專利名稱：Igbt半橋功率模塊的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及ー種IGBT半橋功率模塊，屬于功率模塊制造技術領域。
背景技術：
現有大功率半導體硅IGBT半橋功率模塊由于經常在高壓大電流的情況下工作，功率模塊常處于高溫高頻開關過程，因此縮小功率模塊內部封裝電感以及功率模塊各結構件之間的應カー直是功率模塊封轉技術的主要發展方向。目前大功率半導體硅IGBT半橋功率模塊結構多樣，各有利弊。常見的功率模塊結 構有如下兩種ー種為了減小內部封裝電感，對電極的形狀進行了優化設計，其兩個電極距離很近，正對面積較大，形成了一個較大的電容，可以有效的抵消內部回路電感，但由于半導體芯片和分離元件構成的主電路及電極均焊接在覆金屬陶瓷基板上，而覆金屬陶瓷基板的底部再焊接在銅底板上，經灌膠將半導體芯片、各分離元件和覆金屬陶瓷基板密封固定外殼內，最后用蓋板安裝外殼上進行密封，最后將各電極折彎后設置在電極座內。由于各電極是在功率模塊封裝后再進行折彎加工，而折彎加工過程會在各電極與覆金屬陶瓷基板之間的造成一定的應力，同時在半導體功率模塊在長期工作運行過程中，各電極還會受到機械振動、機械應カ以及熱應カ等因素的影響，因此各種應カ都會使各電極產生晃動并傳至各電極的焊接處，而降低各電極的焊接點的牢固性，同時也會因電極的晃動而產生功率損失，而降低工作可靠性。另ー種結構的功率模塊是將各電極和外殼制成一體結構，電極通過鋁絲與覆金屬陶瓷基板連接，可通過鋁絲的緩沖作用以減小電極折彎對覆金屬陶瓷基板造成應カ，該種結構的功率模塊的加工難度增加,成本相應的也會增加。
發明內容本實用新型的目的是提供ー種能同時兼顧小電感和電極小應力，便于制作和安裝，且加工成本不高的IGBT半橋功率模塊。本實用新型為達到上述目的的技術方案是ー種IGBT半橋功率模塊，包括外殼和安裝在外殼底面的銅底板，主電路及具有槽形部分和引出部分的至少兩個輸入電極和至少ー個輸出電極通過覆金屬陶瓷基板與銅底板連接，外殼具有四周墻板和位于墻板外側的至少兩個安裝座，其特征在于所述兩個輸入電極的槽形部分的槽形底面相對設置，且外殼上至少兩個內隔板分別設置在兩輸入電極的槽形底面之間和輸出電極的槽形部分的槽形底面ー側，所述外殼的頂板分別設有與各輸入電極和輸出電極對應的插槽，各插槽的兩側壁上分別設有卡槽、底部具有限位槽，具有螺母座的插板對應安裝在各插槽內，插板兩側的卡腳設置在插槽兩側壁的卡槽內、底部的插邊設置在插槽的限位槽內，各輸入電極的引出部分的豎邊分別穿出自各對應插板與插槽之間電極槽，其頂部的水平連接板位于插板的頂面，輸出電極的引出部分的豎邊穿出所對應插板與插槽之間電極槽，其頂部的水平連接板位于插板的頂面。本實用新型IGBT半橋功率模塊在外殼的頂板上設有與輸入電極和輸出電極對應的插槽，因此可將各輸入電極和輸出電極的引出部分的水平連接板先打彎成形，使輸入電極和輸出電極加工成所需形狀，再將各電極焊接在覆金屬陶瓷基板上與主電路連接，使各輸入電極和輸出電極上的水平連接板能先伸出外殼上的各插槽，當插板安裝在外殼的插槽上后，使輸入電極和輸出電極的水平連接板能直接設置在插板的頂面，在功率模塊封裝后無需對各電極進行折彎，解決了功率模塊在安裝過程中各電極與覆金屬陶瓷基板之間的應カ問題，本實用新型的兩個輸入電極的槽形部分的槽形底面相對設置并由外殼的內隔板隔離，故能在能降低功率模塊電感的同時，能減少功率模塊在工作中因其它應カ影響各電極與覆金屬陶瓷基板連接可靠性，故能同時兼顧小電感和各電極連接處的小應力，而進一歩提高功率模塊的工作可靠性。本實用新型將外殼的頂板設計成能使各輸入電極和輸出電極穿出的插槽結構，將各插板插裝在各自的插槽上，通過插板兩側的卡腳安裝插槽的卡槽內、同時插板上的插邊插裝在插槽底部的限位槽內，不僅便于制作，安裝方便，而且具有較好的エ藝性，加工成本不高。