一种压接式igbt子模组和igbt模块封装结构的制作方法
【专利摘要】本发明的实施例提供一种压接式IGBT子模组和IGBT模块封装结构，涉及电力技术领域，能够降低因IGBT子模组个数较多时因弹簧针接触不良而造成的失效概率。IGBT子模组，包括：IGBT芯片；发射极钼片，所述发射极钼片的一面与所述IGBT芯片的发射极的部分相接触；集电极钼片，所述集电极钼片的一面与所述IGBT芯片的集电极接触；栅极连接件，所述栅极连接件的一端为自由端，并与所述IGBT芯片的栅极接触；定位件，用于固定所述IGBT芯片、所述发射极钼片、所述集电极钼片和所述栅极连接件；所述栅极连接件的另一端固定连接于所述IGBT模块封装结构的PCB电路板上。
【专利说明】
一种压接式IGBT子模组和IGBT模块封装结构
技术领域
[0001 ]本发明的实施例涉及电力技术领域，尤其涉及一种压接式IGBT子模组和IGBT模块封装结构。
【背景技术】
[0002]现有的压接型IGBT(英文全称，InsulatedGate Bipolar Transisitor，中文:绝缘栅双极型晶体管)封装结构通常根据芯片来划分成多个单元称为子单元或子模组。典型的IGBT模块封装结构如图1和图2所示，包括多个子模组I，一个PCB电路板2 (英文全称，Printed Circuit Board，中文:印制电路板)以及外壳3等部分，夕卜壳3包括顶壳31、中环32和底壳33，其中顶壳31连接各子模组的集电极，底壳32连接各个子模组的发射极，栅极通过弹簧针4和PCB电路板连接，再通过PCB电路板上的电路汇集到栅极引出线5。
[0003]IGBT子模组典型结构如图3所示，一般包括IGBT芯片11，塑料定位件12，发射极钼片13和集电极钼片14，弹簧针4可以和子模组集成，也可以从外部安装。图4展示了现有的压接IGBT模块内部栅极连接方式。
[0004]现有压接型IGBT模块的典型封装结构采用了独立的子模组，各IGBT子模组的栅极通过弹簧针连接到PCB板上，通过PCB板汇集后连接到模块外面。采用这种方法使得弹簧针两头分别和IGBT芯片的栅极以及PCB板连接，也就是说每个IGBT芯片栅极通过弹簧针连接至IJPCB板要经过两个触点，当IGBT子模组个数较多时因弹簧针接触不良而造成的失效概率增加很多。
【发明内容】
[0005]本发明的实施例提供一种压接式IGBT子模组和IGBT模块封装结构，能够降低因IGBT子模组个数较多时因弹簧针接触不良而造成的失效概率。
[0006]第一方面，提供一种压接式IGBT子模组，封装于IGBT模块封装结构中，包括:
[0007]IGBT芯片，所述IGBT芯片包括两面，其中所述IGBT的发射极与栅极位于同一面，所述IGBT芯片的集电极位于另一面；
[0008]发射极钼片，所述发射极钼片的一面与所述IGBT芯片的发射极的部分相接触；
[0009]集电极钼片，所述集电极钼片的一面与所述IGBT芯片的集电极接触；
[0010]栅极连接件，所述栅极连接件的一端为自由端，并与所述IGBT芯片的栅极接触；
[0011]定位件，用于固定所述IGBT芯片、所述发射极钼片、所述集电极钼片和所述栅极连接件；
[0012]所述栅极连接件的另一端固定连接于所述IGBT模块封装结构的PCB电路板上。
[0013]可选的，所述定位件上设置有第一孔洞、第二孔洞和第三孔洞，所述第一孔洞的底端与所述第二孔洞的顶端连通，所述第一孔洞的底端与所述第三孔洞的顶端连通；
[0014]所述第一孔洞用于容纳所述集电极钼片以及所述IGBT芯片、所述第二孔洞用于容纳所述发射极钼片，所述第三孔洞用于容纳所述栅极连接件。
[0015]可选的，所述栅极连接件为弹簧针，其中所述弹簧针的一端包含可伸缩针头，所述可伸缩针头与所述IGBT芯片的栅极接触，所述弹簧针的另一端固定连接于所述IGBT模块封装结构的PCB电路板上。
[0016]第二方面，提供一种IGBT模块封装结构，上述第一方面提供的压接式IGBT子模组；
[0017]壳体，所述壳体包括顶壳、中环和底壳，所述顶壳和底壳的边缘分别与所述中环的上下开口接合，所述顶壳与所述集电极钼片的另一面接触；
[0018]多个发射极凸台，所述发射极凸台设置于所述壳体的底壳上，所述发射极凸台与所述发射极钼片的另一面接触；
[0019]PCB电路板，所述PCB电路板设置于多个所述发射极凸台之间的间隙内，所述PCB电路板上设置有互联电路，其中栅极连接件的另一端与所述互联电路电连接。
