CN220829953U - 一种单管igbt功率模组及电焊机 - Google Patents

一种单管igbt功率模组及电焊机 Download PDF

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杨晓杰
李嘉永
程丹
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Abstract

本实用新型公开了一种单管I GBT功率模组及电焊机,包括绝缘基板以及至少一个单管I GBT元件,所述绝缘基板的正面设置有导电线路层以及导热层,所述绝缘基板的背面设置有散热件,所述单管I GBT元件包括I GBT本体以及与所述I GBT本体连接的引脚组件,所述I GBT本体设置在所述导热层上,所述引脚组件与所述导电线路层电连接,I GBT本体紧贴于导热层,I GBT本体的热量可以传导至导热层,再由导热层传导至绝缘基板,绝缘基板具有较大的散热面积,可以先进行散热,绝缘基板能够使得散热件与单管I GBT元件和导电线路层之间绝缘隔离,同时还能将热量传导至散热件上,提高散热效率,本设计结构紧凑,具有良好的散热能力。

Description

一种单管IGBT功率模组及电焊机
技术领域
本实用新型涉及电子器件技术领域,特别涉及一种单管IGBT功率模组及电焊机。
背景技术
在电焊机中,逆变电路通常由多个IGBT元件构成,其中,IGBT元件有多种,例如IGBT封装模块以及单管IGBT,IGBT封装模块相当于一个壳体内封装有多个IGBT,虽然具有使用简单,安装方便等优点,但是由于需要考虑多个IGBT之间爬电距离等参数,需要设置足够的安置空间,导致存在IGBT的热阻增大、反应延时增加、损耗增大等问题。
而单管IGBT则是一个壳体内只封装一个IGBT,单管IGBT内部结构紧凑,但是以往使用单管IGBT时,需要考虑散热问题,单管IGBT需要紧贴金属散热件来辅助散热,金属散热件导电,因此需要在单管IGBT与金属散热件之间设置绝缘材料,但是设置绝缘材料又会导致散热效果下降,特别应用于电焊机等设备中,应用于高压环境,单管IGBT发热量大,以往结构难以适配。
实用新型内容
本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此,本实用新型提出一种单管IGBT功率模组及电焊机,结构紧凑,具有良好的散热能力。
根据本实用新型的第一方面实施例的一种单管IGBT功率模组,包括:绝缘基板,所述绝缘基板的正面设置有导电线路层以及导热层,所述绝缘基板的背面设置有散热件;至少一个单管IGBT元件,所述单管IGBT元件包括IGBT本体以及与所述IGBT本体连接的引脚组件,所述IGBT本体设置在所述导热层上,所述引脚组件与所述导电线路层电连接。
根据本实用新型实施例的一种单管IGBT功率模组,至少具有如下有益效果:
本实用新型单管IGBT功率模组,导电线路层以及导热层均设置在绝缘基板,绝缘基板面积较大,单管IGBT元件的引脚组件与导电线路层电连接,而后可以通过导电线路层与其他的电子元件电连接,而IGBT本体紧贴于导热层,IGBT本体的热量可以传导至导热层,再由导热层传导至绝缘基板,绝缘基板具有较大的散热面积,可以先进行散热,同时,绝缘基板的背部还设置有散热件,绝缘基板能够使得散热件与单管IGBT元件和导电线路层之间绝缘隔离,同时还能将热量传导至散热件上,提高散热效率,本设计结构紧凑,具有良好的散热能力。
根据本实用新型的一些实施例,所述导电线路层包括多条连通线路,所述引脚组件包括多个引脚件,所述引脚件至少与其中一条所述连通线路电连接。
根据本实用新型的一些实施例,所述导热层导电,其中一条所述连通线路与所述导热层相互连通。
根据本实用新型的一些实施例,所述导热层和所述导电线路层均为同一种金属或者合金材料构成。
根据本实用新型的一些实施例,所述散热件由金属或者合金材料构成。
根据本实用新型的一些实施例,所述IGBT本体朝向所述导热层的投影位于所述导热层内。
