DRV。

可选地，所述第一导电板构成Vo极。

可选地，所述第二导电板构成U-极。

可选地，所述第一连接柱和所述第二连接柱的材质均为铜。

本实用新型的优点在于：

1)根据本实用新型的技术方案，具有结构简单，成本低等特点；

2)根据本实用新型的技术方案，具有输出电流大、体积小等优点。

附图说明

图1示出了根据本实用新型的一个IGBT元件的立体示意图。

图2示出了根据本实用新型的电路结构原理图。

图3示出了根据本实用新型的一种实施方式的安装基板表面电路连接原理图。

图4示出了根据本实用新型的一种实施方式的连接基板上的电路连接原理图。

图5示出了根据本实用新型的一种IGBT组件模块的一种实施方式示意图。

图6示出了根据本实用新型的一种实施方式的安装基板表面示意图。

图7示出了根据本实用新型的一种实施方式的连接基板示意图。

图8示出了根据本实用新型的包括第一导电板和第二导电板的IGBT组件模块的一种实施方式示意图。

图9示出了根据本实用新型的第一导电板的一种实施方式示意图。

图10示出了根据本实用新型的第二导电板的一种实施方式示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，参考标号是指本实用新型中的组件、技术，以便本实用新型的优点和特征在适合的环境下实现能更易于被理解。下面的描述是对本实用新型权利要求的具体化，并且与权利要求相关的其它没有明确说明的具体实现也属于权利要求的范围。

图1示出了根据本实用新型的一个IGBT元件的立体示意图。

如图1所示，一个所述IGBT元件包括C极410、E极420、G极430三个连接端，所述C极410在所述IGBT元件的底部，所述E极420和所述G极430可以从所述IGBT元件的同一个或者不同侧面伸出。

根据本实用新型的一种实施方式，所述E极420和所述G极430可以为L型，有利于与其他部件连接或者插入其他部件，这样设置也可以缩小所述IGBT组件模块的体积。L型的一端与所述IGBT元件的侧面相连，另一端可以向上或者向下伸出。

所述C极410是集电极，所述G极430是栅极，所述E极420是发射极。

图2示出了根据本实用新型的电路结构原理图。

如图2所示，例如，所述IGBT元件可以包括2n个；2n个单管IGBT元件组成一个桥式电路，其连接关系可以如下：

所述2n个IGBT元件中的n个IGBT元件并联成上桥，其余n个IGBT元件并联成下桥。

所述上桥的n个IGBT元件分别为U1～Un，所述上桥的n个IGBT元件的C极分别为U1C～UnC，U1C～UnC并联桥臂正极成U+极，所述上桥的n个IGBT元件的E极分别为U1E～UnE。所述下桥的n个IGBT元件分别为D1～Dn，所述下桥的n个IGBT元件的C极分别为D1C～DnC，所述下桥的n个IGBT元件的E极分别为D1E～DnE。D1C～DnC并联且与所述上桥的U1E～UnE相连接成为输出端Vo极；D1E～DnE并联成桥臂负极U-极。

图3示出了根据本实用新型的一种实施方式的安装基板表面电路连接原理图。

如图3所示，根据本实用新型的一种实施方式，在图2所示的电路原理的基础上，在安装基板的表面可以形成两个线路，一个线路可以是将所述上桥的n个IGBT元件的n个C极U1C～UnC并联成U+极；另一个线路可以是将所述下桥的n个IGBT元件的n个C极D1C～DnC并联成D+极。

根据本实用新型的一种实施方式，所述U+极与所述D+极可以分别焊接有铜柱子，以形成U+铜柱子和D+铜柱子。所述U+铜柱子和所述D+铜柱子可以与所述安装基板通过焊接等方式进行连接。

图4示出了根据本实用新型的一种实施方式的连接基板上的电路连接原理图。

根据本实用新型的一种实施方式，在图2所示的电路原理的基础上，在连接基板上可以形成如图4所示的电路连接图。如图4所示，所述U+铜柱子和所述D+铜柱子可以通过焊接等方式与所述连接基板相连。所述U+铜柱子在所述连接基板上形成U+连接端。所述D+铜柱子与上桥的U1E～UnE在所述连接基板上相连接形成输出端Vo极连接端。例如，可以先将所述U1E～UnE通过焊接等方式连接成一体，再与所述D+铜柱子连接成一个整体，合并成为所述Vo极连接端。所述下桥的n个IGBT元件的E极D1E～DnE在所述连接基板上可以连接形成U-极连接端。所述D1E～DnE可以通过焊接等方式进行连接。这样，在所述连接基板上便有了U+、Vo、U-三个桥臂连接端。

