一種壓接式電極及其igbt模塊和安裝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于半導(dǎo)體器件技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種IGBT模塊壓接式彈簧電極結(jié)構(gòu)、應(yīng)用該電極的IGBT模塊以及該模塊的安裝方法。
【背景技術(shù)】
[0002]IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor),絕緣柵雙極型晶體管，是由 BJT (雙極型三極管)和MOS (絕緣柵型場效應(yīng)管)組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動式功率半導(dǎo)體器件。IGBT具備驅(qū)動功率小而飽和壓降低等優(yōu)點，特別是容易開通和關(guān)斷等性能特點，是國際上公認(rèn)的電力電子技術(shù)第三次革命最具代表性的產(chǎn)品，因此在現(xiàn)代電力電子技術(shù)中得到了越來越廣泛的應(yīng)用，在較高頻率的大、中功率應(yīng)用中占據(jù)了主導(dǎo)地位。IGBT至今已經(jīng)發(fā)展到第六代，商業(yè)化已發(fā)展到第五代。
[0003]電極是IGBT模塊的重要部件，在IGBT模塊內(nèi)部電極通過焊接技術(shù)，與DBC板基板或者電路板焊接在一起，從而與DBC板基板上的IGBT、二極管芯片形成電路連接。在IGBT模塊外部，電極作為IGBT模塊的輸出端子與外界電路連接，形成所需要的電路連接。
[0004]作為模塊內(nèi)、外部連接的通道，對于模塊主電極的結(jié)構(gòu)設(shè)計有較高的要求。IGBT模塊在封裝生產(chǎn)的時候需要保證電極能夠牢固的焊接在底板上，以保證IGBT模塊后續(xù)的安裝使用。
[0005]大規(guī)模的模塊化部件生產(chǎn)，對IGBT模塊在產(chǎn)品一致性及可靠性等方面要求極高。而就目前IGBT模塊來說大多使用的是焊接式結(jié)構(gòu)，即將電極的底部通過高溫焊接的方式焊在DBC板上，這樣做不但占用了 DBC板的面積，而且最重要的是浪費了大量的焊接資源和電力資源，焊接式結(jié)構(gòu)還增加了產(chǎn)品的不穩(wěn)定因素，因為在焊接過程中，隨著焊料的融化，有可能形成焊料堆積、流焊，從而會使模塊中的電極間形成短路，造成很大的損失。
[0006]因此，針對上述技術(shù)問題，有必要提供一種能夠通過除焊接以外的其他方式將電極固定在DBC板上的電極。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明針對傳統(tǒng)IGBT模塊電極通過焊接方式固定至DBC板上的不足，將電極設(shè)計為適合通過壓接形式固定于DBC板上的特殊結(jié)構(gòu)，在保證電極能夠與DBC板充分接觸的同時，減少固定電極所需占用的DBC板上的面積。本發(fā)明同時公開了上述電極的安裝方法。
[0008]一種壓接式電極，包括連接部和引出部，所述引出部與所述連接部之間的夾角為直角，所述電極的連接部為彎曲設(shè)置的、具有彈性的彈簧結(jié)構(gòu)。
[0009]優(yōu)選地，所述連接部的彈簧結(jié)構(gòu)為Ω形。
[0010]優(yōu)選地，所述電極連接部上端、與引出部交接處，設(shè)有一對設(shè)置固定塊，所述一對固定塊分別位于電極的正反兩個側(cè)面上，且高度一致。
[0011]一種應(yīng)用上述的壓接式電極的IGBT模塊，所述IGBT模塊包括底板、焊接在底板上的DBC板、平行安裝于DBC板上的定位板、垂直穿插于定位板并固定在DBC板上的電極以及覆蓋在上述所有部件之上的IGBT頂蓋。
[0012]優(yōu)選地，所述定位板上開設(shè)有對應(yīng)于電極在DBC板上的固定位置的定位孔。
[0013]優(yōu)選地，所述IGBT頂蓋上同樣開設(shè)有與電極在DBC板上的固定位置對應(yīng)的電極孔，所述電極的引出部穿過所述電極孔探出于IGBT頂蓋之外。
