压接式绝缘栅双极型晶体管的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种压接式绝缘栅双极型晶体管，包括壳体，以及设置在所述壳体内且沿第一方向依次布置的发射极、电路板、模块定位件、钼板和集电极，其中在模块定位件上开设有多个定位孔，在各定位孔内沿第一方向依次设有钼块、芯片和固定设在钼板的表面上的由钼材料制成的定位凸起，在部分的定位孔内的钼块内设有用于把相应的芯片与电路板相接通的电连组件。根据本发明的压接式绝缘栅双极型晶体管能够采用贴片机顺利进行组装，避免了停机修整，从而提高了企业的生产效率。
【专利说明】压接式绝缘栅双极型晶体管
【技术领域】
[0001]本发明涉及双极型晶体管【技术领域】，尤其涉及一种压接式绝缘栅双极型晶体管。
【背景技术】
[0002]压接式绝缘栅双极型晶体管的英文简称为IGBT，属于电力电子重要大功率主流器件之一。IGBT已经广泛应用于家用电器、交通运输、电力工程、可再生能源和智能电网等领域。
[0003]图1和2显示了现有的IGBT模块的结构，该IGBT模块10包括具有发射极21和集电极22的壳体23，以及设置在发射极21和集电极22之间的多个呈阵列形式分布的子模块24。其中，在各子模块24与集电极22之间均设有银片25，而在发射极21上设有多个分别用于插入到各子模块24内的定位凸起26。该IGBT模块10还包括贴合于发射极21的表面的PCB板27，即印刷电路板。
[0004]如图3所不，各子模块24均包括塑料外壳24a、设置在塑料外壳24a内的芯片24b和设置在塑料外壳24a内且处于芯片24b两侧的钥片24c，以及穿过塑料外壳24a的径向延伸部的且用于连接芯片24b的弹性针24d。参照图2，在阵列形式分布的芯片24b中，可以全部是IGBT芯片，也可以一部分是IGBT芯片，另一部分是FRD芯片。其中，安装了 FRD芯片的模块24没有设置弹性针24d。请参照图1和2，PCB板27具有能够嵌入到定位凸起26内并与弹性针24d相接触的连接部27a，以便把弹性针24d与设在PCB板27上栅极引线27b相接通。
[0005]以下介绍该IGBT模块10的组装过程，首先装配子模块，即先将弹性针24d、钥片24c、芯片24b、钥片24c和银片25放置到塑料外壳24a内组成独立的子模块24，然后把PCB板27放置到发射极21上，然后把各子模块24套在发射极21的相应的定位凸起26上，最后把集电极22扣合固定到发射极21，完成IGBT模块10的组装。然而，由于通过较薄的各定位凸起26来定位的子模块24的塑料外壳24a的稳定性不足，使得组装过程的子模块24时常出现倾斜。为了避免这样问题，人们通常采用人工组装，但是人工组装需要花费大量人力物力，严重降低生产效率。
【发明内容】
[0006]为了解决上述部分或全部的问题，本发明的目的是提供一种压接式绝缘栅双极型晶体管，其能够采用贴片机顺利进行组装，从而提高了生产效率。
[0007]本发明提供了一种压接式绝缘栅双极型晶体管，包括壳体，以及设置在壳体内且沿第一方向依次布置的发射极、电路板、模块定位件、钥板和集电极，其中在模块定位件上开设有多个定位孔，在各定位孔内沿第一方向依次设有钥块、芯片和固定设在钥板的表面上的由钥材料制成的定位凸起，在部分的定位孔内的钥块内设有用于把相应的芯片与电路板相接通的电连组件。
[0008]在一个实施例中，在电路板上开设有通孔，在通孔的孔壁上设有多个能够通过电连组件接通芯片的连接块。
[0009]在一个实施例中，在发射极上设有多个均穿过通孔的定位凸台，各定位凸台分别用于抵靠着相应的钥块。
[0010]在一个实施例中，模块定位件的厚度等于定位凸起、芯片、钥块和定位凸台四者厚度之和。