根据本实用新型的一种实施方式，所述上桥的n个IGBT元件的G极分别为U1G～UnG，所述U1G～UnG在所述连接基板上连接为上管驱动极U_DRV；所述下桥的n个IGBT元件的G极分别为D1G～DnG，所述D1G～DnG在所述连接基板上连接为下管驱动极D_DRV。所述U_DRV与所述D_DRV还可以通过连接柱或者焊接等方式分别与所述连接基板连接。

这样，所述连接基板上就形成了U+极、Vo极、U-极、上管驱动极U_DRV、下管驱动极D_DRV这五个连接端子，因此，IGBT桥臂并联门极驱动电路就可以很方便的在连接基板上实现。

根据本实用新型的技术方案，下面结合图5～图6对一种实施方式进行具体说明：

图5示出了根据本实用新型的一种IGBT组件模块的一种实施方式示意图。图6示出了根据本实用新型的一种实施方式的安装基板表面示意图。图7示出了根据本实用新型的一种实施方式的连接基板示意图。

如图5所示，提供一种IGBT组件模块，可以包括多个IGBT元件110、安装所述IGBT元件的安装基板120、连接IGBT元件端子的连接基板130，所述连接基板130可以设置在所述安装基板120上方，所述多个IGBT元件110的E、G极向上延伸，与所述连接基板130表面的线路连接。所述多个IGBT元件110构成桥式电路的上桥111和下桥112。

所述IGBT元件是绝缘栅双极型晶体管，具有高输入阻抗、低导通压降、驱动功率小而饱和压降低等特点。所述IGBT元件包括位于所述IGBT元件底部的C极，以及从相同或者不同侧面伸出的E极和G极连接端。所述连接基板130设置在所述安装基板120上方，是指所述连接基板130和所述安装基板120之间具有一定间隔，至于所述连接基板130的相对位置是在所述安装基板120的上方、下方、还是侧方不做限定。所述桥式电路是指一种具有“桥”式结构的整流电路。在本实用新型中，所述桥式电路包括上桥和下桥两部分组成。在本实施方式中，所有IGBT元件的E极和G极可以均向上延伸，与所述连接基板130连接；同一个IGBT元件的E极和G极可以从所述IGBT元件的同一或者不同侧面伸出。

如图6所示，所述安装基板120表面可以形成有第一线路210、第二线路220、以及与所述第一线路210连接的第一连接柱140、与所述第二线路220连接的第二连接柱150，所述多个IGBT元件110可以安装在所述安装基板120上，其中所述上桥的IGBT元件111底部的C极可以与安装基板120表面的所述第一线路210连接，所述下桥的IGBT元件112底部的C极可以与所述第二线路220连接。

所述第一线路210和所述第二线路220不连接。所述第一线路210可以将所述上桥的所有IGBT元件的C极连接在一起。所述第二线路220可以将所述下桥的所有IGBT元件的C极连接在一起。该连接方式也适用于C极不在底部的IGBT元件。所述第一连接柱140和所述第二连接柱150的材质可以均为铜，以起到导电的作用。所述第一连接柱140可以通过焊接等方式与所述安装基板120相连。

根据本实用新型的一种实施方式，所述安装基板120表面的第一线路210、第二线路220可以构成所述安装基板120的连接层，也可以是在所述安装基板120表面的连接层上通过刻印形成的线路。所述安装基板120还可以包括绝缘层、散热层；所述绝缘层位于所述连接层和所述散热层之间。所述绝缘层起到隔离所述连接层和所述散热层的作用，防止电路短路。

根据本实用新型的一种实施方式，所述连接层可以为铜层，所述散热层可以为铝板。所述铝板可以起到支撑和导热的作用，所述铜层是可以用于连接所述IGBT元件并起到电路连接的作用。所述IGBT元件的C极与所述安装基板的铜层可以通过焊接等方式进行连接。

如图7所示，所述连接基板130的所述线路可以包括连接所述上桥的IGBT元件111E极的第一E极连接线路310、连接所述上桥的IGBT元件111G极的第一G极连接线路320、连接所述下桥的IGBT元件112E极的第二E极连接线路330、连接所述下桥的IGBT元件112G极的第二G极连接线路340，所述第一E极连接线路310可以在所述连接基板130上与所述第二连接柱150连接，通过所述第二连接柱150与所述第二线路220联通。