[0020]可选的，所述中环的上开口设置有第一法兰结构，所述第一法兰结构用于固定所述顶壳；
[0021]所述中环的下开口设置有第二法兰结构，所述第二法兰结构用于固定所述底壳。
[0022]可选的，所述第一法兰结构和所述第二法兰结构为导电材料，并且所述第一法兰结构上设置有集电极引脚;所述第二法兰结构上设置有发射极引脚。
[0023]可选的，所述中环的侧壁上设置有通孔，所述通孔中镶嵌有栅极引脚，其中所述栅极引脚与所述互联电路电连接。
[0024]可选的，所述中环的材料为绝缘材料。
[0025]可选的，所述顶壳和底壳为铜。
[0026]本发明的实施例提供一种压接式IGBT子模组和IGBT模块封装结构，IGBT子模组包括IGBT芯片、发射极钼片、集电极钼片、栅极连接件和定位件，其中IGBT芯片包括两面，IGBT的发射极与栅极位于同一面，所述IGBT芯片的集电极位于另一面；发射极钼片的一面与IGBT芯片的发射极的部分相接触;集电极钼片的一面与IGBT芯片的集电极接触;栅极连接件的一端为自由端，并与IGBT芯片的栅极接触;定位件，用于固定IGBT芯片、发射极钼片、集电极钼片和栅极连接件;栅极连接件的另一端固定连接于IGBT模块封装结构的PCB电路板上，当IGBT子模组个数较多时，由于栅极连接件的另一端固定连接于IGBT模块封装结构的PCB电路板上，仅另一端做为自由端与IGBT芯片的栅极接触，使得每个IGBT芯片栅极通过栅极连接件连接到PCB板只经过一个触点，可靠性得到大幅提高。
[0027]此外，栅极连接件通常作为IGBT子模组的一个零件，这样会使得子模组的设计制作更为复杂，如果栅极连接件不和IGBT子模组结合，则IGBT模块封装结构装配时需将栅极连接件一个个分别安装，操作变得复杂。本发明将栅极连接件和PCB电路板预先固定连接，使得栅极连接件和PCB电路板作为一个整体部件。这不但使得IGBT芯片的栅极连接结构得到简化，同时安装操作也变得方便。
【附图说明】
[0028]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0029]图1为现有技术提供的一种IGBT模块封装结构的截面结构示意图；
[0030]图2为现有技术提供的一种IGBT模块封装结构的爆炸图；
[0031 ]图3为现有技术提供的一种压接式IGBT子模组的结构示意图；
[0032]图4为现有技术提供的一种压接式IGBT子模组的爆炸图；
[0033]图5为现有技术提供的一种压接式IGBT子模组的内部连接方式示意图；
[0034]图6为本发明的实施例提供一种IGBT模块封装结构的爆炸图；
[0035]图7为本发明的实施例提供的一种压接式IGBT子模组的栅极连接件与PCB电路板的装配结构示意图；
[0036]图8为本发明的实施例提供的一种压接式IGBT子模组的结构示意图图；
[0037]图9为本发明的实施例提供的一种压接式IGBT子模组的内部连接方式示意图。
[0038]附图标记:
[0039]IGBT 子模组-1 I;
[0040]IGBT 芯片-111;
[0041 ]发射极钼片-112;
[0042]集电极钼片-113;
[0043]栅极连接件-114;
[0044]定位件-115;
[0045]壳体-12;
[0046]顶壳-121;
[0047]中环-122;
[0048]底壳-123;
[0049]多个发射极凸台-13;
[0050]PCB 电路板-14;
[0051 ]第一法兰结构-Π ；
[0052]第二法兰结构-f2;
[0053]集电极引脚-Pl;
[0054]发射极引脚-P2;
[0055]栅极引脚-P3;
[0056]第一孔洞-hi;
[0057]第二孔洞-h2;
[0058]第三孔洞-h3;
[0059]通孔-h4。
【具体实施方式】
