壓接式絕緣柵雙極型晶體管的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種壓接式絕緣柵雙極型晶體管，包括殼體，以及設(shè)置在所述殼體內(nèi)且沿第一方向依次布置的發(fā)射極、電路板、模塊定位件、鉬板和集電極，其中在模塊定位件上開設(shè)有多個定位孔，在各定位孔內(nèi)沿第一方向依次設(shè)有鉬塊、芯片和固定設(shè)在鉬板的表面上的由鉬材料制成的定位凸起，在部分的定位孔內(nèi)的鉬塊內(nèi)設(shè)有用于把相應(yīng)的芯片與電路板相接通的電連組件。根據(jù)本發(fā)明的壓接式絕緣柵雙極型晶體管能夠采用貼片機順利進行組裝，避免了停機修整，從而提高了企業(yè)的生產(chǎn)效率。
【專利說明】壓接式絕緣柵雙極型晶體管
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及雙極型晶體管【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種壓接式絕緣柵雙極型晶體管。
【背景技術(shù)】
[0002]壓接式絕緣柵雙極型晶體管的英文簡稱為IGBT，屬于電力電子重要大功率主流器件之一。IGBT已經(jīng)廣泛應(yīng)用于家用電器、交通運輸、電力工程、可再生能源和智能電網(wǎng)等領(lǐng)域。
[0003]圖1和2顯示了現(xiàn)有的IGBT模塊的結(jié)構(gòu)，該IGBT模塊10包括具有發(fā)射極21和集電極22的殼體23，以及設(shè)置在發(fā)射極21和集電極22之間的多個呈陣列形式分布的子模塊24。其中，在各子模塊24與集電極22之間均設(shè)有銀片25，而在發(fā)射極21上設(shè)有多個分別用于插入到各子模塊24內(nèi)的定位凸起26。該IGBT模塊10還包括貼合于發(fā)射極21的表面的PCB板27，即印刷電路板。
[0004]如圖3所不，各子模塊24均包括塑料外殼24a、設(shè)置在塑料外殼24a內(nèi)的芯片24b和設(shè)置在塑料外殼24a內(nèi)且處于芯片24b兩側(cè)的鑰片24c，以及穿過塑料外殼24a的徑向延伸部的且用于連接芯片24b的彈性針24d。參照圖2，在陣列形式分布的芯片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，安裝了 FRD芯片的模塊24沒有設(shè)置彈性針24d。請參照圖1和2，PCB板27具有能夠嵌入到定位凸起26內(nèi)并與彈性針24d相接觸的連接部27a，以便把彈性針24d與設(shè)在PCB板27上柵極引線27b相接通。
[0005]以下介紹該IGBT模塊10的組裝過程，首先裝配子模塊，即先將彈性針24d、鑰片24c、芯片24b、鑰片24c和銀片25放置到塑料外殼24a內(nèi)組成獨立的子模塊24，然后把PCB板27放置到發(fā)射極21上，然后把各子模塊24套在發(fā)射極21的相應(yīng)的定位凸起26上，最后把集電極22扣合固定到發(fā)射極21，完成IGBT模塊10的組裝。然而，由于通過較薄的各定位凸起26來定位的子模塊24的塑料外殼24a的穩(wěn)定性不足，使得組裝過程的子模塊24時常出現(xiàn)傾斜。為了避免這樣問題，人們通常采用人工組裝，但是人工組裝需要花費大量人力物力，嚴重降低生產(chǎn)效率。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]為了解決上述部分或全部的問題，本發(fā)明的目的是提供一種壓接式絕緣柵雙極型晶體管，其能夠采用貼片機順利進行組裝，從而提高了生產(chǎn)效率。
