一种挖槽型igbt模块底板及igbt模块的制作方法
【专利摘要】一种挖槽型IGBT模块底板，其呈弧形，所述挖槽型IGBT模块底板的焊接面表面设有将底板的焊接面分割成多个小区块的至少两条挖槽，所述挖槽型IGBT模块底板与若干用以焊接IGBT芯片的基板连接，所述挖槽设于挖槽型IGBT模块底板焊接面表面与所述相邻基板之间的间隔中线对应的位置。本发明通过在弧形底板的焊接面表面进行挖槽设计，以此将底板的焊接面挖槽分割成几小区块，如此设置，模块安装时，模块底板焊接面由于有挖槽存在，在安装状态下，可进一步降低模块底板的应力，增大模块底板和散热器的有效接触面积，提高模块散热能力和可靠性。
【专利说明】一种挖槽型IGBT模块底板及IGBT模块
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体【技术领域】，尤其涉及一种挖槽型IGBT模块底板。
【背景技术】
[0002]绝缘栅双极型晶体管(InsulatedGate Bipolar Transistor,全文简称 IGBT)具有高频率、高电压、大电流、尤其是容易开通和关断的性能特点，是国际上公认的电力电子技术第三次革命的最具代表性的产品，至今已经发展到第六代，商业化已发展到第五代。
[0003]绝缘栅双极型晶体管模块主要应用在变频器的主回路逆变器及一切逆变电路，SPDC/AC变换中。当今以IGBT模块为代表的新型电力电子器件是高频电力电子线路和控制系统的核心开关元器件，现已广泛应用于电力机车、高压输变电、电动汽车、伺服控制器、UPS、开关电源、斩波电源等领域，市场前景非常好。
[0004]而IGBT模块作为电力电子系统的核心器件，它的性能参数直接决定着电力电子系统的性能和可靠性。IGBT模块底板作为模块内部芯片散热的主要通道，是IGBT模块的主要组件之一，对模块的散热性能和可靠性有着重要的影响，因此，在IGBT模块封装制造过程中，对底板的设计不断进行新材料、新技术的研究和应用，以提升IGBT模块的散热性能和可靠性。
[0005]如图1至图3所示，目前现有技术中，IGBT模块底板大多采用铜、铝、铝碳化硅三种材料制作而成，底板结构设计大多采用平板型底板和弧形底板设计。弧形底板与平板型底板相比，在模块安装状态下，增大了模块底板与散热器的有效接触面积，降低了模块底板应力，可提高模块的散热能力和可靠性。但相对来讲，在模块安装状态下，模块底板上还是有应力存在，该应力会影响模块的散热能力和可靠性，因此进一步优化底板结构设计，降低安装状态下模块底板应力，确保模块的可靠性，是IGBT模块封装技术发展的方向之一。
[0006]因此，针对上述技术问题，有必要提供一种具有改良结构的挖槽型IGBT模块底板，以克服上述缺陷。
【发明内容】
[0007]有鉴于此，本发明的目的在于提供一种挖槽型IGBT模块底板，该挖槽型IGBT模块底板可进一步降低模块安装状态下底板应力，增大模块底板和散热器的有效接触面积，提高模块散热能力和可靠性。
[0008]为实现上述目的，本发明提供如下技术方案:
[0009]一种挖槽型IGBT模块底板，其呈弧形，所述挖槽型IGBT模块底板的焊接面表面设有将底板的焊接面分割成多个小区块的至少两条挖槽，所述挖槽型IGBT模块底板与若干用以焊接IGBT芯片的基板连接，所述挖槽设于挖槽型IGBT模块底板焊接面表面与所述相邻基板之间的间隔中线对应的位置。
[0010]优选的，在上述挖槽型IGBT模块底板中，所述挖槽相互之间交错设置。
[0011]优选的，在上述挖槽型IGBT模块底板中，所述挖槽型IGBT模块底板的上下表面相互平行。
[0012]一种IGBT模块，其包括弧形底板、焊接于弧形底板上的若干基板、设置于基板上的IGBT芯片，所述弧形底板的焊接面表面设有将弧形底板的焊接面分割成多个小区块的至少两条挖槽，所述挖槽设于挖槽型IGBT模块底板焊接面表面与所述相邻基板之间的间隔中线对应的位置。
[0013]优选的，在上述IGBT模块中，所述挖槽相互之间交错设置。
[0014]优选的，在上述IGBT模块中，所述弧形底板的上下表面相互平行。