[0060]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0061]在现有技术中，压接型IGBT模块的典型封装结构采用了独立的子模组，各IGBT子模组的栅极通过弹簧针连接到PCB板上，通过PCB板汇集后连接到模块外面。采用这种方法使得弹簧针两头分别和IGBT芯片的栅极以及PCB板连接，也就是说每个IGBT芯片栅极通过弹簧针连接到PCB板要经过两个触点，当IGBT子模组个数较多时因弹簧针接触不良而造成的失效概率增加很多。为避免上述问题发生，本发明的实施例提供的压接式IGBT子模组中栅极连接件的一端为自由端，并与IGBT芯片的栅极接触;栅极连接件的另一端固定连接于IGBT模块封装结构的PCB电路板上，当IGBT子模组个数较多时，由于栅极连接件的另一端固定连接于IGBT模块封装结构的PCB电路板上，仅另一端做为自由端与IGBT芯片的栅极接触，使得每个IGBT芯片栅极通过栅极连接件连接到PCB板只经过一个触点，可靠性得到大幅提尚O
[0062]具体的，参照图6所示，本发明的实施例提供了一种IGBT模块封装结构的爆炸图，包括IGBT子模组11、壳体12、多个发射极凸台13、PCB电路板14;
[0063]参照图8、9所示，IGBT子模组11，封装于IGBT模块封装结构中，包括:
[0064]IGBT芯片111，所述IGBT芯片111包括两面，其中IGBT的发射极与栅极位于同一面，述IGBT芯片111的集电极位于另一面；
[0065]发射极钼片112，所述发射极钼片112的一面与所述IGBT芯片111的发射极的部分相接触；
[0066]集电极钼片113，所述集电极钼片113的一面与所述IGBT芯片111的集电极接触；
[0067]栅极连接件114，所述栅极连接件114的一端为自由端，并与所述IGBT芯片111的栅极接触；
[0068]定位件115，用于固定所述IGBT芯片111、所述发射极钼片112、所述集电极钼片113和所述栅极连接件114;
[0069]如图7所示，栅极连接件114的另一端固定连接于所述IGBT模块封装结构的PCB电路板14上。示例性的，栅极连接件114的另一端采用焊接方式固定连接于所述IGBT模块封装结构的PCB电路板14上。
[0070]壳体12，所述壳体12包括顶壳121、中环122和底壳123，所述顶壳121和底壳123的边缘分别与所述中环122的上下开口接合，所述顶壳121与所述集电极钼片113的另一面接触；
[0071]多个发射极凸台13，所述发射极凸台13设置于所述壳体12的底壳123上，所述发射极凸台13与所述发射极钼片112的另一面接触；
[0072]PCB电路板14，所述PCB电路板14设置于多个所述发射极凸台13之间的间隙内，所述PCB电路板14上设置有互联电路，其中栅极连接件114的另一端与所述互联电路电连接。
[0073]本发明的实施例提供一种压接式IGBT子模组和IGBT模块封装结构，IGBT子模组包括IGBT芯片、发射极钼片、集电极钼片、栅极连接件和定位件，其中IGBT芯片包括两面，IGBT的发射极与栅极位于同一面，所述IGBT芯片的集电极位于另一面；发射极钼片的一面与IGBT芯片的发射极的部分相接触;集电极钼片的一面与IGBT芯片的集电极接触;栅极连接件的一端为自由端，并与IGBT芯片的栅极接触;定位件，用于固定IGBT芯片、发射极钼片、集电极钼片和栅极连接件;栅极连接件的另一端固定连接于IGBT模块封装结构的PCB电路板上，当IGBT子模组个数较多时，由于栅极连接件的另一端固定连接于IGBT模块封装结构的PCB电路板上，仅另一端做为自由端与IGBT芯片的栅极接触，使得每个IGBT芯片栅极通过栅极连接件连接到PCB板只经过一个触点，可靠性得到大幅提高。
[0074]此外，栅极连接件通常作为IGBT子模组的一个零件，这样会使得子模组的设计制作更为复杂，如果栅极连接件不和IGBT子模组结合，则IGBT模块封装结构装配时需将栅极连接件一个个分别安装，操作变得复杂。本发明将栅极连接件和PCB电路板预先固定连接，使得栅极连接件和PCB电路板作为一个整体部件。这不但使得IGBT芯片的栅极连接结构得到简化，同时安装操作也变得方便。
[0075]此外参照8所示，所述定位件115上设置有第一孔洞hl、第二孔洞h2和第三孔洞h3，所述第一孔洞hi的底端与所述第二孔洞h2的顶端连通，所述第一孔洞hi的底端与所述第三孔洞h3的顶端连通；
[0076]所述第一孔洞hi用于容纳所述集电极钼片113以及所述IGBT芯片111、所述第二孔洞h2用于容纳所述发射极钼片112，所述第三孔洞h3用于容纳所述栅极连接件114。
[0077]示例性的，所述栅极连接件114为弹簧针，其中所述弹簧针的一端包含可伸缩针头，所述可伸缩针头与所述IGBT芯片的栅极接触，所述弹簧针的另一端固定连接于所述IGBT模块封装结构的PCB电路板14上。
