一种三相逆变IGBT模块制造技术

本实用新型专利技术公开提供了一种三相逆变IGBT模块，内部控制电路分为三大模块，一定的空间内通过并排连接的方式，能够缩小使用空间，提高空间利用率和功率输出密度；真空焊接是使零件在真空保护环境下进行焊接，保证芯片零件的内部和外部连接引脚不会被氧化和污染，焊接尺寸也能达到较高精度；采用铝丝键合的工艺，铝丝的接触电阻小，具有良好的导电性能，且具备较高的热疲劳能力，陶瓷覆铜板侧边与基板侧壁贴合能够扩大IGBT芯片和FRD芯片的可用区域，芯片区域空间增加，载流部分铜层更宽，键合部分落点区域面积也得到提升，芯片下方散热面积的增加提高模块的散热能力；弧度预弯处理，能够提高抗压能力，也可以抗形变能力，防止整体通电发热时铜板受热向下弯曲。

A Three-phase Inverter IGBT Module

【技术实现步骤摘要】
一种三相逆变IGBT模块
本专利技术涉及工业变频器领域，尤其涉及一种三相逆变IGBT模块。
技术介绍
IGBT(绝缘栅双极型晶体管，是由BJT(双极结型晶体三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型-电压驱动式-功率半导体器件,其具有自关断的特征，是一个非通即断的开关，IGBT没有放大电压的功能，导通时可以看做导线，断开时当做开路，IGBT融合了BJT和MOSFET的两种器件的优点，如驱动功率小和饱和压降低等，FRD芯片在于配套高效电路整流使用，最终用于较大功率的开关电源、变频调速器、电源速配器、充电器、液晶显示屏等家用电器和工业电器。三相逆变IGBT模块是工业电能转换中的关键部件，随着工业技术的提高，产品小型化的需求越来越高，这要求功率产品设计在同样的封装尺寸内容纳更多的稳定功率。目前现有的设计方式存在相当大的封装浪费，造成工业领域无法实现小型化和功率密度的提高。功率模块内部载流铜层的宽度对模块载流能力、模块本身发热和模块散热有重要影响。设计上，在同等散热条件和铜层宽度、长度情况下，铜层载流量存在极限值。设计同等长度下铜层宽度不足回引起铜层发热，造成模块温度升高，导致模块性能下降，甚至烧毁模块，所以需要设计一款符合工业生产要求，又能够提高产品质量的新型三相逆变IGBT模块。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有技术中的不足之处，提供了一种空间利用率高，散热效果良好，模块载流能力强的三相逆变IGBT模块。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种三相逆变IGBT模块，包括外壳和基板，所述外壳周向上设有若干端口槽，其内部控制电路部分的电路板设计为三块分别为：左部逆变IGBT模块、中部逆变IGBT模块和右部逆变IGBT模块，所述中部逆变IGBT模块一端连接左部逆变IGBT模块，所述中部逆变IGBT模块另一端连接右部逆变IGBT模块；所述左部逆变IGBT模块连接三相电源正极端子，所述右部逆变IGBT模块连接三相电源负极端子；所述左部逆变IGBT模块、中部逆变IGBT模块和右部逆变IGBT模块皆包括陶瓷覆铜板以及设置于陶瓷覆铜板上的两组逆变IGBT电路，所述逆变IGBT电路包括IGBT芯片和FRD芯片，所述逆变IGBT电路还包括信号引出端子，信号引出端子固定与对应的端口槽内。周向上设置的若干端口槽方便电源正负电极端子和信号引出端子的固定，内部控制电路分为三大模块，在一定的空间内通过并排连接的方式，能够缩小使用空间，提高空间利用率和功率输出密度。作为优选，所述IGBT芯片和陶瓷覆铜板之间、FRD芯片和陶瓷覆铜板之间皆通过真空焊接方式连接。真空焊接是使零件在真空保护环境下进行焊接，保证芯片零件的内部和外部连接引脚不会被氧化和污染，焊接尺寸也能达到较高精度。作为优选，所述IGBT芯片和FRD芯片之间键合铝丝连接。采用铝丝键合的工艺，铝丝的接触电阻小，具有良好的导电性能，且具备较高的热疲劳能力，极大地提高了整个模块的生产效率，保证产品一致性。作为优选，所述IGBT芯片和FRD芯片表面电镀铝层，以利于和铝丝键合。作为优选，所述陶瓷覆铜板还包括正极铜层和负极铜层。作为优选，所述陶瓷覆铜板分为上层、中层和下层，上层和下层为纯铜材料，中层为三氧化二铝陶瓷，所述上层非焊接或非键合区域涂覆阻焊油墨。上层非焊接或非键合区域涂覆阻焊油墨能够有效保护电路。作为优选，所述左部逆变IGBT模块和右部逆变IGBT模块中的陶瓷覆铜板形状为方形切边，所述陶瓷覆铜板侧边与基板侧壁贴合。陶瓷覆铜板侧边与基板侧壁贴合能够扩大IGBT芯片和FRD芯片的可用区域，芯片区域空间增加，载流部分铜层更宽，键合部分落点区域面积也得到提升，芯片下方散热面积的增加提高模块的散热能力。作为优选，所述外壳为PBT材料。作为优选，所述基板为纯铜材料，表面电镀可焊镍，并做弧度预弯处理。弧度预弯处理，能够提高抗压能力，也可以抗形变能力，防止整体通电发热时铜板受热向下弯曲。与现有技术相比，本专利技术的有益效果：内部控制电路分为三大模块，在一定的空间内通过并排连接的方式，能够缩小使用空间，提高空间利用率和功率输出密度；真空焊接是使零件在真空保护环境下进行焊接，保证芯片零件的内部和外部连接引脚不会被氧化和污染，焊接尺寸也能达到较高精度；采用铝丝键合的工艺，铝丝的接触电阻小，具有良好的导电性能，且具备较高的热疲劳能力，极大地提高了整个模块的生产效率，保证产品一致性；上层非焊接或非键合区域涂覆阻焊油墨能够有效保护电路；陶瓷覆铜板侧边与基板侧壁贴合能够扩大IGBT芯片和FRD芯片的可用区域，芯片区域空间增加，载流部分铜层更宽，键合部分落点区域面积也得到提升，芯片下方散热面积的增加提高模块的散热能力；弧度预弯处理，能够提高抗压能力，也可以抗形变能力，防止整体通电发热时铜板受热向下弯曲。附图说明图1是本技术的整体结构示意图；图2是本技术的俯视图；图3是本技术的部分结构示意图；图中：外壳1、基板10、端口槽101、左部逆变IGBT模块11、三相电源正极端子110、中部逆变IGBT模块12、右部逆变IGBT模块13、三相电源负极端子130、信号引出端子2、陶瓷覆铜板3、正极铜层31、负极铜层32、衬套4、键合铝丝5、逆变IGBT电路6、IGBT芯片61、FRD芯片62。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步的描述。为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。如图1—3中所示的一种三相逆变IGBT模块，包括外壳1和基板10，所述外壳周向上设有若干端口槽101，其内部控制电路部分的电路板设计为三块分别为：左部逆变IGBT模块11、中部逆变IGBT模块12和右部逆变IGBT模块13，所述中部逆变IGBT模块一端连接左部逆变IGBT模块，所述中部逆变IGBT模块另一端连接右部逆变IGBT模块；所述左部逆变IGBT模块连接三相电源正极端子110，所述右部逆变IGBT模块连接三相电源负极端子130；所述左部逆变IGBT模块、中部逆变IGBT模块和右部逆变IGBT模块皆包括陶瓷覆铜板3以及设置于陶瓷覆铜板上的两组逆变IGBT电路6，所述逆变IGBT电路包括IGBT芯片61和FRD芯片62，所述逆变IGBT电路还包括信号引出端子2，信号引出端子固定与对应的端口槽内，所述IGBT芯片和陶瓷覆铜板之间、FRD芯片62和陶瓷覆铜板之间皆通过真空焊接方式连接，所述IGBT芯片和FRD芯片之间键合铝丝5连接，所述IGBT芯片和FRD芯片表面电镀铝层，以利于和铝丝键合，所述陶瓷覆铜板还包括正极铜层31和负极铜层32，所述陶瓷覆铜板分为上层、中层和下层，上层和下层为纯铜材料，中层为三氧化二铝陶瓷，所述上层非焊接或非键合区域涂覆阻焊油墨，所述左部逆变IGBT模块11和右部逆变IGBT模块13中的陶瓷覆铜板形状为方形切边，所述陶瓷覆铜板侧边与基板侧壁贴合，所述外壳为PBT材料，所述外壳底面为长方形，外壳底部上表面的四个角落上设有方便安装的衬套4，所述基板10为纯铜材料，表面电镀可焊镍，并做弧度预弯处理。周向上设置的若干端口槽方便电源正负电极端子和信号引出端子本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三相逆变IGBT模块，包括外壳（1）和基板（10），其特征在于：所述外壳周向上设有若干端口槽（101），其内部控制电路部分的电路板设计为三块分别为：左部逆变IGBT模块（11）、中部逆变IGBT模块（12）和右部逆变IGBT模块（13），所述中部逆变IGBT模块一端连接左部逆变IGBT模块，所述中部逆变IGBT模块另一端连接右部逆变IGBT模块；所述左部逆变IGBT模块连接三相电源正极端子（110），所述右部逆变IGBT模块连接三相电源负极端子（130）；所述左部逆变IGBT模块、中部逆变IGBT模块和右部逆变IGBT模块皆包括陶瓷覆铜板（3）以及设置于陶瓷覆铜板上的两组逆变IGBT电路（6），所述逆变IGBT电路包括IGBT芯片（61）和FRD芯片（62），所述逆变IGBT电路还包括信号引出端子（2），信号引出端子固定与对应的端口槽内。

