[實用新型]絕緣柵雙極型晶體管模塊

有效

• 申請號: 201720081079.4
• 申請日: 2017-01-22
• 公開（公告）號: CN206574711U
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發明（設計）人: 姚禮軍
• 申請（專利權）人: 上海道之科技有限公司
• 主分類號: H01L27/12
• 分類號: H01L27/12;H01L23/373;H01L23/50;H01L23/31
• 代理公司: 杭州九洲專利事務所有限公司33101
• 代理人: 翁霽明

技術領域

本實用新型涉及的是一種新型絕緣柵雙極型晶體管模塊，屬于電力電子學的功率模塊封裝技術領域。

背景技術

目前絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）模塊在變頻器，逆變焊機，感應加熱，軌道交通以及風能，太陽能發電等領域的應用越來越廣泛，對絕緣柵雙極型晶體管模塊可靠性要求越來越高，要求器件體積和質量做的越來越小，價格越來越低。

發明內容

本實用新型的目的在于克服現有技術存在的不足，而提供一種結構簡單，使用方便，制造低成本，高可靠性的絕緣柵雙極型晶體管模塊。

本實用新型的目的是通過如下技術方案來完成的，一種絕緣柵雙極型晶體管模塊，包括絕緣柵雙極型晶體管芯片、二極管芯片、絕緣基板、功率端子、功率圓柱、鋁線、塑料外殼、硅凝膠、熱敏電阻，所述的絕緣柵雙極型晶體管芯片、二極管芯片和功率圓柱通過回流焊焊接在絕緣基板導電銅層上；絕緣柵雙極型晶體管芯片和二極管芯片之間、絕緣柵雙極型晶體管芯片、二極管芯片與絕緣基板相應的導電層之間均通過鋁線鍵合來實現電氣連接；塑料外殼和絕緣基板通過密封膠粘接；所述的絕緣柵雙極型晶體管芯片、二極管芯片、絕緣基板、功率圓柱、鋁線以及熱敏電阻均覆蓋有能提高各原件之間的耐壓絕緣硅凝膠；用于把整個模塊固定安裝在散熱器上的固定卡片被注塑于塑料外殼內。

作為優選：所述的絕緣基板由上銅層和下銅層并在中間夾著的一層陶瓷經燒結而成，上銅層和下銅層采用純銅或者銅合金材料，中間的陶瓷采用氧化鋁、氮化鋁或氧化鈹絕緣性能和散熱性能良好的陶瓷材料制成；

所述的功率圓柱采用純銅或者銅合金材料，表層裸銅或者電鍍金、鎳或錫可焊接金屬材料層。

所述的功率端子也采用純銅或者銅合金材料，表層裸銅或者電鍍金，鎳，錫等可焊接金屬材料層。

作為優選：所述功率圓柱的內部孔形狀是正方形、圓形或菱形；所述功率圓柱的內部孔是通孔或是盲孔；所述的功率端子外形形狀是正方形、圓形或菱形；所述的功率端子和功率圓柱通過接插配合連接，或通過焊接配合連接，或通過鉚接壓緊配合連接，或通過粘導電膠連接。

作為優選：所述的塑料外殼采用耐高溫且絕緣性能良好的PBT，PPS，尼龍材料制成；所述的硅凝膠是絕緣性涂料，且覆蓋在絕緣柵雙極型晶體管芯片、二極管芯片、絕緣基板、熱敏電阻、功率圓柱、鋁線上面；

所述的鋁線采用純鋁或鋁合金材料，通過超聲波方式被鍵合連接于絕緣柵雙極型晶體管芯片、絕緣基板和二極管芯片。

作為優選：所述的緣柵雙極型晶體管芯片與絕緣基板之間、絕緣基板與二極管芯片之間、絕緣基板與功率圓柱之間、絕緣基板與熱敏電阻之間均通過焊接方式連接，所述的焊接采用含Sn的Snpb、SnAg、SnAgCu或PbSnAg焊接材料，焊接最高溫度控制在100—400℃之間；

作為優選：所述絕緣基板為弧形彎曲預變形基板，其中的彎曲度按要求確定，且對于長度為55mm的弧形絕緣基板，其彎曲程度控制在弧頂高出邊端負0.10mm和0.15mm之間。

作為優選：所述絕緣基板的上銅層厚度A從0.1毫米到3毫米之間；下銅層厚度C從0.1毫米到3毫米之間；中間層厚度B從0.1毫米到1毫米之間；其中上銅層厚度A和下銅層厚度必須不同，且厚度差在-3到﹢3毫米之間。

本實用新型通過功率端子和功率圓柱接插配合和絕緣基板（DBC）直接壓接散熱器的方法，制造低成本，高可靠的新型無底板絕緣柵雙極型晶體管模塊；本實用新型通過對注塑外殼采用特殊結構設計，提高外殼絕緣耐壓；所述的絕緣基板（DBC）、功率圓柱、鋁線、熱敏電阻等部件，通過覆蓋絕緣硅凝膠，提高各原件之間的耐壓；固定卡片被注塑于塑料外殼內，可以非常可靠地用螺絲把整個模塊安裝在固定在散熱器上。

本實用新型的優點是：采用無底板工藝，生產絕緣柵雙極型晶體管模塊，降低絕緣柵雙極型晶體管模塊成本和熱阻；同時采用功率端子和功率圓柱接插配合，減少功率圓柱焊接部分受到的應力，提高絕緣柵雙極型晶體管模塊可靠性。

附圖說明

圖1為本實用新型所述絕緣柵雙極型晶體管模塊示意圖。

圖2是圖1中的A-A剖視圖。

圖3為本實用新型所述絕緣柵雙極型晶體管模塊剖切面示意圖。

圖4為本實用新型所述一種絕緣柵雙極型晶體管模塊芯片布局示意圖。

圖5為本實用新型所述另一種絕緣柵雙極型晶體管模塊芯片布局示意圖。

圖6為新型絕緣柵雙極型晶體管模塊電路結構示意圖。

圖7為新型絕緣柵雙極型晶體管模塊的外殼示意圖。