CN107359143A - 一种绝缘栅双极型晶体管模块 - Google Patents
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Abstract
一种绝缘栅双极型晶体管模块，包括绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分、绝缘基板DBC、功率端子、信号端子、塑料外壳、硅凝胶、散热基板；所述的绝缘基板DBC和功率端子通过铝线或者铜线键合焊接；绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分之间、绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分与绝缘基板DBC相应的导电层之间均通过铝线或者铜线键合来实现电气连接；绝缘栅双极型晶体管的芯片与二极管芯片回流焊接在绝缘基板DBC导电铜层上；它具有结构合理，使用方便、可靠，能提高功率端子和信号端子的抗击热应力、外部安装引力和整体牢固性，提高功率端子、信号端子和绝缘基板DBC连接可靠性等特点。
Description
技术领域
本发明属于电力电子学领域，涉及功率模块的设计、封装和应用，具体地说是一种新型高可靠绝缘栅双极型晶体管模块及车用IGBT模块。
背景技术
目前，绝缘栅双极型晶体管IGBT模块在变频器、逆变焊机、感应加热、轨道交通以及风能和太阳能发电等领域的应用越来越广泛，特别是功率模块，这对IGBT模块的结构和电路的可靠性要求更高。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种结构合理，使用方便、可靠，能提高功率端子和信号端子的抗击热应力、外部安装引力和整体牢固性，提高功率端子、信号端子和绝缘基板DBC连接可靠性的绝缘栅双极型晶体管模块及车用IGBT模块。
本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，一种绝缘栅双极型晶体管模块，包括绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分、绝缘基板DBC、功率端子、信号端子、塑料外壳、硅凝胶、散热基板；所述的绝缘基板DBC和功率端子通过铝线或者铜线键合焊接；绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分之间、绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分与绝缘基板DBC相应的导电层之间均通过铝线或者铜线键合来实现电气连接；绝缘栅双极型晶体管的芯片与二极管芯片回流焊接在绝缘基板DBC导电铜层上。
作为优选：所述的信号端子采用纯铜或者铜合金材料，并在外面电镀有金、镍或锡中的可焊接金属材料之一；
所述的功率端子采用纯铜或者铜合金材料，表层裸铜或者电镀金、镍、或锡的可焊接金属材料之一；
所述的绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分和绝缘基板DBC通过焊接方式连接，此焊接采用Snpb、SnAg、SnAgCu、PbSnAg中含Sn焊接材料之一，焊接最高温度控制在100—400℃之间。
作为优选：所述的功率端子和信号端子与绝缘基板DBC通过铝线键合或者铜线键合方式连接；功率端子和信号端子局部被注塑外壳注塑包裹；
所述的绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分、绝缘基板DBC、功率端子、信号端子上面均覆盖有能提高各原件之间耐压的绝缘硅凝胶。
作为优选：所述的塑料外壳采用PBT、PPS或PPA耐高温、绝缘性能良好的塑料；所述的塑料外壳和散热基板通过密封胶粘接，同时配合螺丝连接；
所述的散热基板带有用于风冷或者水冷的散热针或者散热片。
一种如上所述绝缘栅双极型晶体管模块制成的车用IGBT模块，所述的车用模块采用P N极在模块的同一侧，UVW极在模块的对面一侧；模块长度从10到200毫米之间；模块宽度从10到150毫米之间；模块高度从12到50毫米之间。
本发明的优点是：采用注塑外壳局部注塑包裹功率端子和信号端子，提高功率端子和信号端子抗击热应力和外部安装引力，提高功率端子和信号端子整体牢固性。通过功率端子以及信号端子和绝缘基板DBC直接键合焊接的方法，消除传统工艺端子焊接的疲劳缺陷，提高功率端子以及信号端子和绝缘基板DBC连接的可靠性，制造高可靠绝缘栅双极型晶体管模块。
附图说明
图1为本发明所述绝缘栅双极型晶体管模块示意图。
图2为本发明所述绝缘栅双极型晶体管模块电路结构示意图。
图3为本发明所述绝缘栅双极型晶体管模块局部放大示意图。
图4为本发明所述绝缘栅双极型晶体管模块散热基板示意图。
图5为本发明所述绝缘栅双极型晶体管模块正面器件分布示意图。
图6为本发明所述绝缘栅双极型晶体管模块大小和电极分布示意图。
具体实施方式：