[0015]从上述技术方案可以看出，本发明实施例的挖槽型IGBT模块底板通过在弧形底板的焊接面表面进行挖槽设计，具体是在现有弧形底板的焊接面表面沿基板间隔中线进行挖槽，以此将底板的焊接面挖槽分割成几小区块，如此设置，模块安装时，模块底板焊接面由于有挖槽存在，在安装状态下，可进一步降低模块底板的应力，增大模块底板和散热器的有效接触面积，提高模块散热能力和可靠性。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]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，下面描述中的有关本发明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。
[0017]图1是现有技术中一种具有平板型IGBT模块底板的IGBT模块的部分示意图；
[0018]图2是现有技术中一种具有弧形IGBT |旲块底板的IGBT |旲块的部分不意图；
[0019]图3是图2中弧形IGBT模块底板的结构示意图；
[0020]图4是本发明挖槽型IGBT模块底板的结构示意图；
[0021]图5是本发明挖槽型IGBT模块底板上有四块基板时挖槽的位置示意图；
[0022]图6是本发明挖槽型IGBT模块底板上有六块基板时挖槽的位置示意图。
【具体实施方式】
[0023]本发明公开了一种挖槽型IGBT模块底板，该挖槽型IGBT模块底板可进一步降低模块安装状态下底板应力，增大模块底板和散热器的有效接触面积，提高模块散热能力和
可靠性。
[0024]该挖槽型IGBT模块底板，其呈弧形，所述挖槽型IGBT模块底板的焊接面表面设有将底板的焊接面分割成多个小区块的至少两条挖槽，所述挖槽型IGBT模块底板与若干用以焊接IGBT芯片的基板连接，所述挖槽设于挖槽型IGBT模块底板焊接面表面与所述相邻基板之间的间隔中线对应的位置。
[0025]进一步的，所述挖槽相互之间交错设置。
[0026]进一步的，所述挖槽型IGBT模块底板的上下表面相互平行。
[0027]本发明还公开了一种IGBT模块，其包括弧形底板、焊接于弧形底板上的若干基板、设置于基板上的IGBT芯片，所述弧形底板的焊接面表面设有将弧形底板的焊接面分割成多个小区块的至少两条挖槽，所述挖槽设于挖槽型IGBT模块底板焊接面表面与所述相邻基板之间的间隔中线对应的位置。[0028]进一步的，所述挖槽相互之间交错设置。
[0029]进一步的，所述弧形底板的上下表面相互平行。
[0030]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详细的描述，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的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。
[0031]如图4所示，本发明公开的挖槽型IGBT模块底板10呈弧形。所述挖槽型IGBT模块底板10的焊接面表面设有将底板的焊接面分割成多个小区块的至少两条挖槽20。所述挖槽型IGBT模块底板10与若干用以焊接IGBT芯片的基板30连接，所述挖槽20设于挖槽型IGBT模块底板10焊接面表面与所述相邻基板30之间的间隔中线40对应的位置。
[0032]挖槽型IGBT模块底板10结构设计，具体需要根据底板制作材质、底板的面积和厚度等的不同，对挖槽20的深度、宽度及挖槽20形状进行优化。为了保证底板应有的机械强度，挖槽20不能太深。因基板30间的距离有限，挖槽20也不能过宽。挖槽20形状的选取则主要从应力均匀性方面考虑。建议使用“U”形挖槽，但具体挖槽20尺寸需综合考虑确定，在此不做具体限定。
[0033]结合如图3及图4所示，本发明与现有弧形底板结构不同的是，在现有弧形底板的焊接面表面进行挖槽设计，具体是在弧形底板焊接面表面沿基板间隔中线进行挖槽，将底板的焊接面挖槽分割成几小区块。这样，模块安装时，模块底板焊接面由于有挖槽20的存在，在安装状态下，可进一步降低模块底板的应力，增大模块底板和散热器的有效接触面积，提高模块散热能力和可靠性。
[0034]本发明设计的挖槽型IGBT模块底板10为上下表面相互平行的弧形底板结构。