根据本实用新型的一些实施例,所述单管IGBT元件有四个并且分别为第一单管IGBT元件、第二单管IGBT元件、第三单管IGBT元件以及第四单管IGBT元件,所述导热层有四个并且四个所述导热层相互绝缘隔离,所述第一单管IGBT元件、第二单管IGBT元件、第三单管IGBT元件以及第四单管IGBT元件中的IGBT本体一一对应地设置在所述导热层上,所述导电线路层包括第一连通线路、第二连通线路、第三连通线路、第四连通线路以及四个第五连通线路,所述第一单管IGBT元件、第二单管IGBT元件、第三单管IGBT元件以及第四单管IGBT元件中的所述引脚组件均包括栅极引脚、漏极引脚以及源极引脚,其中,所述第一单管IGBT元件和第二单管IGBT元件的所述漏极引脚均与所述第一连通线路电连接,所述第一单管IGBT元件的所述源极引脚和所述第三单管IGBT元件的所述漏极引脚均与所述第二连通线路电连接,所述第二单管IGBT元件的所述源极引脚和所述第四单管IGBT元件的漏极引脚均与所述第三连通线路电连接,所述第三单管IGBT元件的所述源极引脚和所述第四单管IGBT元件的所述源极引脚与所述第四连通线路电连接,并且所述第一单管IGBT元件、第二单管IGBT元件、第三单管IGBT元件以及第四单管IGBT元件的所述栅极引脚一一对应地与所述第五连通线路电连接。
根据本实用新型的一些实施例,所述绝缘基板为陶瓷基板。
根据本实用新型的一些实施例,所述单管IGBT元件包括基壳、一个半导体开关管以及一个二极管;所述半导体开关管和所述二极管封装于所述基壳内。
根据本实用新型第二方面实施例的电焊机,包括上述任一实施例公开的单管IGBT功率模组。
根据本实用新型实施例的电焊机,至少具有如下有益效果:
本实用新型电焊机,采用以上实施例公开的单管IGBT功率模组,单管IGBT功率模组的导电线路层以及导热层均设置在绝缘基板,绝缘基板面积较大,单管IGBT元件的引脚组件与导电线路层电连接,而后可以通过导电线路层与其他的电子元件电连接,而IGBT本体紧贴于导热层,IGBT本体的热量可以传导至导热层,再由导热层传导至绝缘基板,绝缘基板具有较大的散热面积,可以先进行散热,同时,绝缘基板的背部还设置有散热件,绝缘基板能够使得散热件与单管IGBT元件和导电线路层之间绝缘隔离,同时还能将热量传导至散热件上,提高散热效率,从而使得电焊机散热效果良好,驱动运行更加稳定可靠。
本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解,其中:
图1为本实用新型IGBT功率模组其中一种实施例的俯视图;
图2为本实用新型IGBT功率模组其中一种实施例的截面A-A的剖视图;
图3为本实用新型IGBT功率模组另一种实施例的俯视图;
图4为本实用新型IGBT功率模组另一种实施例的电路原理图。
附图标记:
绝缘基板100;单管IGBT元件200;IGBT本体210;引脚组件220;栅极引脚221;漏极引脚222;源极引脚223;第一单管IGBT元件300;第二单管IGBT元件400;第三单管IGBT元件500;第四单管IGBT元件600;导电线路层700;第一连通线路710;第二连通线路720;第三连通线路730;第四连通线路740;第五连通线路750;导热层800;散热件900。
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,仅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,涉及到方位描述,例如术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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。
在本实用新型的描述中,若干的含义是一个或者多个,多个的含义是两个以上,大于、小于、超过等理解为不包括本数,以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的,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或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
本实用新型的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;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。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
如图1-4所示,根据本实用新型的第一方面实施例的一种单管IGBT功率模组,包括绝缘基板100以及至少一个单管IGBT元件200,所述绝缘基板100的正面设置有导电线路层700以及导热层800,所述绝缘基板100的背面设置有散热件900,所述单管IGBT元件200包括IGBT本体210以及与所述IGBT本体210连接的引脚组件220,所述IGBT本体210设置在所述导热层800上,所述引脚组件220与所述导电线路层700电连接。