所述连接基板130可以是一种单面电路板，也可以是一种双面电路板。所述连接基板130上的第一E极连接线路310、第一G极连接线路320、第二E极连接线路330、第二G极连接线路340互不相连。所述第一E极连接线路310可以将所述上桥的所有IGBT元件的E极连接在一起，所述第一G极连接线路320可以将所述上桥的所有IGBT元件的G极连接在一起，所述第二E极连接线路330可以将所述下桥的所有IGBT元件的E极连接在一起，所述第二G极连接线路340可以将所述下桥的所有IGBT元件的G极连接在一起。

所述第一连接柱140和所述第二连接柱150可以均与所述连接基板130通过焊接等方式进行连接。所述第二连接柱150的一端可以与所述安装基板120上的第二线路220连接，另一端可以与所述连接基板130上的第一E极连接线路310相连。所述第一连接柱140的一端可以与所述安装基板120上的第一线路210相连，另一端可以与所述连接基板130相连并作为一个端口，且不与所述连接基板130上的其他线路相连。

所述第一连接柱140、所述第二连接柱150、第一G极连接线路320、第二E极连接线路330、第二G极连接线路340可以作为IGBT组件模块的端口分别用于与外部的驱动电路连接。例如，所述第一连接柱140可以构成U+极，所述第二连接柱150可以构成Vo极，所述第一G极连接线路320可以构成上管驱动极U_DRV，所述第二E极连接线路330可以构成U-极，所述第二G极连接线路340可以构成下管驱动极D_DRV。

根据本实用新型的一种实施方式，所述连接基板130可以为驱动连接板；所述驱动连接板130上设置有所述驱动电路。这样，就可以很方便的在所述驱动连接板上实现IGBT桥式并联门极驱动电路的连接和驱动。

图8示出了根据本实用新型的包括第一导电板和第二导电板的IGBT组件模块的一种实施方式示意图。

如图8所示，还可以包括第一导电板710，所述第一导电板710连接所述上桥的IGBT元件111的E极420，并且与所述第二连接柱150相连。以实现所述上桥的IGBT元件111的E极420和所述第二连接柱150的联通。所述第一导电板710可以设置在所述安装基板120和所述连接基板130之间。

所述第一导电板710可以通过焊接、螺丝固定等方式与所述第二连接柱150相连接。所述第二连接柱150可以与所述连接基板130相连也可以不与所述连接基板130相连。所述第一导电板710可以为铜板或者其他可实现导电和连接功能的材质。所述第一导电板710也可以直接设置在所述连接基板130的可实现相同线路连接作用的连接层上，此处所述相同线路连接作用即为连接所述第一E极连接线路和所述第二连接柱。所述上桥的IGBT元件111的E极420既与所述第一导电板710相连，也与所述连接基板130相连。所述第一导电板可以直接构成Vo极。从而即可以实现大电流导通，也没有影响所述连接基板130上的驱动信号传输等。同时实现了信号传输和增强导电能力的功能。

根据本实用新型的一种实施方式，还可以包括第二导电板720，所述第二导电板720连接所述下桥的IGBT元件112的E极420，以连接所述下桥的IGBT元件的E极。所述第二导电板720可以设置在所述安装基板120和所述连接基板130之间。

所述第二导电板720可以为铜板或者其他可实现导电和连接功能的材质。所述第二导电板720也可以直接设置在所述连接基板130的可实现相同线路连接作用的连接层上，此处所述相同线路连接即为所述第二E极连接线路。所述下桥的IGBT元件112的E极420既与所述第二导电板720相连，也与所述连接基板130相连。所述第二导电板可以直接构成U-极。从而即可以实现大电流导通，也没有影响所述连接基板130上的驱动信号传输等。同时实现了信号传输和增强导电能力的功能。

图8示出了所述第一导电板710和所述第二导电板720同时设置的一种实施方式，也可以仅设置所述第一导电板710，或者可以仅设置所述第二导电板720。

图9示出了根据本实用新型的第一导电板的一种实施方式示意图。

如图9所示，所述第一导电板710上连接所述上桥的IGBT元件111的E极420，并且与所述第二连接柱150相连。所述第一导电板710上可以开有第一导电板小孔711，以使所述上桥的IGBT元件111的G极430可以从所述第一导电板小孔711中穿出，不与所述第一导电板710接触，而直接与所述连接基板130相连，从而不影响所述连接基板130上正常的驱动信号传输等功能。这仅是所述第一导电板710的一种实施方式，而不是对所述第一导电板710的结构的限制，凡是可以实现本实用新型所述的第一导电板710的功能的其他结构变形均在本实用新型的保护范围之内。