以下結合附圖對本實用新型的實施例作進ー步的詳細描述。圖I是本實用新型IGBT半橋功率模塊的結構示意圖。圖2是圖I的A-A剖視結構示意圖。圖3是本實用新型外殼的結構示意圖。圖4是本實用新型外殼的正視結構示意圖，圖5是圖3的B向結構示意圖。圖6是本實用新型插板的結構示意圖。圖7是圖6的C向結構示意圖。圖8是本實用新型各電極連接在覆金屬陶瓷基板和銅底板上的結構示意圖。其中:1_外殼，1-1-墻板，1-2-插槽，1-3-加強筋，1-4-安裝座，ト5-限位槽，1-6-卡槽，1-7-電極槽，1-8-內隔板，2-插板，2-1-加強筋，2-2-卡腳，2-3-螺母座，2-4-盲孔座，2-5-插邊，3-輸入電極，3-1-槽形部分，3-2-豎邊，3-3-水平連接板，4-輸出電極，
4-1-槽形部分，4-2-豎邊，4-3-水平連接板，5-覆金屬陶瓷基板，6-螺母，7-螺栓，8-銅底板。
具體實施方式
見圖I 8所示，本實用新型的IGBT半橋功率模塊，包括外殼I和安裝在外殼I底面的銅底板8，主電路及具有槽形部分和引出部分的至少兩個輸入電極3和至少ー個輸出電極4通過覆金屬陶瓷基板5與銅底板8連接，外殼I具有四周墻板1-1和位于墻板1-1外側的至少兩個安裝座1-4。見
圖1、2所示，本實用新型的各電極為至少兩個輸入電極3和一個輸出電極4，也可采用四個輸入電極和兩個輸出電極，而主電路由連接在覆金屬陶瓷基板5上半導體芯片、電容、電阻、ニ極管等器件構成半橋電路，能實現過壓、欠壓、過流、過熱等保護功能，半導體芯片、電容、電阻、ニ極管以及輸入電極3和輸出電極4均焊接在覆金屬陶瓷基板5上以實現電路連接，覆金屬陶瓷基板5固定在銅底板8上。見圖1、2以及圖8所示，本實用新型的兩個輸入電極3的槽形部分3-1的槽形底面相對設置，因此能將兩輸入電極3之間的距離控制在最小，同時增大了兩輸入電極3的正對面積増大，達到減小主回路電感的目的，外殼I上的至少兩個內隔板1-8分別設置在兩輸入電極3的槽形部分3-1的槽形底面之間和輸出電極4的槽形部分4-1的槽形底面ー側，通過內隔板1-8對兩輸入電極3之間起到良好的絕緣作用，硅凝膠將覆金屬陶瓷基板5固定在外殼I內，而外殼I上的安裝座1-4可將銅底板8固定在散熱器上，通過散熱器將功率模塊工作時所生產的熱量散出。[0018]本實用新型外殼I的頂板分別設有與各輸入電極3和輸出電極4對應的插槽1-2,見圖I 8所不，當具有兩個輸入電極3和一個輸出電極4時,可設三個插槽1-2,外殼I頂板上的插槽1-2可根據輸入電極3和輸出電極4的數量設置，本實用新型各插槽1-2的兩側壁上設有卡槽1-6、底部具有限位槽1-5，見圖2 6所示，本實用新型具有螺母座2-3的插板2對應安裝在各插槽1-2內，插板2兩側的卡腳2-2設置在插槽1-2兩側壁的卡槽1-6內、底部的插邊2-5設置在插槽1-2的限位槽1-5內，方便將插板2安裝在外殼I的插槽1-2上。見圖5 7所示，本實用新型插板2兩側的卡腳2-2可采用三角形，使裝后的插板2不易拆除，各插板2的螺母座2-3內嵌接有螺母6，螺栓7則分別穿過各輸入電極3的水平連接板3-3及外部的輸入銅排旋接在各自的螺母6上，使兩輸入電極3的輸入端與直流電連接，螺栓7穿過輸出電極4的水平連接板4-3和外部的輸出銅排安裝在螺母6上，實現輸出電極4與外部設備連接，實現功率模塊的輸入和輸出。見圖I 4、8所不，本實用新型的兩輸入電極3包括設置在外殼I內的槽形部分3-1以及引出部分的豎邊3-2和頂部水平連接板3-3，輸出電極4也包括設置在外殼I內的槽形部分4-1以及引出部分的豎邊4-2和頂部水平連接板4-3，因此可先對輸入電極3以及輸出電極4在焊接前進行折彎，而解決因此焊后折彎造成的應カ而影響電極連接的牢固性問題。