在本实用新型的一些实施例中,所述绝缘基板100为陶瓷基板,也可以选用树脂材料或者其他绝缘材料制成的板件。
在本实用新型的一些实施例中,所述单管IGBT元件200通常包括基壳、一个半导体开关管和一个二极管,所述半导体开关管和所述二极管封装于所述基壳内,一个基壳内仅设置一个半导体开关管和一个二极管,封装紧凑,绝缘隔离性能较好。
本实用新型单管IGBT功率模组,导电线路层700以及导热层800均设置在绝缘基板100,绝缘基板100面积较大,单管IGBT元件200的引脚组件220与导电线路层700电连接,而后可以通过导电线路层700与其他的电子元件电连接,而IGBT本体210紧贴于导热层800,IGBT本体210的热量可以传导至导热层800,再由导热层800传导至绝缘基板100,绝缘基板100具有较大的散热面积,可以先进行散热,同时,绝缘基板100的背部还设置有散热件900,绝缘基板100能够使得散热件900与单管IGBT元件200和导电线路层700之间绝缘隔离,同时还能将热量传导至散热件900上,提高散热效率,本设计结构紧凑,具有良好的散热能力。
在本实用新型的一些实施例中,所述导电线路层700包括多条连通线路,所述引脚组件220包括多个引脚件,所述引脚件至少与其中一条所述连通线路电连接。
部分的连通线路之间可以相互连通,也可以相互绝缘,引脚件可以选择性地与相应的连通线路电连接。
在本实用新型的一些实施例中,所述导热层800导电,其中一条所述连通线路与所述导热层800相互连通。
例如,连接IGBT本体210的源极的引脚件可以与和导热层800连通的导热层800连接,解决共地的问题。
在本实用新型的一些实施例中,所述导热层800和所述导电线路层700均为同一种金属或者合金材料构成,例如,可以选用铜、锡、银等金属或者合金材料。
具体地,可以选用PCB板作为绝缘基板100、导电线路层700、导热层800的组合,相当于绝缘基板100为PCB板上的基板,而导电线路层700和导热层800均可以是PCB板上的铜箔层,IGBT本体210直接利用铜箔层将热量传导至PCB板上。
在本实用新型的一些实施例中,所述散热件900由金属或者合金材料构成,例如,可以选用铝、铁等金属或者合金材料。
在本实用新型的一些实施例中,所述IGBT本体210朝向所述导热层800的投影位于所述导热层800内,由此,IGBT本体210的底面完全落于导热层800上,IGBT本体210发出热量可以通过IGBT本体210的底面传导至导热层800,接触面积足够大,导热效率更高。
其中,如图1、2所示,单管IGBT功率模组可以仅有一个单管IGBT元件200设置在一个绝缘基板100上,也可以有多个单管IGBT元件200设置在一个绝缘基板100。
在本实用新型的一些实施例中,如图3、4所示,所述单管IGBT元件200有四个并且分别为第一单管IGBT元件300、第二单管IGBT元件400、第三单管IGBT元件500以及第四单管IGBT元件600,所述导热层800有四个并且四个所述导热层800相互绝缘隔离,所述第一单管IGBT元件300、第二单管IGBT元件400、第三单管IGBT元件500以及第四单管IGBT元件600中的IGBT本体210一一对应地设置在所述导热层800上,所述导电线路层700包括第一连通线路710、第二连通线路720、第三连通线路730、第四连通线路740以及四个第五连通线路750,所述第一单管IGBT元件300、第二单管IGBT元件400、第三单管IGBT元件500以及第四单管IGBT元件600中的所述引脚组件220均包括栅极引脚221、漏极引脚222以及源极引脚223,其中,所述第一单管IGBT元件300和第二单管IGBT元件400的所述漏极引脚222均与所述第一连通线路710电连接,所述第一单管IGBT元件300的所述源极引脚223和所述第三单管IGBT元件500的所述漏极引脚222均与所述第二连通线路720电连接,所述第二单管IGBT元件400的所述源极引脚223和所述第四单管IGBT元件600的漏极引脚222均与所述第三连通线路730电连接,所述第三单管IGBT元件500的所述源极引脚223和所述第四单管IGBT元件600的所述源极引脚223与所述第四连通线路740电连接,并且所述第一单管IGBT元件300、第二单管IGBT元件400、第三单管IGBT元件500以及第四单管IGBT元件600的所述栅极引脚221一一对应地与所述第五连通线路750电连接。