[0011]在一个实施例中，在定位凸台与钥块之间设有间隙填充片，其优选为银片。
[0012]在一个实施例中，电连组件包括设在钥块内的绝缘套，以及设在绝缘套内用于与连接块相接触的导电件，其优选为弹簧针。
[0013]在一个实施例中，电路板通过紧固件固定于模块定位件。
[0014]在一个实施例中，壳体包括具有内腔的绝缘部，以及分别设在绝缘部的两端的两个固定部，各固定部分别用于固定集电极和发射极。
[0015]在一个实施例中，在电路板上设有能够穿过绝缘部的栅极弓I出线。
[0016]在一个实施例中，在钥板上设有定位销孔，在集电极上设有用于与定位销孔相配合的定位销。
[0017]根据本发明的压接式绝缘栅双极型晶体管把现有技术的多个子模块壳改进成了具有多个定位孔的模块定位件，避免了现有技术中出现的单个子模块壳容易倾斜的问题。同时，还把现有技术的固定于发射极的定位凸起和钥片改进成固定有定位凸起的钥板，由于该定位凸起的厚度趋近于现有技术的定位凸起和钥片两者之和，因此本发明的定位凸起能够在模块定位件的定位孔内插入到更深的深度，从而增强钥板与模块定位件之间定位的稳定性，使得贴片机能够顺利进行组装，提高了生产效率。
[0018]另外，根据本发明的压接式绝缘栅双极型晶体管通过紧固件把电路板固定到模块定位件，由此能够把电路板和模块定位件以及处于两者之间的部件制作成相对于壳体独立的整体，这种方式不仅便于对该独立整体内的各芯片进行单独测试，而还能够方便更换失效的芯片。
[0019]根据本发明的压接式绝缘栅双极型晶体管的结构简单，加工方便，使用安全高效，便于实施推广应用。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1是现有的压接式绝缘栅双极型晶体管的阶梯剖视图，其剖开了一个子模块的内部；
[0021]图2是现有的压接式绝缘栅双极型晶体管的分解图，其中子模块没有分解；
[0022]图3是图2中子模块的分解图；
[0023]图4是根据本发明的压接式绝缘栅双极型晶体管的阶梯剖视图，其剖开了模块定位件内的一个定位孔；
[0024]图5是根据本发明的压接式绝缘栅双极型晶体管的分解图，其中局部部分没有分解；以及
[0025]图6是图2中没有分解的局部部分的分解图。
[0026]附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。
【具体实施方式】
[0027]图4显示了根据本发明的压接式绝缘栅双极型晶体管100。该压接式绝缘栅双极型晶体管100的英文简称为IGBT，其具有开关频率高、输入阻抗较大、热稳定性好、驱动电路简单、低饱和电压及大电流等特性，被作为功率器件广泛应用于工业控制、电力电子系统等领域，尤其用于调速伺服电机或变频电源的输出。为使我们设计的系统能够更安全、更可靠的工作，对IGBT的保护显得尤为重要。
[0028]根据本发明的压接式绝缘栅双极型晶体管100包括壳体2。该壳体2包括具有内腔201的绝缘部202，以及分别设在绝缘部202的两端的两个固定部203，204。其中，绝缘部202可由陶瓷材料制成，而固定部203和固定部204可由具有较好导电性的金属材质制成，优选铜。该壳体2可构造成大致圆柱形，其内腔201优选为圆柱腔。
[0029]如图4和5所示，该压接式绝缘栅双极型晶体管100还包括设置在壳体2的中央处的且沿第一方向A依次布置的发射极3、电路板4、模块定位件5、钥板6和集电极7。其中，壳体2的中央处指的是固定部203和固定部204的中央处，以及绝缘部202的内腔201。发射极3和集电极7分别通过固定部203和固定部204固定于绝缘部202。发射极3和集电极7可由导电金属材料制成，优选为金属铜。在电路板4上设有能够穿过绝缘部202的栅极引出线401。