[0007]本發(fā)明提供了一種壓接式絕緣柵雙極型晶體管，包括殼體，以及設(shè)置在殼體內(nèi)且沿第一方向依次布置的發(fā)射極、電路板、模塊定位件、鑰板和集電極，其中在模塊定位件上開設(shè)有多個定位孔，在各定位孔內(nèi)沿第一方向依次設(shè)有鑰塊、芯片和固定設(shè)在鑰板的表面上的由鑰材料制成的定位凸起，在部分的定位孔內(nèi)的鑰塊內(nèi)設(shè)有用于把相應(yīng)的芯片與電路板相接通的電連組件。
[0008]在一個實施例中，在電路板上開設(shè)有通孔，在通孔的孔壁上設(shè)有多個能夠通過電連組件接通芯片的連接塊。
[0009]在一個實施例中，在發(fā)射極上設(shè)有多個均穿過通孔的定位凸臺，各定位凸臺分別用于抵靠著相應(yīng)的鑰塊。
[0010]在一個實施例中，模塊定位件的厚度等于定位凸起、芯片、鑰塊和定位凸臺四者厚度之和。
[0011]在一個實施例中，在定位凸臺與鑰塊之間設(shè)有間隙填充片，其優(yōu)選為銀片。
[0012]在一個實施例中，電連組件包括設(shè)在鑰塊內(nèi)的絕緣套，以及設(shè)在絕緣套內(nèi)用于與連接塊相接觸的導(dǎo)電件，其優(yōu)選為彈簧針。
[0013]在一個實施例中，電路板通過緊固件固定于模塊定位件。
[0014]在一個實施例中，殼體包括具有內(nèi)腔的絕緣部，以及分別設(shè)在絕緣部的兩端的兩個固定部，各固定部分別用于固定集電極和發(fā)射極。
[0015]在一個實施例中，在電路板上設(shè)有能夠穿過絕緣部的柵極弓I出線。
[0016]在一個實施例中，在鑰板上設(shè)有定位銷孔，在集電極上設(shè)有用于與定位銷孔相配合的定位銷。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的壓接式絕緣柵雙極型晶體管把現(xiàn)有技術(shù)的多個子模塊殼改進成了具有多個定位孔的模塊定位件，避免了現(xiàn)有技術(shù)中出現(xiàn)的單個子模塊殼容易傾斜的問題。同時，還把現(xiàn)有技術(shù)的固定于發(fā)射極的定位凸起和鑰片改進成固定有定位凸起的鑰板，由于該定位凸起的厚度趨近于現(xiàn)有技術(shù)的定位凸起和鑰片兩者之和，因此本發(fā)明的定位凸起能夠在模塊定位件的定位孔內(nèi)插入到更深的深度，從而增強鑰板與模塊定位件之間定位的穩(wěn)定性，使得貼片機能夠順利進行組裝，提高了生產(chǎn)效率。
[0018]另外，根據(jù)本發(fā)明的壓接式絕緣柵雙極型晶體管通過緊固件把電路板固定到模塊定位件，由此能夠把電路板和模塊定位件以及處于兩者之間的部件制作成相對于殼體獨立的整體，這種方式不僅便于對該獨立整體內(nèi)的各芯片進行單獨測試，而還能夠方便更換失效的芯片。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的壓接式絕緣柵雙極型晶體管的結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，使用安全高效，便于實施推廣應(yīng)用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1是現(xiàn)有的壓接式絕緣柵雙極型晶體管的階梯剖視圖，其剖開了一個子模塊的內(nèi)部；
[0021]圖2是現(xiàn)有的壓接式絕緣柵雙極型晶體管的分解圖，其中子模塊沒有分解；
[0022]圖3是圖2中子模塊的分解圖；
[0023]圖4是根據(jù)本發(fā)明的壓接式絕緣柵雙極型晶體管的階梯剖視圖，其剖開了模塊定位件內(nèi)的一個定位孔；
[0024]圖5是根據(jù)本發(fā)明的壓接式絕緣柵雙極型晶體管的分解圖，其中局部部分沒有分解；以及
[0025]圖6是圖2中沒有分解的局部部分的分解圖。
[0026]附圖中，相同的部件使用相同的附圖標(biāo)記。附圖并未按照實際的比例繪制。
