一种igbt模块用跨桥电极以及igbt模块的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种IGBT模块用跨桥电极以及IGBT模块，所述的IGBT模块包括至少2个IGBT模块子单元，各IGBT模块子单元包括DBC基板，所述的DBC基板上设有预留连接区域，包括：分别位于两端的第一固定连接部和第二固定连接部；位于第一固定连接部和第二固定连接部中间、且沿轴向延伸凸出的跨桥；所述的第一固定连接部和第二固定连接部分别与不同DBC基板上的预留连接区域固定连接；本发明有效减少了DBC基板需要预留的连接区域，同时能够简单、方便、准确、有效地完成不同IGBT模块子单元之间的串联和/或并联连接问题，提高不同IGBT模块子单元之间的串联和/或并联连接质量，有效确保IGBT模块的电气性能。
【专利说明】—种IGBT模块用跨桥电极以及IGBT模块
【技术领域】
[0001]本发明属于IGBT模块制造领域，具体涉及了一种IGBT模块用跨桥电极以及IGBT模块，尤其适合用于结构设计复杂、DBC基板预留连接区域较小的不同IGBT模块子单元之间的串联和/或并联连接。
【背景技术】
[0002]IGBT模块(Insulated Gate Bipolar Transistor,中文译文为绝缘栅双极型晶体管)是由MOSFET和双极型晶体管复合而成的一种器件，其输入极为M0SFET，输出极为PNP晶体管。它融和了这两种器件的优点，既具有MOSFET器件驱动功率小和开关速度快的优点，又具有双极型器件饱和压降低而容量大的优点，其频率特性介于MOSFET与功率晶体管之间，可正常工作频率范围为数十kHz。在现代电力电子技术中，IGBT模块的应用越来越广泛,在较高频率的大、中功率应用场合中占据了主导地位。
[0003]由于采用单芯片的IGBT模块电流容量不够，因此为了提高IGBT模块整体电流容量等级，得到高压大功率IGBT模块。通常地，在IGBT模块内部采用多个IGBT芯片、二极管芯片并联连接，且集成于DBC基板上，形成IGBT模块子单元，进一步地，根据IGBT模块设计连接形式要求，在后续封装制造工艺中，再将多个IGBT模块子单元进行串联和/或并联连接。
[0004]请参见图1所示的现有技术中不同IGBT模块子单元之间的并联连接结构示意图，IGBT模块子单元100包括DBC基板120，DBC基板120上设有IGBT芯片121和二极管芯片122，现有的串联和/或并联连接方法为铝线连接方法，具体为:通过超声波键合技术，将多根铝线110与两个或多个IGBT模块子单元100中DBC基板120上的预留连接区域123分别进行连接，最终实现将两个或多个IGBT模块子单元100之间进行串联和/或并联连接。采用铝线键合方法存在如下问题:
[0005]1、分别采用多根铝线进行超声波键合的工序较为繁琐，且成本较高；
[0006]2、进一步地，由于现有技术分别采用多根铝线进行超声波键合，铝线不仅占用DBC基板上的预留连接区域，而且铝线之间的间距也会占用预留连接区域，甚至会占用更多的预留连接区域，尤其IGBT模块内部子单元的结构设计复杂，且其DBC基板由于受到尺寸限制，很可能不能预留足够的连接区域供多根铝线键合，而铝线的载流能力是恒定不变的，因此当IGBT模块子单元的电流容量等级要求较高时，DBC基板上用于铝线键合的预留连接区域的面积过小会使得铝线键合的数量受到严重限制，导致两个或者不同IGBT模块子单元之间的连接质量受到影响，进而导致IGBT模块寿命降低，影响IGBT模块的电气性能。
[0007]因此，有必要寻求一种技术方案来解决上述技术问题。
【发明内容】
[0008]有鉴于此，本发明的目的在于提供一种IGBT模块用跨桥电极以及IGBT模块，有效减少了 DBC基板需要预留的连接区域，同时能够简单、方便、准确、有效地完成不同IGBT模块子单元之间的串联和/或并联连接问题，提高不同IGBT模块子单元之间的串联和/或并联连接质量，有效确保IGBT模块的电气性能，尤其适合用于结构设计复杂、DBC基板预留连接区域较小的不同IGBT模块子单元之间的串联和/或并联连接。