下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。图1-6所示，本发明所述的一种绝缘栅双极型晶体管模块，包括绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分3、绝缘基板DBC2、功率端子5、信号端子7、塑料外壳8、硅凝胶4、散热基板1等部件（见图1、3所示）；所述的绝缘基板DBC2和功率端子5通过铝线或者铜线键合焊接；绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分3之间、绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分3与绝缘基板DBC2相应的导电层之间均通过铝线或者铜线键合来实现电气连接；绝缘栅双极型晶体管的芯片与二极管芯片回流焊接在绝缘基板DBC2导电铜层上；所述的功率模块形成如图2所示的电路结构。
本发明所述的信号端子7采用纯铜或者铜合金材料，并在外面电镀有金、镍或锡中的可焊接金属材料之一；
所述的功率端子5采用纯铜或者铜合金材料，表层裸铜或者电镀金、镍、或锡的可焊接金属材料之一；
所述的绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分3和绝缘基板DBC2通过焊接方式连接，此焊接采用Snpb、SnAg、SnAgCu、PbSnAg中含Sn焊接材料之一，焊接最高温度控制在100—400℃之间。
图中所示所述的功率端子5和信号端子7与绝缘基板DBC2通过铝线键合或者铜线键合方式连接；功率端子5和信号端子7局部被注塑外壳8注塑包裹。
所述的塑料外壳8采用PBT、PPS或PPA耐高温、绝缘性能良好的塑料；所述的塑料外壳8和散热基板1通过密封胶粘接，同时配合螺丝连接；
所述的绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分3、绝缘基板DBC2、功率端子5、信号端子7上面均覆盖有能提高各原件之间耐压的绝缘硅凝胶4；
所述的散热基板带有用于风冷或者水冷的散热针或者散热片。
一种如上所述绝缘栅双极型晶体管模块制成的车用IGBT模块，所述的车用模块采用P N极在模块的同一侧，UVW极在模块的对面一侧；模块长度从10到200毫米之间；模块宽度从10到150毫米之间；模块高度从12到50毫米之间。
Claims (5)
1.一种绝缘栅双极型晶体管模块，包括绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分（3）、绝缘基板DBC（2）、功率端子（5）、信号端子（7）、塑料外壳（8）、硅凝胶（4）、散热基板（1）；其特征在于所述的绝缘基板DBC（2）和功率端子（5）通过铝线或者铜线键合焊接；绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分（3）之间、绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分（3）与绝缘基板DBC（2）相应的导电层之间均通过铝线或者铜线键合来实现电气连接；绝缘栅双极型晶体管的芯片与二极管芯片回流焊接在绝缘基板DBC导电铜层上。
2.根据权利要求1所述的绝缘栅双极型晶体管模块，其特征在于所述的信号端子（7）采用纯铜或者铜合金材料，并在外面电镀有金、镍或锡中的可焊接金属材料之一；
所述的功率端子（5）采用纯铜或者铜合金材料，表层裸铜或者电镀金、镍、或锡的可焊接金属材料之一；
所述的绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分（3）和绝缘基板DBC（2）通过焊接方式连接，此焊接采用Snpb、SnAg、SnAgCu、PbSnAg中含Sn焊接材料之一，焊接最高温度控制在100—400℃之间。
3.根据权利要求1或2所述的绝缘栅双极型晶体管模块，其特征在于所述的功率端子（5）和信号端子（7）与绝缘基板DBC（2）通过铝线键合或者铜线键合方式连接；功率端子（5）和信号端子（7）局部被注塑外壳（8）注塑包裹；所述的散热基板带有用于风冷或者水冷的散热针或者散热片。
4.根据权利要求3所述的绝缘栅双极型晶体管模块，其特征在于所述的塑料外壳（8）采用PBT、PPS或PPA耐高温、绝缘性能良好的塑料；所述的塑料外壳（8）和散热基板（1）通过密封胶粘接，同时配合螺丝连接；
所述的绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分（3）、绝缘基板DBC（2）、功率端子（5）、信号端子（7）上面均覆盖有能提高各原件之间耐压的绝缘硅凝胶（4）。
5.一种如权利要求1或2或3或4所述绝缘栅双极型晶体管模块制成的车用IGBT模块，其特征在于所述的车用模块采用P N极在模块的同一侧，UVW极在模块的对面一侧；模块长度从10到200毫米之间；模块宽度从10到150毫米之间；模块高度从12到50毫米之间。
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