【具體實施方式】
[0027]圖4顯示了根據(jù)本發(fā)明的壓接式絕緣柵雙極型晶體管100。該壓接式絕緣柵雙極型晶體管100的英文簡稱為IGBT，其具有開關(guān)頻率高、輸入阻抗較大、熱穩(wěn)定性好、驅(qū)動電路簡單、低飽和電壓及大電流等特性，被作為功率器件廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、電力電子系統(tǒng)等領(lǐng)域，尤其用于調(diào)速伺服電機或變頻電源的輸出。為使我們設(shè)計的系統(tǒng)能夠更安全、更可靠的工作，對IGBT的保護顯得尤為重要。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的壓接式絕緣柵雙極型晶體管100包括殼體2。該殼體2包括具有內(nèi)腔201的絕緣部202，以及分別設(shè)在絕緣部202的兩端的兩個固定部203，204。其中，絕緣部202可由陶瓷材料制成，而固定部203和固定部204可由具有較好導(dǎo)電性的金屬材質(zhì)制成，優(yōu)選銅。該殼體2可構(gòu)造成大致圓柱形，其內(nèi)腔201優(yōu)選為圓柱腔。
[0029]如圖4和5所示，該壓接式絕緣柵雙極型晶體管100還包括設(shè)置在殼體2的中央處的且沿第一方向A依次布置的發(fā)射極3、電路板4、模塊定位件5、鑰板6和集電極7。其中，殼體2的中央處指的是固定部203和固定部204的中央處，以及絕緣部202的內(nèi)腔201。發(fā)射極3和集電極7分別通過固定部203和固定部204固定于絕緣部202。發(fā)射極3和集電極7可由導(dǎo)電金屬材料制成，優(yōu)選為金屬銅。在電路板4上設(shè)有能夠穿過絕緣部202的柵極引出線401。
[0030]如圖6所示，模塊定位件5優(yōu)選為由樹脂材料制成的板體，在其上開設(shè)了多個定位孔501。通常情況下，多個定位孔501呈陣列形式分布，其優(yōu)選為矩形陣列。在各定位孔501內(nèi)設(shè)有沿著第一方向A依次分布的鑰塊502、芯片503和固定設(shè)置在鑰板6的表面上的定位凸起601。定位凸起601也由鑰材料制成，其優(yōu)選與鑰板6 —體式成型。
[0031]多個定位孔501可分為兩種，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型定位孔分布在陣列的外圈，而FRD型定位孔分布在陣列的外圈內(nèi)。IGBT型和FRD型定位孔的形狀結(jié)構(gòu)相同，但IGBT型定位孔內(nèi)的鑰塊502內(nèi)設(shè)有電連組件8。
[0032]根據(jù)本發(fā)明的壓接式絕緣柵雙極型晶體管100把現(xiàn)有技術(shù)的多個子模塊殼改進成了具有多個定位孔501的模塊定位件5，避免了現(xiàn)有技術(shù)出現(xiàn)的單個子模塊殼容易傾斜的問題。同時，還把現(xiàn)有技術(shù)的固定于發(fā)射極的定位凸起和鑰片改進成固定有定位凸起601的鑰板6，由此能夠增加該定位凸起601插入到模塊定位件5的定位孔501內(nèi)的深度，從而增強鑰板6與模塊定位件5之間定位的穩(wěn)定性，使得貼片機能夠順利進行組裝，提高了企業(yè)的生產(chǎn)效率。
[0033]在一個優(yōu)選的實施例中，電連組件8可包括設(shè)在鑰塊502內(nèi)的絕緣套802，以及設(shè)在絕緣套802內(nèi)的導(dǎo)電件801。絕緣套802優(yōu)選由樹脂材料制成，導(dǎo)電件801優(yōu)選為彈黃針。導(dǎo)電件801能夠把IGBT芯片與電路板4相接通，以便柵極引出線401直接接通所述的IGBT芯片。