[0014]一種如上所述的IGBT模塊的安裝方法，其特征在于，所述方法包括:
[0015]S1、將DBC板焊接于基板上；
[0016]S2、將上述壓接式電極嵌入開設(shè)有相應(yīng)電極孔的IGBT頂蓋中；
[0017]S3、將壓接式電極連接部的底部插入安裝在DBC板上的帶有定位孔的定位板中，并將IGBT頂蓋固定于外殼上；
[0018]S4、通過PCB板在壓接式電極上向下施加多個均勻的力，將電極緊緊壓在DBC板基板上的同時固定外殼。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果:
[0020](I)本發(fā)明通過具有彈簧結(jié)構(gòu)電極能夠在很大的程度上提高電極與DBC板銅層的接觸面積，提高電流在電極和DBC板銅層上的傳導(dǎo)效率，節(jié)省DBC板銅層上電極所用的面積并可縮小整個DBC板的面積，從而保證了產(chǎn)品的緊湊性、可靠性和穩(wěn)定性。
[0021](2)由于IGBT模塊有多個主電極，在設(shè)計壓接式電極時還要充分考慮其表面高度的一致性，因此通過將電極設(shè)計成彈簧結(jié)構(gòu)，能夠進(jìn)一步保證了產(chǎn)品的可靠性、穩(wěn)定性和安全性。
[0022](3)省去了傳統(tǒng)的電極焊接步驟，節(jié)約了大量的焊接資源和電力資源。
【附圖說明】
[0023]為了更清晰地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明中記載的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0024]圖1為傳統(tǒng)的電極結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖2為本發(fā)明壓接式電極結(jié)構(gòu)的第一視角立體結(jié)構(gòu)圖；
[0026]圖3為本發(fā)明壓接式電極結(jié)構(gòu)的第二視角立體結(jié)構(gòu)圖；
[0027]圖4為本發(fā)明壓接式電極結(jié)構(gòu)正視圖；
[0028]圖5為本發(fā)明壓接式電極結(jié)構(gòu)側(cè)視圖；
[0029]圖6為本發(fā)明壓接式電極結(jié)構(gòu)俯視圖；
[0030]圖7為應(yīng)用本發(fā)明壓接式電極的IGBT模塊封裝圖。
[0031]圖8為應(yīng)用本發(fā)明壓接式電極的IGBT模塊以及PCB板的安裝位置示意圖。
【具體實施方式】
[0032]下面將通過【具體實施方式】對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0033]參照圖1所示，現(xiàn)有的電極結(jié)構(gòu)通常包括三部分，由下至上依次為焊接部I’、連接部2’和引出部3’，而焊接部I’通常設(shè)有焊接引腳，傳統(tǒng)的電極固定技術(shù)是通過焊料將電極的焊接引腳與DBC板的銅層通過高溫焊接固定在一起，這樣的電極固定方式存在著以下幾項缺點:
[0034](I)焊接的接觸面積大，IGBT模塊的設(shè)計者需要在DBC板上預(yù)留較大的面積；
[0035](2)將傳統(tǒng)的電極焊接在DBC板上需要非常復(fù)雜的工藝:需要在高溫、真空環(huán)境中將焊料融化后，再經(jīng)過冷卻的方法，并且還要保證盡可能低的空洞率，這個工藝過程需要耗費大量的焊接資源和電力資源；
[0036](3)焊接過程中隨著焊料的熔化，有可能因焊料過多而形成堆焊和流焊，致使在應(yīng)用過程中形成短路從而損壞IGBT芯片，造成很大的損失。
[0037]因此，針對上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明公開了一種IGBT模塊壓接式電極結(jié)構(gòu)。
[0038]作為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，如圖2所示，一種IGBT模塊壓接式電極，包括連接部41和引出部42，所述引出部42與所述連接部