見圖1、2、8所示，本實用新型各輸入電極3的引出部分的豎邊3-2分別穿出自各對應插板2與插槽之間電極槽1-7,其頂部的水平連接板位于插板2的頂面，同樣，輸出電極4的引出部分的豎邊4-2穿出所對應插板2與插槽之間電極槽1-7，其頂部的水平連接板4-3位于插板2的頂面。見圖4所示，本實用新型在插槽1-2的一側設有電極槽1-7，也可通過設置在插槽ー側的凹槽和插板2—側的凹槽組成電極槽1-7，對各電極的引出部分的豎邊進行限位。見圖3、5所示，本實用新型外殼I的墻板1-1內壁至少設有兩個加強筋1-3，各加強筋1-3分別與插板2的底面相接，使插板2可靠與連接在外殼I頂面。見圖6、7所示，本實用新型為使插板2具有較好的機構強度，插板2內設有加強筋2-1，且位于螺母座2-3的下部設有盲孔座2-4，不僅方便將螺栓7安裝在螺母6上，而且對螺栓7和螺母6具有較好的絕緣性能。
權利要求1.ー種IGBT半橋功率模塊，包括外殼⑴和安裝在外殼⑴底面的銅底板(8)，主電路及具有槽形部分和引出部分的至少兩個輸入電極(3)和至少ー個輸出電極(4)通過覆金屬陶瓷基板(5)與銅底板(8)連接，外殼(I)具有四周墻板(1-1)和位于墻板(1-1)外側的至少兩個安裝座(1-4)，其特征在于所述兩個輸入電極(3)的槽形部分(3-1)的槽形底面相對設置，且外殼(I)上至少兩個內隔板(1-8)分別設置在兩輸入電極(3)的槽形底面之間和輸出電極(4)的槽形部分(4-1)的槽形底面ー側，所述外殼(I)的頂板分別設有與各輸入電極⑶和輸出電極⑷對應的插槽(1-2)，各插槽(1-2)的兩側壁上分別設有卡槽(1-6)、底部具有限位槽(1-5)，具有螺母座(2-3)的插板⑵對應安裝在各插槽(1-2)內，插板(2)兩側的卡腳(2-2)設置在插槽(1-2)兩側壁的卡槽(1-6)內、底部的插邊(2-5)設置在插槽(1-2)的限位槽(1-5)內，各輸入電極(3)的引出部分的豎邊(3-2)分別穿出自 各對應插板(2)與插槽(1-2)之間電極槽(1-7)，其頂部的水平連接板(3-3)位于插板(2)的頂面，輸出電極⑷的引出部分的豎邊(4-2)穿出所對應插板⑵與插槽(1-2)之間電極槽(1-7)，其頂部的水平連接板(4-3)位于插板(2)的頂面。
2.根據權利要求I所述的IGBT半橋功率模塊，其特征在于所述外殼(I)的墻板(1-1)內壁至少設有兩個加強筋(1-3)，各加強筋(1-3)分別與插板(2)的底面相接。
3.根據權利要求I所述的IGBT半橋功率模塊，其特征在于所述插板(2)內設有加強筋(2-1)，且位于螺母座(2-3)的底部具有盲孔座(2-4)。
4.根據權利要求I所述的IGBT半橋功率模塊，其特征在于所述的各插板(2)的螺母座(2-3)內嵌接有螺母出)，各螺栓(7)分別穿各輸入電極(3)的水平連接板(3-3)和輸出電極(4)的水平連接板(4-3)并旋接在各自的螺母(6)上。
專利摘要本實用新型涉及一種IGBT半橋功率模塊，包括外殼和安裝在外殼底面的銅底板，主電路及具有槽形部分和引出部分的至少兩個輸入電極和至少一個輸出電極通過覆金屬陶瓷基板與銅底板連接，兩個輸入電極的槽形底面相對設置，外殼的頂板分別設有與各輸入電極和輸出電極對應的插槽，具有螺母座的插板對應安裝在各插槽內，各輸入電極的引出部分的豎邊分別穿出自各對應插板與插槽之間電極槽，其頂部的水平連接板位于插板的頂面，輸出電極的引出部分的豎邊穿出所對應插板與插槽之間電極槽，其頂部的水平連接板位于插板的頂面。本實用新型能同時兼顧小電感和電極小應力，便于制作和安裝，且加工成本不高。
文檔編號H02M1/00GK202406000SQ20112054306
公開日2012年8月29日 申請日期2011年12月22日 優先權日2011年12月22日
發明者姚天保, 王曉寶, 賀東曉, 麻長勝 申請人:江蘇宏微科技有限公司