[0034]根據(jù)本發(fā)明，在電路板4上開設(shè)有通孔402，請參照圖6。在該通孔402的孔壁上設(shè)有多個連接塊403。連接塊403優(yōu)選為從孔壁上沿徑向向內(nèi)延伸的凸起。導(dǎo)電件801能夠抵靠于連接塊403，以便把IGBT芯片與電路板4相互接通。連接塊403不僅可以接通IGBT芯片和電路板4，而且還可以在定位孔501的軸向上定位定位孔501內(nèi)的部件或組件，尤其是鑰塊502和芯片503。
[0035]為了更好地定位定位孔501內(nèi)的部件或組件，在發(fā)射極3上可固定設(shè)有多個穿過通孔402的定位凸臺301 (見圖4)。定位凸臺301的橫截面的形狀可構(gòu)造與定位孔501的內(nèi)腔橫截面的形狀相同，以便其進入到定位孔501后抵靠著鑰塊502，起到定位模塊定位件5的作用。當(dāng)定位凸臺301和定位凸起601分別從定位孔501的兩端處插入到定位孔501后，可以阻止模塊定位件5沿軸向(圖4所示的上下方向)或徑向(圖4所示的左右方向)移動，因此定位凸臺301和定位凸起601能夠牢固固定模塊定位件5。
[0036]在一個優(yōu)選的實施例中,模塊定位件5的厚度構(gòu)造成等于定位凸起601、芯片503、鑰塊502和定位凸臺301四者厚度之和。由此，可以更加穩(wěn)定地定位定位孔501內(nèi)的部件或組件。但在實際情況下，模塊定位件5的厚度通常都厚于定位凸起601、芯片503、鑰塊502和定位凸臺301四者厚度之和，因此可以在定位凸臺301與鑰塊502之間添加間隙填充片9(見圖6)，從而消除間隙，促進定位功能更加穩(wěn)定。該間隙填充片9可選為導(dǎo)電性較好的金屬材料制成，優(yōu)選為銀片。
[0037]在一個實施例中，電路板4可通過緊固件12把其固定到模塊定位件5。緊固件12可選為螺栓，電路板4和模塊定位件5分別設(shè)有螺栓孔和具有螺紋的螺栓孔。除此之外，緊固件12也可以選擇其它部件或結(jié)構(gòu)，例如卡接結(jié)構(gòu)。當(dāng)該壓接式絕緣柵雙極型晶體管100受到撞擊或振動后，緊固件12確保導(dǎo)電件801與連接塊403始終接觸，從而避免出現(xiàn)接觸不良，影響該壓接式絕緣柵雙極型晶體管100的性能。另外，在緊固件12把電路板4固定到模塊定位件5后，能夠把電路板4和模塊定位件5以及處于兩者之間的部件或組件制作成相對于殼體2獨立的整體，這樣不僅便于對該整體內(nèi)的各芯片502進行單獨測試，而還能夠方便更換失效的芯片502。
[0038]在該實施例中，在鑰板6上設(shè)有定位銷孔67(見圖4)，而在集電極7上設(shè)有用于定位銷孔67相配合的定位銷76。通過定位銷孔56和定位銷76的配合,能夠把由電路板4和模塊定位件5以及處于兩者之間的部件形成的獨立整體準確穩(wěn)定地安裝到殼體2內(nèi)，促進組裝過程簡單可靠。
[0039]以下介紹根據(jù)本發(fā)明的壓接式絕緣柵雙極型晶體管100的組裝過程。首先，對模塊定位件5和鑰板6進行組裝，把鑰板6的各定位凸起601分別插入到模塊定位件5的相應(yīng)的定位孔501內(nèi)。然后，向定位孔501內(nèi)依次安放芯片503、鑰塊502和間隙填充片9。其中，還需要在鑰塊502內(nèi)安裝電連組件8。待上述安放完成后，把電路板4蓋到模塊定位件5上并通過緊固件12把電路板4和模塊定位件5固定在一起。最后，把安裝固定好的電路板4和模塊定位件5安裝到殼體2內(nèi)，完成該壓接式絕緣柵雙極型晶體管100的組裝。
[0040]根據(jù)本發(fā)明的壓接式絕緣柵雙極型晶體管10能夠采用貼片機順利進行組裝，從而提聞了企業(yè)的生廣效率。
