[发明专利]一种全压接IGBT模块及其装配方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力半导体器件技术领域的功率器件及其装配方法，具体涉及一种全压接IGBT(绝缘栅双极型晶体管)模块及其装配方法。

背景技术

绝缘栅双极晶体管（IGBT）具有通态压降低、电流容量大、输入阻抗高、响应速度快和控制简单的特点，被广泛用于工业、信息、新能源、医学、交通、军事和航空领域。压接式IGBT可以双面散热，具有优良的散热效果和高可靠性，并且在器件损坏时表现出短路失效模式，因此其被广泛应用在智能电网等领域。

现有技术中，有从业者提出一种压接式IGBT模块（参考图1，未画出弹簧引针和PCB板），即：在模块内部加工有多个凸起的电极，利用定位装置将钼片和芯片等依次装配，然后将其与凸起的电极压接。其中，IGBT芯片的栅极通过弹簧引针引出到PCB上进行互连。采用这种结构后，需要加工矩形电极群，同时内部空间没有得到有效利用，另外IGBT芯片的栅极需通过弹簧引针引出到PCB上，PCB也需要固定，这样使得模块的结构更加复杂，加工制造难度很大，而且在存在震动的环境中弹簧引针连接存在一定风险，有可能导致接触不良，甚至瞬间脱开，这些都有可能造成严重的后果。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种整体结构更加简单紧凑、制作和装配更加简便、连接的可靠性更好、散热性能更好的压接式IGBT模块，另一目的是提供一种全功率IGBT模块的装配方法。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

本发明一种全压接IGBT模块，其改进之处在于，所述IGBT模块包括至少一个IGBT组件、至少一个二极管芯片组件和PCB板，所述至少一个IGBT组件、至少一个二极管芯片组件均被压接在PCB板上，所述PCB板根据PCB板定位块设置于器件的上、下端盖之间。

其中，所述全压接IGBT模块为至少一层组合的叠层结构；各层之间通过金属板串联。

其中，每个IGBT组件包括自上而下排列的上钼片、IGBT芯片、下钼片和银片；所述IGBT组件安装在PCB板凸出极的孔位内。

其中，所述IGBT芯片包括发射极、集电极和栅极；所述发射极、集电极和栅极均通过硬压接方式引出，所述IGBT芯片的集电极通过与其直接接触的上钼片引出，发射极通过与其直接接触的下钼片引出；所述栅极通过PCB板引出。

其中，所述栅极或通过键和引线的方式连接至PCB板。

其中，每个二极管芯片组件包括自上而下排列的上钼片、二极管芯片、下钼片和银片；所述二极管芯片组件安装在PCB板无凸出极的孔位内。

其中，所述二极管芯片包括正极和负极，所述正极和负极均通过硬压接（硬压接与背景技术里提到的弹簧引针相对应，在震动或有冲击情况下，弹性元件可能与芯片脱离开，形成断路，本发明的硬压接方式没有弹性原件，直接接触，避免震动造成的断路）的方式引出。

其中，所述PCB板包括至少两个孔位且PCB板内部埋有走线，PCB板凸出极下端面设有导电触头；所述导电触头其与PCB板内部走线相连；PCB板的内部走线汇集到PCB板埋线引出端处，并通过外壳上的孔位引到IGBT封装结构外部；

所述PCB板的材料采用绝缘材料，包括有环氧树脂、聚酰亚胺。

其中，所述PCB板通过PCB板定位块定位在下端盖上，所述PCB板定位块的高度小于PCB板。

本发明基于另一目的提供的一种如权利要求1所述的全压接IGBT模块的装配方法，其改进之处在于，所述方法包括下述步骤：

①将IGBT组件上钼片、IGBT芯片、下钼片和银片顺序压入有PCB板凸出极孔位内，再将二极管芯片组件的上钼片、二极管芯片、下钼片和银片顺序压入无PCB板凸出极孔位内；

②将PCB板根据PCB板定位块放置于全压接功率器件的下端盖上；

③从PCB板上引出IGBT芯片的栅极线；

④盖上上端盖，进行功率器件的封装压接。

与现有技术比，本发明达到的有益效果是：

1.本发明不用加工凸出电极群，降低加工量，提升加工效率，同时可降低模块尺寸及重量；

2.便于IGBT和二极管自由排布，只需要更改PCB板形状即可（传统型的IGBT和二极管对应电极形状不同），其他各组件可通用，降低新产品设计成本；

3.装配过程简单；

4.真正的全压接，免去弹性组件，提高接触可靠性，进而增强模块长期及恶劣环境下使用的可靠性。

5.整体结构更加简单紧凑、制作和装配更加简便、连接的可靠性更好、散热性能更好。