本申请提供了一种压接式IGBT模块，包括多个能够相对于管壳上下移动的子模组，子模组包括：并排间隔设置在导电基板上的多个芯片；能够容置在管壳中或者延伸出管壳的下表面的承压件；设置在芯片的上方的旁路母排，且其上部抵接在承压件的上表面；设置在旁路母排和所述导电盖板之间的弹性件；当压装力不大于弹性件的弹力时，导电盖板延伸出所述管壳的上表面，导电基板和承压件均延伸出管壳的下表面，且导电基板的下表面和承压件的下表面齐平，当压装力大于弹性件的弹力时，导电基板的下表面和承压件的下表面与管壳的下表面齐平，导电盖板的上表面与管壳的上表面齐平。本申请的压接式IGBT模块能够保证芯片受力的均匀性。IGBT模块能够保证芯片受力的均匀性。IGBT模块能够保证芯片受力的均匀性。
【技术实现步骤摘要】
一种压接式IGBT模块及功率半导体器件
[0001]本专利技术涉及功率半导体器件
，更具体地，涉及一种压接式IGBT模块及功率半导体器件。
技术介绍
[0002]现有的压接式IGBT模块大多是通过弹簧或者碟簧实现芯片的受力，但其均存在芯片受力不均的问题。例如，申请号为201410661590.2，名称为“一种压接式半导体模块”的专利技术专利所公开的压接式半导体模块中，是通过弹簧的形变实现芯片的受力，而形变过程中的位移需要通过管壳的变形缓冲结构来弥补，在反复形变的过程中，管壳的形变缓冲结构容易产生应力，从而造成管壳金属焊层开裂、模块漏气，进而破坏模块内部环境，导致器件的可靠性降低甚至失效。
[0003]再如，公开号为CN100355070C，名称为“一种大功率半导体模块”的专利技术专利所公开的大功率半导体模块中，是通过碟簧的结构形变来保证芯片单元的受力，碟簧形变产生的位移来实现模组移动的。其局限在于，模组只能单方向移动，各模组之间因为结构尺寸精度的不一致导致各模组的实际位移形成差异，并直接导致芯片单元的受力差异，从而影响模块的整体特性。并且，其导电旁路薄片设置在碟簧周围，导电旁路薄片需要根据碟簧的形变而同步形变。因为要保证旁路薄片能够正常形变的特点，因此，旁路薄片无法做大做厚，这直接限制了旁路薄片的通流能力。再者，模组设计需要预留给旁路薄片一定的变形空间，这也导致了模块整体体积偏大，不利于模块功率密度的提升。
技术实现思路
[0004]针对上述现有技术中的问题，本申请提出了一种压接式IGBT模块及功率半导体器件，用于解决上述部分或全部技术问题。
[0005]第一方面，本申请提供一种压接式IGBT模块，包括多个能够相对于管壳上下移动的子模组，所述子模组包括：
[0006]导电基板和导电盖板，其能够容置在所述管壳中或者分别延伸出所述管壳的下表面和上表面；
[0007]多个芯片，其并排间隔设置在所述导电基板上；
[0008]承压件，其能够相对于所述管壳上下移动，以使其容置在所述管壳中或者延伸出所述管壳的下表面；
[0009]旁路母排，其设置在所述芯片的上方，且其上部抵接在所述承压件的上表面；
[0010]弹性件，其设置在所述旁路母排和所述导电盖板之间；
[0011]当压装力不大于所述弹性件的弹力时，所述导电盖板延伸出所述管壳的上表面，所述导电基板和所述承压件均延伸出所述管壳的下表面，且所述导电基板的下表面和所述承压件的下表面齐平，
[0012]当压装力大于所述弹性件的弹力时，所述导电基板的下表面和所述承压件的下表
面与所述管壳的下表面齐平，所述导电盖板的上表面与所述管壳的上表面齐平。
[0013]在根据第一方面的一个实施方式中，所述子模组还包括缓冲块，所述缓冲块设置在模块盖板和所述承压件之间，当所述承压件相对于所述管壳向上移动时，所述缓冲块用于对所述承压件进行缓冲。
[0014]在根据第一方面的一个实施方式中，所述子模组还包括设置在所述芯片和所述旁路母排之间的导电缓冲垫块，所述导电缓冲垫块用于保证所述芯片和所述旁路母排之间导电的可靠性。
[0015]在根据第一方面的一个实施方式中，所述导电缓冲垫块的膨胀系数和所述导电基板的热膨胀系数与所述芯片的热膨胀系数相匹配，以避免在其相接触的表面产生缺陷。
[0016]在根据第一方面的一个实施方式中，所述芯片与所述导电基板之间以及所述芯片与所述导电缓冲垫块之间通过焊接或者银烧结的方式连接。
[0017]在根据第一方面的一个实施方式中，所述导电缓冲垫和所述导电基板均采用钼或者钼-铜合金制成。
[0018]在根据第一方面的一个实施方式中，所述子模组还包括门极输出探针，其用于将多个所述芯片的门极信号并联输出。
[0019]在根据第一方面的一个实施方式中，所述子模组还包括侧框，所述侧框的底面与所述导电基板上表面的边缘密封连接，以形成下部密封、上部敞开的腔体，所述腔体内灌封硅胶，以使所述导电基板和所述导电缓冲垫块之间具有一绝缘距离。