[0030]如图6所示，模块定位件5优选为由树脂材料制成的板体，在其上开设了多个定位孔501。通常情况下，多个定位孔501呈阵列形式分布，其优选为矩形阵列。在各定位孔501内设有沿着第一方向A依次分布的钥块502、芯片503和固定设置在钥板6的表面上的定位凸起601。定位凸起601也由钥材料制成，其优选与钥板6 —体式成型。
[0031]多个定位孔501可分为两种，即使用了 IGBT芯片的IGBT型定位孔和使用了 FRD芯片的FRD型定位孔。IGBT型定位孔分布在阵列的外圈，而FRD型定位孔分布在阵列的外圈内。IGBT型和FRD型定位孔的形状结构相同，但IGBT型定位孔内的钥块502内设有电连组件8。
[0032]根据本发明的压接式绝缘栅双极型晶体管100把现有技术的多个子模块壳改进成了具有多个定位孔501的模块定位件5，避免了现有技术出现的单个子模块壳容易倾斜的问题。同时，还把现有技术的固定于发射极的定位凸起和钥片改进成固定有定位凸起601的钥板6，由此能够增加该定位凸起601插入到模块定位件5的定位孔501内的深度，从而增强钥板6与模块定位件5之间定位的稳定性，使得贴片机能够顺利进行组装，提高了企业的生产效率。
[0033]在一个优选的实施例中，电连组件8可包括设在钥块502内的绝缘套802，以及设在绝缘套802内的导电件801。绝缘套802优选由树脂材料制成，导电件801优选为弹黄针。导电件801能够把IGBT芯片与电路板4相接通，以便栅极引出线401直接接通所述的IGBT芯片。
[0034]根据本发明，在电路板4上开设有通孔402，请参照图6。在该通孔402的孔壁上设有多个连接块403。连接块403优选为从孔壁上沿径向向内延伸的凸起。导电件801能够抵靠于连接块403，以便把IGBT芯片与电路板4相互接通。连接块403不仅可以接通IGBT芯片和电路板4，而且还可以在定位孔501的轴向上定位定位孔501内的部件或组件，尤其是钥块502和芯片503。
[0035]为了更好地定位定位孔501内的部件或组件，在发射极3上可固定设有多个穿过通孔402的定位凸台301 (见图4)。定位凸台301的横截面的形状可构造与定位孔501的内腔横截面的形状相同，以便其进入到定位孔501后抵靠着钥块502，起到定位模块定位件5的作用。当定位凸台301和定位凸起601分别从定位孔501的两端处插入到定位孔501后，可以阻止模块定位件5沿轴向(图4所示的上下方向)或径向(图4所示的左右方向)移动，因此定位凸台301和定位凸起601能够牢固固定模块定位件5。
[0036]在一个优选的实施例中,模块定位件5的厚度构造成等于定位凸起601、芯片503、钥块502和定位凸台301四者厚度之和。由此，可以更加稳定地定位定位孔501内的部件或组件。但在实际情况下，模块定位件5的厚度通常都厚于定位凸起601、芯片503、钥块502和定位凸台301四者厚度之和，因此可以在定位凸台301与钥块502之间添加间隙填充片9(见图6)，从而消除间隙，促进定位功能更加稳定。该间隙填充片9可选为导电性较好的金属材料制成，优选为银片。
[0037]在一个实施例中，电路板4可通过紧固件12把其固定到模块定位件5。紧固件12可选为螺栓，电路板4和模块定位件5分别设有螺栓孔和具有螺纹的螺栓孔。除此之外，紧固件12也可以选择其它部件或结构，例如卡接结构。当该压接式绝缘栅双极型晶体管100受到撞击或振动后，紧固件12确保导电件801与连接块403始终接触，从而避免出现接触不良，影响该压接式绝缘栅双极型晶体管100的性能。另外，在紧固件12把电路板4固定到模块定位件5后，能够把电路板4和模块定位件5以及处于两者之间的部件或组件制作成相对于壳体2独立的整体，这样不仅便于对该整体内的各芯片502进行单独测试，而还能够方便更换失效的芯片502。