[0078]其中，如图6所示，所述中环122的上开口设置有第一法兰结构fl，所述第一法兰结构fl用于固定所述顶壳121;所述中环122的下开口设置有第二法兰结构f2，所述第二法兰结构f2用于固定所述底壳123。所述第一法兰结构fl和所述第二法兰结构f2为导电材料，并且所述第一法兰结构fl上设置有集电极引脚Pl;所述第二法兰结构f2上设置有发射极引脚P2。所述顶壳121和底壳123为铜。
[0079]所述中环122的侧壁上设置有通孔h4(图中未示出)，所述通孔h4中镶嵌有栅极引脚P3，其中所述栅极引脚P3与所述互联电路电连接。所述中环122的材料为绝缘材料。
[0080]以上所述，仅为本发明的【具体实施方式】，但本发明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发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
【主权项】
1.一种压接式IGBT子模组，封装于IGBT模块封装结构中，其特征在于，包括: IGBT芯片，所述IGBT芯片包括两面，其中所述IGBT的发射极与栅极位于同一面，所述IGBT芯片的集电极位于另一面； 发射极钼片，所述发射极钼片的一面与所述IGBT芯片的发射极的部分相接触； 集电极钼片，所述集电极钼片的一面与所述IGBT芯片的集电极接触； 栅极连接件，所述栅极连接件的一端为自由端，并与所述IGBT芯片的栅极接触； 定位件，用于固定所述IGBT芯片、所述发射极钼片、所述集电极钼片和所述栅极连接件； 所述栅极连接件的另一端固定连接于所述IGBT模块封装结构的PCB电路板上。2.根据权利要求1所述的压接式IGBT子模组，其特征在于， 所述定位件上设置有第一孔洞、第二孔洞和第三孔洞，所述第一孔洞的底端与所述第二孔洞的顶端连通，所述第一孔洞的底端与所述第三孔洞的顶端连通； 所述第一孔洞用于容纳所述集电极钼片以及所述IGBT芯片、所述第二孔洞用于容纳所述发射极钼片，所述第三孔洞用于容纳所述栅极连接件。3.根据权利要求1所述的压接式IGBT子模组，其特征在于，所述栅极连接件为弹簧针，其中所述弹簧针的一端包含可伸缩针头，所述可伸缩针头与所述IGBT芯片的栅极接触，所述弹簧针的另一端固定连接于所述IGBT模块封装结构的PCB电路板上。4.根据权利要求1所述的压接式IGBT子模组，其特征在于，所述栅极连接件的另一端采用焊接方式固定连接于所述IGBT模块封装结构的PCB电路板上。5.一种IGBT模块封装结构，其特征在于，包括权利要求1-4任一项所述的压接式IGBT子模组； 壳体，所述壳体包括顶壳、中环和底壳，所述顶壳和底壳的边缘分别与所述中环的上下开口接合，所述顶壳与所述集电极钼片的另一面接触； 多个发射极凸台，所述发射极凸台设置于所述壳体的底壳上，所述发射极凸台与所述发射极钼片的另一面接触； PCB电路板，所述PCB电路板设置于多个所述发射极凸台之间的间隙内，所述PCB电路板上设置有互联电路，其中栅极连接件的另一端与所述互联电路电连接。6.根据权利要求5所述的IGBT模块封装结构，其特征在于，所述中环的上开口设置有第一法兰结构，所述第一法兰结构用于固定所述顶壳； 所述中环的下开口设置有第二法兰结构，所述第二法兰结构用于固定所述底壳。7.根据权利要求6所述的IGBT模块封装结构，其特征在于，所述第一法兰结构和所述第二法兰结构为导电材料，并且所述第一法兰结构上设置有集电极引脚;所述第二法兰结构上设置有发射极引脚。8.根据权利要求5所述的IGBT模块封装结构，其特征在于，所述中环的侧壁上设置有通孔，所述通孔中镶嵌有栅极引脚，其中所述栅极引脚与所述互联电路电连接。9.根据权利要求5所述的IGBT模块封装结构，其特征在于，所述中环的材料为绝缘材料。10.根据权利要求5所述的IGBT模块封装结构，其特征在于，所述顶壳和底壳为铜。
【文档编号】H01L29/739GK105957888SQ201610494974
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年6月27日
【发明人】陈俊, 黎小林, 许树楷, 李继鲁, 窦泽春, 刘国友, 彭勇殿, 肖红秀
【申请人】中国南方电网有限责任公司电网技术研究中心, 株洲中车时代电气股份有限公司