[0009]为了实现上述目的，本发明提供的技术方案如下:
[0010]一种IGBT模块用跨桥电极，所述的IGBT模块包括至少2个IGBT模块子单元，各IGBT模块子单元包括DBC基板，所述的DBC基板上设有预留连接区域，其中，所述的跨桥电极采用导电材料制成，整体呈U型形状，包括:
[0011]分别位于两端的第一固定连接部和第二固定连接部；
[0012]位于第一固定连接部和第二固定连接部中间、且沿轴向延伸凸出的跨桥；
[0013]所述的第一固定连接部和第二固定连接部分别与不同DBC基板上的预留连接区域固定连接，用于不同IGBT模块子单元之间的串联和/或并联连接。
[0014]优选地，所述的跨桥电极为铜质跨桥电极。
[0015]优选地，所述的铜质跨桥电极表面采用镀镍防腐处理。
[0016]优选地，所述的第一固定连接部端面和第二固定连接部端面分别向中间缩进，第一固定连接部端面中心和第二固定连接部端面中心分别形成第一连接端点和第二连接端点，所述的第一连接端点和第二连接端点分别与不同DBC基板上的预留连接区域接触连接。
[0017]优选地，所述的第一固定连接部端面和第二固定连接部端面为弯折面或曲面。
[0018]优选地，所述的第一固定连接部和第二固定连接部的形状与预留连接区域的形状相对应。
[0019]优选地，所述的第一固定连接部和第二固定连接部分别通过焊接与不同DBC基板上的预留连接区域固定连接。
[0020]优选地，所述的第一固定连接部和第二固定连接部上分别设有用于焊料流入的第一焊孔和第二焊孔。
[0021]优选地，所述的铜质跨桥电极的宽度为1-10_。
[0022]优选地，一种IGBT模块，包括至少2个IGBT模块子单元，各IGBT模块子单元包括DBC基板，所述的DBC基板上设有预留连接区域，其中，采用如上所述的跨桥电极与不同DBC基板上的预留连接区域固定连接，用于不同IGBT模块子单元之间的串联和/或并联连接。
[0023]本发明提出一种IGBT模块用跨桥电极，采用导电材料制成，整体呈U型形状，包括分别位于两端的第一固定连接部和第二固定连接部以及位于第一固定连接部和第二固定连接部中间、且沿轴向延伸凸出的跨桥，通过第一固定连接部和第二固定连接部分别与不同DBC基板上的预留连接区域固定连接，进而实现不同IGBT模块子单元之间的串联和/或并联连接，结合【背景技术】所述内容，由于本发明避免采用现有的铝线超声波键合式连接，因此本发明可以有效减少DBC基板需要预留的连接区域，同时能够简单、方便、准确、有效地完成不同IGBT模块子单元之间的串联和/或并联连接问题，提高不同IGBT模块子单元之间的串联和/或并联连接质量，有效确保IGBT模块的电气性能，尤其适合用于结构设计复杂、DBC基板预留连接区域较小的不同IGBT模块子单元之间的串联和/或并联连接；由于铜的单位面积载流能力高于铝，进一步优化地，本发明将跨桥电极设置为铜质跨桥电极，因此本发明的铜质跨桥电极宽度可设置在1-1Omm即可满足IGBT模块子单元的电流容量等级要求，因此可进一步减少DBC基板需要预留的连接区域，非常适合进行推广应用。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0025]图1是现有技术中不同IGBT模块子单元之间的并联连接结构示意图；
[0026]图2是本发明【具体实施方式】下的IGBT模块用跨桥电极的立体结构示意图；
[0027]图3是图2的俯视图。
【具体实施方式】
[0028]本发明实施例公开了一种IGBT模块用跨桥电极，IGBT模块包括至少2个IGBT模块子单元，各IGBT模块子单元包括DBC基板，DBC基板上设有预留连接区域，其中，跨桥电极采用导电材料制成，整体呈U型形状，包括:
[0029]分别位于两端的第一固定连接部和第二固定连接部；
[0030]位于第一固定连接部和第二固定连接部中间、且沿轴向延伸凸出的跨桥；
[0031]第一固定连接部和第二固定连接部分别与不同DBC基板上的预留连接区域固定连接，用于不同IGBT模块子单元之间的串联和/或并联连接。
[0032]优选地，跨桥电极为铜质跨桥电极，进一步优选地，铜质跨桥电极表面采用镀镍防腐处理，进一步优选地，铜质跨桥电极的宽度为1-lOmm，可进一步减少DBC基板需要预留的连接区域，同时可以降低跨桥电极的制造成本。
[0033]优选地，第一固定连接部端面和第二固定连接部端面分别向中间缩进，第一固定连接部端面中心和第二固定连接部端面中心分别形成第一连接端点和第二连接端点，第一连接端点和第二连接端点分别与不同DBC基板上的预留连接区域接触连接，同时可进一步减少DBC基板需要预留的连接区域。
[0034]优选地，第一固定连接部端面和第二固定连接部端面为弯折面或曲面，更优选地，为弯折面。
[0035]优选地，第一固定连接部和第二固定连接部的形状与预留连接区域的形状相对应，适用范围广。
[0036]优选地，第一固定连接部和第二固定连接部分别通过焊接与不同DBC基板上的预留连接区域固定连接，简单且方便。
[0037]优选地，第一固定连接部和第二固定连接部上分别设有用于焊料流入的第一焊孔和第二焊孔，有效确保焊接质量。
[0038]本发明实施例还公开了一种IGBT模块，包括至少2个IGBT模块子单元，各IGBT模块子单元包括DBC基板，DBC基板上设有预留连接区域，其中，采用如上所述的跨桥电极与不同DBC基板上的预留连接区域固定连接，用于不同IGBT模块子单元之间的串联和/或并联连接。
[0039]本发明全文所述的DBC基板中的DBC全称为Direct Bonding Copper,意为:陶瓷直接覆铜基板。
[0040]本发明实施例提出一种IGBT模块用跨桥电极，采用导电材料制成，整体呈U型形状，包括分别位于两端的第一固定连接部和第二固定连接部以及位于第一固定连接部和第二固定连接部中间、且沿轴向延伸凸出的跨桥，通过第一固定连接部和第二固定连接部分别与不同DBC基板上的预留连接区域固定连接，进而实现不同IGBT模块子单元之间的串联和/或并联连接，结合【背景技术】所述内容，由于本发明实施例避免采用现有的铝线超声波键合式连接，因此本发明实施例可以有效减少DBC基板需要预留的连接区域，同时能够简单、方便、准确、有效地完成不同IGBT模块子单元之间的串联和/或并联连接问题，提高不同IGBT模块子单元之间的串联和/或并联连接质量，有效确保IGBT模块的电气性能，尤其适合用于结构设计复杂、DBC基板预留连接区域较小的不同IGBT模块子单元之间的串联和/或并联连接；由于铜的单位面积载流能力高于铝，进一步优化地，本发明实施例将跨桥电极设置为铜质跨桥电极，因此本发明实施例的铜质跨桥电极宽度可设置在1_10_即可满足IGBT模块子单元的电流容量等级要求，因此可进一步减少DBC基板需要预留的连接区域，非常适合进行推广应用。
[0041 ] 为了使本【技术领域】的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
[0042]请参见图2和图3所示，一种IGBT模块用跨桥电极，IGBT模块包括至少2个IGBT模块子单元，各IGBT模块子单元(未图示)包括DBC基板，DBC基板上设有预留连接区域，其中，跨桥电极200为铜质跨桥电极，宽度为1-lOmm，且表面采用镀镍防腐处理，整体呈U型形状，包括:
[0043]分别位于两端的第一固定连接部210和第二固定连接部220，第一固定连接部210和第二固定连接部220的形状与预留连接区域的形状相对应；
[0044]位于第一固定连接部210和第二固定连接部220中间、且沿轴向延伸凸出的跨桥230 ；