[0038]在该实施例中，在钥板6上设有定位销孔67(见图4)，而在集电极7上设有用于定位销孔67相配合的定位销76。通过定位销孔56和定位销76的配合,能够把由电路板4和模块定位件5以及处于两者之间的部件形成的独立整体准确稳定地安装到壳体2内，促进组装过程简单可靠。
[0039]以下介绍根据本发明的压接式绝缘栅双极型晶体管100的组装过程。首先，对模块定位件5和钥板6进行组装，把钥板6的各定位凸起601分别插入到模块定位件5的相应的定位孔501内。然后，向定位孔501内依次安放芯片503、钥块502和间隙填充片9。其中，还需要在钥块502内安装电连组件8。待上述安放完成后，把电路板4盖到模块定位件5上并通过紧固件12把电路板4和模块定位件5固定在一起。最后，把安装固定好的电路板4和模块定位件5安装到壳体2内，完成该压接式绝缘栅双极型晶体管100的组装。
[0040]根据本发明的压接式绝缘栅双极型晶体管10能够采用贴片机顺利进行组装，从而提闻了企业的生广效率。
[0041]虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
【权利要求】
1.一种压接式绝缘栅双极型晶体管，包括壳体，以及设置在所述壳体内且沿第一方向依次布置的发射极、电路板、模块定位件、钥板和集电极，其中在所述模块定位件上开设有多个定位孔，在各所述定位孔内沿所述第一方向依次设有钥块、芯片和固定设在所述钥板的表面上的由钥材料制成的定位凸起，在部分的所述定位孔内的所述钥块内设有用于把相应的所述芯片与所述电路板相接通的电连组件。
2.根据权利要求1所述的压接式绝缘栅双极型晶体管，其特征在于，在所述电路板上开设有通孔，在所述通孔的孔壁上设有多个能够通过所述电连组件接通所述芯片的连接块。
3.根据权利要求2所述的压接式绝缘栅双极型晶体管，其特征在于，在所述发射极上设有多个穿过所述通孔的定位凸台，各所述定位凸台分别用于抵靠式定位相应的所述钥块。
4.根据权利要求3所述的压接式绝缘栅双极型晶体管，其特征在于，所述模块定位件的厚度等于所述定位凸起、芯片、钥块和定位凸台四者厚度之和。
5.根据权利要求3所述的压接式绝缘栅双极型晶体管，其特征在于，在所述定位凸台与钥块之间设有间隙填充片。
6.根据权利要求2到5中任一项所述的压接式绝缘栅双极型晶体管，其特征在于，所述电连组件包括设在所述钥块内的绝缘套，以及设在所述绝缘套内用于与所述连接块相接触的导电件。
7.根据权利要求1到5中任一项所述的压接式绝缘栅双极型晶体管，其特征在于，所述电路板通过紧固件固定于所述模块定位件。
8.根据权利要求1到5中任一项所述的压接式绝缘栅双极型晶体管，其特征在于，所述壳体包括具有内腔的绝缘部，以及分别设在所述绝缘部的两端的两个固定部，各所述固定部分别用于固定所述集电极和发射极。
9.根据权利要求8所述的压接式绝缘栅双极型晶体管，其特征在于，在所述电路板上设有能够穿过所述绝缘部的栅极引出线。
10.根据权利要求8或9所述的压接式绝缘栅双极型晶体管，其特征在于，在所述钥板上设有定位销孔，在所述集电极上设有用于与所述定位销孔相配合的定位销。
【文档编号】H01L23/32GK104409484SQ201410534231
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年10月11日 优先权日:2014年10月11日
【发明者】李继鲁, 窦泽春, 方杰, 常桂钦, 肖红秀, 彭勇殿, 刘国友 申请人:株洲南车时代电气股份有限公司