[0041]雖然已經(jīng)參考優(yōu)選實施例對本發(fā)明進行了描述，但在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可以對其進行各種改進并且可以用等效物替換其中的部件。尤其是，只要不存在結(jié)構(gòu)沖突，各個實施例中所提到的各項技術(shù)特征均可以任意方式組合起來。本發(fā)明并不局限于文中公開的特定實施例，而是包括落入權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所有技術(shù)方案。
【權(quán)利要求】
1.一種壓接式絕緣柵雙極型晶體管，包括殼體，以及設(shè)置在所述殼體內(nèi)且沿第一方向依次布置的發(fā)射極、電路板、模塊定位件、鑰板和集電極，其中在所述模塊定位件上開設(shè)有多個定位孔，在各所述定位孔內(nèi)沿所述第一方向依次設(shè)有鑰塊、芯片和固定設(shè)在所述鑰板的表面上的由鑰材料制成的定位凸起，在部分的所述定位孔內(nèi)的所述鑰塊內(nèi)設(shè)有用于把相應(yīng)的所述芯片與所述電路板相接通的電連組件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓接式絕緣柵雙極型晶體管，其特征在于，在所述電路板上開設(shè)有通孔，在所述通孔的孔壁上設(shè)有多個能夠通過所述電連組件接通所述芯片的連接塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的壓接式絕緣柵雙極型晶體管，其特征在于，在所述發(fā)射極上設(shè)有多個穿過所述通孔的定位凸臺，各所述定位凸臺分別用于抵靠式定位相應(yīng)的所述鑰塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的壓接式絕緣柵雙極型晶體管，其特征在于，所述模塊定位件的厚度等于所述定位凸起、芯片、鑰塊和定位凸臺四者厚度之和。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的壓接式絕緣柵雙極型晶體管，其特征在于，在所述定位凸臺與鑰塊之間設(shè)有間隙填充片。
6.根據(jù)權(quán)利要求2到5中任一項所述的壓接式絕緣柵雙極型晶體管，其特征在于，所述電連組件包括設(shè)在所述鑰塊內(nèi)的絕緣套，以及設(shè)在所述絕緣套內(nèi)用于與所述連接塊相接觸的導(dǎo)電件。
7.根據(jù)權(quán)利要求1到5中任一項所述的壓接式絕緣柵雙極型晶體管，其特征在于，所述電路板通過緊固件固定于所述模塊定位件。
8.根據(jù)權(quán)利要求1到5中任一項所述的壓接式絕緣柵雙極型晶體管，其特征在于，所述殼體包括具有內(nèi)腔的絕緣部，以及分別設(shè)在所述絕緣部的兩端的兩個固定部，各所述固定部分別用于固定所述集電極和發(fā)射極。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的壓接式絕緣柵雙極型晶體管，其特征在于，在所述電路板上設(shè)有能夠穿過所述絕緣部的柵極引出線。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的壓接式絕緣柵雙極型晶體管，其特征在于，在所述鑰板上設(shè)有定位銷孔，在所述集電極上設(shè)有用于與所述定位銷孔相配合的定位銷。
【文檔編號】H01L23/32GK104409484SQ201410534231
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年10月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月11日
【發(fā)明者】李繼魯, 竇澤春, 方杰, 常桂欽, 肖紅秀, 彭勇殿, 劉國友 申請人:株洲南車時代電氣股份有限公司