[0020]在根据第一方面的一个实施方式中，所述子模组还包括承压垫块，其设置在所述旁路母排与所述弹性件之间，用于缓冲所述旁路母排与所述弹性件之间的压力传递，以使所述芯片之间的接触压强一致。
[0021]在根据第一方面的一个实施方式中，所述承压件的外壁面构造有第一台阶，所述管壳的内壁面构造有与所述第一台阶配合的第二台阶，以限制所述承压件向下移动的行程。
[0022]第二方面，本申请提供一种功率半导体器件，起包括根据第一方面所述的压接式IGBT模块。
[0023]与现有技术相比，本申请具有以下优点：
[0024]1)本申请的压接式IGBT模块，芯片所受的压力完全由弹性件的形变量
△
H决定，不受压装力变化的影响，芯片之间的压力均匀性可以完全保证，从而也保证了IGBT模块应用的可靠性。
[0025]2)本申请的压接式IGBT模块，其子模组能够基于管壳的上下表面双向移动，对尺寸公差精度的要求相对较低，弹簧的形变量能够很好的弥补纵向方向(也即沿管壳的高度方向)结构件的公差，保证芯片的压力均匀性。
[0026]3)电流旁路结构不随弹簧的形变而改变，可以根据实际需要调整旁路母排的厚度，通流能力更强。
[0027]4)芯片上下两面分别与材料膨胀系数相近的Mo或Mo-Cu合金通过焊接或银烧结工艺方法连接，界面接触更可靠，产品特性大幅提升。
[0028]5)承压件相对于管壳可上下活动，提升了装配的灵活性，纵向方向通过位移弥补各结构件的厚度公差，保证导电盖板与与旁路母排压接连接可靠性。
[0029]上述技术特征可以各种适合的方式组合或由等效的技术特征来替代，只要能够达到本专利技术的目的。
附图说明
[0030]在下文中将基于实施例并参考附图来对本专利技术进行更详细的描述。其中：
[0031]图1显示了根据本申请的压接式IGBT模块的每个子模组的电路拓扑示意图。
[0032]图2显示了根据本申请的压接式IGBT模块的六个子模组并联的电路拓扑示意图。
[0033]图3显示了根据本申请的压接式IGBT模块的俯视图。
[0034]图4显示了根据本申请的压接式IGBT模块的剖面图。
[0035]图5显示了根据本申请的压接式IGBT模块的每个子模组在自由状态下的剖面图。
[0036]图6显示了根据本申请的压接式IGBT模块的每个子模组的爆炸图。
[0037]图7和图8分别显示了根据本申请的压接式IGBT模块的每个子模组在压装前和压装后的受力示意图。
[0038]在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。
具体实施方式
[0039]下面将结合附图对本专利技术作进一步说明。
[0040]如图3所示，本申请提供了一种压接式IGBT模块100，包括多个并联形式布局的子模组，子模组能够相对于管本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种压接式IGBT模块，其特征在于，包括多个能够相对于管壳上下移动的子模组，所述子模组包括：导电基板和导电盖板，其能够容置在所述管壳中或者分别延伸出所述管壳的下表面和上表面；多个芯片，其并排间隔设置在所述导电基板上；承压件，其能够容置在所述管壳中或者延伸出所述管壳的下表面；旁路母排，其设置在所述芯片的上方，且其上部抵接在所述承压件的上表面；弹性件，其设置在所述旁路母排和所述导电盖板之间；当压装力不大于所述弹性件的弹力时，所述导电盖板延伸出所述管壳的上表面，所述导电基板和所述承压件均延伸出所述管壳的下表面，且所述导电基板的下表面和所述承压件的下表面齐平，当压装力大于所述弹性件的弹力时，所述导电基板的下表面和所述承压件的下表面与所述管壳的下表面齐平，所述导电盖板的上表面与所述管壳的上表面齐平。2.根据权利要求1所述的压接式IGBT模块，其特征在于，所述子模组还包括缓冲块，所述缓冲块设置在模块盖板和所述承压件之间，当所述承压件相对于所述管壳向上移动时，所述缓冲块用于对所述承压件进行缓冲。3.根据权利要求1所述的压接式IGBT模块，其特征在于，所述子模组还包括设置在所述芯片和所述旁路母排之间的导电缓冲垫块，所述导电缓冲垫块用于保证所述芯片和所述旁路母排之间导电的可靠性。4.根据权利要求3所述的压接式IGBT模块，其特征在于，所述导电缓冲垫块的膨胀系数和所述导电基板的热膨胀系数与所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：石廷昌，常桂钦，李寒，彭勇殿，吴义伯，董国忠，康强，张文浩，王玉麒，
申请(专利权)人：株洲中车时代半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：
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