[0045]第一固定连接部210和第二固定连接部220分别与不同DBC基板上的预留连接区域固定连接，用于不同IGBT模块子单元之间的串联和/或并联连接。
[0046]优选地，在本实施方式中，第一固定连接部210端面和第二固定连接部220端面为分别向中间缩进的弯折面210a、220a，当然地，在其他实施方式中，也可以采用曲面，第一固定连接部210端面中心和第二固定连接部220端面中心分别形成第一连接端点211和第二连接端点221，第一连接端点211和第二连接端点221分别与不同DBC基板上的预留连接区域接触连接。
[0047]优选地，在本实施方式中，第一固定连接部210和第二固定连接部220上分别设有用于焊料流入的第一焊孔212和第二焊孔222，第一固定连接部210和第二固定连接部220分别通过焊接与不同DBC基板上的预留连接区域固定连接。
[0048]一种IGBT模块，包括至少2个IGBT模块子单元，各IGBT模块子单元包括DBC基板，DBC基板上设有预留连接区域，其中，采用如上所述的跨桥电极与不同DBC基板上的预留连接区域固定连接，用于不同IGBT模块子单元之间的串联和/或并联连接。
[0049]对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
[0050]此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
【权利要求】
1.一种IGBT模块用跨桥电极，所述的IGBT模块包括至少2个IGBT模块子单元，各IGBT模块子单元包括DBC基板，所述的DBC基板上设有预留连接区域，其特征在于，所述的跨桥电极采用导电材料制成，包括: 分别位于两端的第一固定连接部和第二固定连接部； 位于第一固定连接部和第二固定连接部中间、且沿轴向延伸凸出的跨桥； 所述的第一固定连接部和第二固定连接部分别与不同DBC基板上的预留连接区域固定连接，用于不同IGBT模块子单元之间的串联和/或并联连接。
2.如权利要求1所述的IGBT模块用跨桥电极，其特征在于，所述的跨桥电极为铜质跨桥电极。
3.如权利要求2所述的IGBT模块用跨桥电极，其特征在于，所述的铜质跨桥电极表面采用镀镍防腐处理。
4.如权利要求1所述的IGBT模块用跨桥电极，其特征在于，所述的第一固定连接部端面和第二固定连接部端面分别向中间缩进，第一固定连接部端面中心和第二固定连接部端面中心分别形成第一连接端点和第二连接端点，所述的第一连接端点和第二连接端点分别与不同DBC基板上的预留连接区域接触连接。
5.如权利要求4所述的IGBT模块用跨桥电极，其特征在于，所述的第一固定连接部端面和第二固定连接部端面为弯折面或曲面。
6.如权利要求1所述的IGBT模块用跨桥电极，其特征在于，所述的第一固定连接部和第二固定连接部的形状与预留连接区域的形状相对应。
7.如权利要求1所述的IGBT模块用跨桥电极，其特征在于，所述的第一固定连接部和第二固定连接部分别通过焊接与不同DBC基板上的预留连接区域固定连接。
8.如权利要求7所述的IGBT模块用跨桥电极，其特征在于，所述的第一固定连接部和第二固定连接部上分别设有用于焊料流入的第一焊孔和第二焊孔。
9.如权利要求2所述的IGBT模块用跨桥电极，其特征在于，所述的铜质跨桥电极的宽度为 l-10mm。
10.一种IGBT模块，包括至少2个IGBT模块子单元，各IGBT模块子单元包括DBC基板，所述的DBC基板上设有预留连接区域，其特征在于，采用如权利要求1-9任意一项所述的跨桥电极与不同DBC基板上的预留连接区域固定连接，用于不同IGBT模块子单元之间的串联和/或并联连接。
【文档编号】H01L23/49GK103594446SQ201310590027
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年11月19日 优先权日:2013年11月19日
【发明者】李先亮, 王富珍 申请人:西安永电电气有限责任公司