根据本实用新型第二方面实施例的电焊机,包括上述任一实施例公开的单管IGBT功率模组。
本实用新型电焊机,采用以上实施例公开的单管IGBT功率模组,单管IGBT功率模组的导电线路层700以及导热层800均设置在绝缘基板100,绝缘基板100面积较大,单管IGBT元件200的引脚组件220与导电线路层700电连接,而后可以通过导电线路层700与其他的电子元件电连接,而IGBT本体210紧贴于导热层800,IGBT本体210的热量可以传导至导热层800,再由导热层800传导至绝缘基板100,绝缘基板100具有较大的散热面积,可以先进行散热,同时,绝缘基板100的背部还设置有散热件900,绝缘基板100能够使得散热件900与单管IGBT元件200和导电线路层700之间绝缘隔离,同时还能将热量传导至散热件900上,提高散热效率,从而使得电焊机散热效果良好,驱动运行更加稳定可靠。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例,本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本实用新型的原理和宗旨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,本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种单管IGBT功率模组,其特征在于,包括:
绝缘基板,所述绝缘基板的正面设置有导电线路层以及导热层,所述绝缘基板的背面设置有散热件;
至少一个单管I GBT元件,所述单管I GBT元件包括I GBT本体以及与所述I GBT本体连接的引脚组件,所述I GBT本体设置在所述导热层上,所述引脚组件与所述导电线路层电连接。
2.根据权利要求1所述的一种单管IGBT功率模组,其特征在于:所述导电线路层包括多条连通线路,所述引脚组件包括多个引脚件,所述引脚件至少与其中一条所述连通线路电连接。
3.根据权利要求2所述的一种单管IGBT功率模组,其特征在于:所述导热层导电,其中一条所述连通线路与所述导热层相互连通。
4.根据权利要求3所述的一种单管IGBT功率模组,其特征在于:所述导热层和所述导电线路层均为同一种金属或者合金材料构成。
5.根据权利要求1所述的一种单管IGBT功率模组,其特征在于:所述散热件由金属或者合金材料构成。
6.根据权利要求1所述的一种单管IGBT功率模组,其特征在于:所述I GBT本体朝向所述导热层的投影位于所述导热层内。
7.根据权利要求1所述的一种单管IGBT功率模组,其特征在于:所述单管I GBT元件有四个并且分别为第一单管I GBT元件、第二单管I GBT元件、第三单管I GBT元件以及第四单管I GBT元件,所述导热层有四个并且四个所述导热层相互绝缘隔离,所述第一单管I GBT元件、第二单管I GBT元件、第三单管I GBT元件以及第四单管I GBT元件中的I GBT本体一一对应地设置在所述导热层上,所述导电线路层包括第一连通线路、第二连通线路、第三连通线路、第四连通线路以及四个第五连通线路,所述第一单管I GBT元件、第二单管I GBT元件、第三单管I GBT元件以及第四单管I GBT元件中的所述引脚组件均包括栅极引脚、漏极引脚以及源极引脚,其中,所述第一单管I GBT元件和第二单管I GBT元件的所述漏极引脚均与所述第一连通线路电连接,所述第一单管I GBT元件的所述源极引脚和所述第三单管IGBT元件的所述漏极引脚均与所述第二连通线路电连接,所述第二单管I GBT元件的所述源极引脚和所述第四单管I GBT元件的漏极引脚均与所述第三连通线路电连接,所述第三单管I GBT元件的所述源极引脚和所述第四单管I GBT元件的所述源极引脚与所述第四连通线路电连接,并且所述第一单管I GBT元件、第二单管I GBT元件、第三单管I GBT元件以及第四单管I GBT元件的所述栅极引脚一一对应地与所述第五连通线路电连接。
8.根据权利要求1所述的一种单管IGBT功率模组,其特征在于:所述绝缘基板为陶瓷基板。
9.根据权利要求1所述的一种单管IGBT功率模组,其特征在于:所述单管I GBT元件包括基壳、一个半导体开关管以及一个二极管;所述半导体开关管和所述二极管封装于所述基壳内。
10.一种电焊机,其特征在于,包括权利要求1-9任意一项所述的一种单管IGBT功率模组。
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