[0035]从图中可以看出，本发明实施例的所述两条挖槽20相互之间交错设置。当然，在其他实施方式中，并不一定要设置成交错的形式。
[0036]本发明公开的IGBT模块，其包括弧形底板、焊接于弧形底板上的若干基板、设置于基板上的IGBT芯片。所述弧形底板的焊接面表面设有将弧形底板的焊接面分割成多个小区块的至少两条挖槽。所述挖槽设于挖槽型IGBT模块底板焊接面表面与所述相邻基板之间的间隔中线对应的位置。所述挖槽相互之间交错设置。
[0037]本发明设计的IGBT模块中的弧形底板为上下表面相互平行的弧形底板结构。
[0038]如图5及图6所不，图5及图6为带有基板位置不意的新底板结构的二视图。图5显示了底板上有四块基板时挖槽的位置。图6显示了底板上有六块基板时挖槽的位置，对于含更多或更少基板的底板，挖槽位置可以此类推。
[0039]为了说明挖槽型IGBT模块底板10结构在模块安装状态下能进一步减小底板应力，分别对现有的弧形底板和挖槽型底板在同等安装力矩条件下的应力分布进行仿真，仿真时采用如下结构:
[0040]对底板通过螺钉紧固在散热器上这一状态建立几何模型，一边采用现有的弧形底板结构(如图3所示)，另一边则采用本发明设计的挖槽型底板结构(如图4所示)。
[0041]采用如上几何模型仿真模块安装状态下底板应力的分布状况，在相同仿真条件下，现有技术中的底板结构与本发明的底板结构的应力分布状况是:
[0042]现有技术中的底板结构在基板焊接区域的应力大小在95822?900630Pa之间；本发明的底板结构在基板焊接区域的应力大小在121250?378280Pa之间。
[0043]对比发现，基板焊接处，本发明的底板结构的应力小于现有技术中的底板结构的应力，且本发明的整个底板结构应力分布更加均匀，应力均匀区域的面积更大，因此，可以说明在模块安装状态下，本发明的挖槽型IGBT模块底板新结构可进一步降低底板应力，使模块底板与散热器的有效接触面积更大，提高了模块的散热能力，提升了模块的可靠性。
[0044]综上所述，本发明实施例的挖槽型IGBT模块底板10通过在弧形底板的焊接面表面进行挖槽20设计，具体是在现有弧形底板的焊接面表面沿基板间隔中线进行挖槽，以此将底板的焊接面挖槽分割成几小区块，如此设置，模块安装时，模块底板焊接面由于有挖槽20的存在，在安装状态下，可进一步降低模块底板的应力，增大模块底板和散热器的有效接触面积，提高模块散热能力和可靠性。
[0045]对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
[0046]此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
【权利要求】
1.一种挖槽型IGBT模块底板，其呈弧形，其特征在于:所述挖槽型IGBT模块底板的焊接面表面设有将底板的焊接面分割成多个小区块的至少两条挖槽，所述挖槽型IGBT模块底板与若干用以焊接IGBT芯片的基板连接，所述挖槽设于挖槽型IGBT模块底板焊接面表面与所述相邻基板之间的间隔中线对应的位置。
2.根据权利要求1所述的挖槽型IGBT模块底板，其特征在于:所述挖槽相互之间交错设置。
3.根据权利要求1所述的挖槽型IGBT模块底板，其特征在于:所述挖槽型IGBT模块底板的上下表面相互平行。
4.一种IGBT模块，其包括弧形底板、焊接于弧形底板上的若干基板、设置于基板上的IGBT芯片，其特征在于:所述弧形底板的焊接面表面设有将弧形底板的焊接面分割成多个小区块的至少两条挖槽，所述挖槽设于挖槽型IGBT模块底板焊接面表面与所述相邻基板之间的间隔中线对应的位置。
5.根据权利要求4所述的IGBT模块，其特征在于:所述挖槽相互之间交错设置。
6.根据权利要求4所述的IGBT模块，其特征在于:所述弧形底板的上下表面相互平行。
【文档编号】H01L23/488GK103681560SQ201210361568
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年9月25日 优先权日:2012年9月25日
【发明者】王豹子, 于凯 申请人:西安永电电气有限责任公司