【技术特征摘要】
1.一种三相逆变IGBT模块，包括外壳（1）和基板（10），其特征在于：所述外壳周向上设有若干端口槽（101），其内部控制电路部分的电路板设计为三块分别为：左部逆变IGBT模块（11）、中部逆变IGBT模块（12）和右部逆变IGBT模块（13），所述中部逆变IGBT模块一端连接左部逆变IGBT模块，所述中部逆变IGBT模块另一端连接右部逆变IGBT模块；所述左部逆变IGBT模块连接三相电源正极端子（110），所述右部逆变IGBT模块连接三相电源负极端子（130）；所述左部逆变IGBT模块、中部逆变IGBT模块和右部逆变IGBT模块皆包括陶瓷覆铜板（3）以及设置于陶瓷覆铜板上的两组逆变IGBT电路（6），所述逆变IGBT电路包括IGBT芯片（61）和FRD芯片（62），所述逆变IGBT电路还包括信号引出端子（2），信号引出端子固定与对应的端口槽内。2.根据权利要求1所述的一种三相逆变IGBT模块，其特征在于，所述IGBT芯片和陶瓷覆铜板之间、FRD芯片（62）和陶瓷覆铜板之间皆通过真空焊接方式连接。3.根据权利要求1所述的一种三相逆变IGBT模块，...

【专利技术属性】
技术研发人员：车湖深，吕冬洋，方庆，郭小波，
申请(专利权)人：杭州泰昕微电子有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江,33