图10示出了根据本实用新型的第二导电板的一种实施方式示意图。

如图10所示，所述第二导电板720上连接所述下桥的IGBT元件112的E极420。所述第二导电板720上可以开有第二导电板小孔721，以使所述下桥的IGBT元件112的G极430可以从所述第二导电板小孔721中穿出，不与所述第二导电板720接触，而直接与所述连接基板130相连，从而不影响所述连接基板130上正常的驱动信号传输等功能。这仅是所述第二导电板720的一种实施方式，而不是对所述第二导电板720的结构的限制，凡是可以实现本实用新型所述的第二导电板720的功能的其他结构变形均在本实用新型的保护范围之内。

本实用新型的优点在于：

1)根据本实用新型的技术方案，具有结构简单，成本低等特点。通过两块板的设置，可以避免复杂的电路工艺，从而降低生产成本，保证组件结构和性能的稳定性。

2)根据本实用新型的技术方案，具有输出电流大、体积小等优点。通过对IGBT管脚的弯折设计，可以减小组件体积，有利于封装，适应性强。通过第一导电板和/或第二导电板的设计，可以实现大电流导通，避免了由于连接基板铜层薄可能导致的发热和线路烧断等现象。

3)通过与驱动连接板连接在一起，可以很方便的实现IGBT桥式并联门极驱动电路的连接和驱动。既减小了整个组件的空间体积，又很好的实现了驱动功能。

应该注意的是，上述实施例对本实用新型进行说明而不是对本实用新型进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。

Claims (10)

1.一种IGBT组件模块，其特征在于，包括多个IGBT元件、安装所述IGBT元件的安装基板、连接IGBT元件端子的连接基板，所述多个IGBT元件构成桥式电路的上桥和下桥，

所述安装基板表面形成有第一线路、第二线路、与所述第一线路连接的第一连接柱、与所述第二线路连接的第二连接柱，

所述多个IGBT元件封装在所述安装基板上，所述上桥的IGBT元件底部的C极与安装基板表面的所述第一线路连接，所述下桥的IGBT元件底部的C极与所述第二线路连接，

所述连接基板设置在所述安装基板上方，所述多个IGBT元件的E、G极向上延伸，与所述连接基板表面的线路连接，

所述连接基板的所述线路包括连接所述上桥的IGBT元件E极的第一E极连接线路、连接所述上桥的IGBT元件G极的第一G极连接线路、连接所述下桥的IGBT元件E极的第二E极连接线路、连接所述下桥的IGBT元件G极的第二G极连接线路，

所述第一E极连接线路与所述第二连接柱连接，通过所述第二连接柱与所述第二线路联通，

所述第一连接柱与所述连接基板连接，

所述第一连接柱、所述第一E极连接线路、第一G极连接线路、第二E极连接线路、第二G极连接线路作为IGBT组件模块的端口分别用于与外部的驱动电路连接。

2.根据权利要求1所述的IGBT组件模块，其特征在于，还包括第一导电板，

所述第一导电板连接所述上桥的IGBT元件的E极，并且与所述第二连接柱相连。

3.根据权利要求2所述的IGBT组件模块，其特征在于，

所述第一导电板设置在所述安装基板和所述连接基板之间。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的IGBT组件模块，其特征在于，还包括第二导电板，

所述第二导电板连接所述下桥的IGBT元件的E极。

5.根据权利要求4所述的IGBT组件模块，其特征在于，

所述第二导电板设置在所述安装基板和所述连接基板之间。

6.根据权利要求1所述的IGBT组件模块，其特征在于，

所述安装基板表面的第一线路、第二线路构成所述安装基板的连接层；

所述安装基板还包括绝缘层、散热层；

所述绝缘层位于所述连接层和所述散热层之间。

7.根据权利要求6所述的IGBT组件模块，其特征在于，

所述连接层为铜层，所述散热层为铝板。

8.根据权利要求1所述的IGBT组件模块，其特征在于，

所述连接基板为驱动连接板；

所述驱动连接板上设置有所述驱动电路。

9.根据权利要求1所述的IGBT组件模块，其特征在于，

所述第一连接柱构成U+极，所述第二连接柱构成Vo极，所述第一G极连接线路构成上管驱动极U_DRV，所述第二E极连接线路构成U-极，所述第二G极连接线路构成下管驱动极D_DRV。

10.根据权利要求2所述的IGBT组件模块，其特征在于，

所述第一导电板构成Vo极。