CN103904049B - 一种igbt模块辅助电极结构及该结构的固定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种IGBT模块辅助电极结构及该结构的固定方法，将辅助电极设计成压簧式结构电极，通过驱动PCB板施加的作用力将辅助电极压紧固定于DBC基板上，该压力的作用使得压簧产生反作用力以抵抗，稳稳地定位于驱动PCB板与DBC基板间，采用压紧方式固定不会存在焊接固定时因堆焊、流焊导致的短路、绝缘局部放电不合格等事故，保证IGBT模块的质量及使用寿命，同时辅助电极一端伸出铜针与DBC基板相接触，有效降低了接触面积，减少了DBC基板的设计面积，使DBC基板的结构更加紧凑，降低生产成本。

Description

一种IGBT模块辅助电极结构及该结构的固定方法

技术领域

本发明属于IGBT模块的制造领域，具体涉及一种IGBT模块辅助电极结构及该结构的固定方法。

背景技术

IGBT（绝缘栅双极晶体管）是一种高端的电力电子器件，在IGBT模块中电极起到了非常重要的电气连接的作用，对于焊接式IGBT模块来说主电极和辅助电极是通过焊料将电极焊接在DBC基板上的。但是，焊接式IGBT模块的主电极和辅助电极需要相对较大的接触面积来进行焊接，这样就对DBC基板的设计带来了不便，需要给电极预留出很大的位置，这个位置甚至超过了IGBT芯片的位置。

目前，在IGBT模块中所广泛应用的是将辅助电极焊接在DBC基板上的工艺，也就是将辅助电极通过焊片在高温环境下焊接在DBC基板上，该工艺存在的问题如下：

（1）焊接式IGBT模块所采用的电极的底部需要焊接，因此底部的接触面积较大，占用DBC基板上的面积也较大，因此DBC基板的设计面积较大，设计复杂程度和成本相应的增加。

（2）将普通的电极焊接在DBC基板上需要非常复杂的工艺，需要在高温、真空环境中将焊料融化后，再经过冷却的方法，并且在这个过程中还要保证尽可能低的空洞率。

（3）焊接过程中有可能焊料过多而形成堆焊和流焊，会在应用过程中形成短路从而损坏IGBT芯片或者影响驱动保护电路。

因此，有必要提出一种辅助电极结构，可有效减少DBC基板的设计面积，节省生产成本，避免或减少因堆焊、流焊导致的短路、绝缘局部放电不合格等事故。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种能够有效减少DBC基板的设计面积，降低生产成本，同时无需将辅助电极与DBC基板焊接，避免出现因堆焊、流焊导致的短路、绝缘局部放电不合格等事故，保证IGBT模块的质量及使用寿命。

根据本发明的目的提出的一种IGBT模块辅助电极结构，设置于DBC基板上，所述DBC基板上还焊接有主电极，所述辅助电极为压簧式结构电极，所述辅助电极底端的铜针压紧在所述DBC基板上，所述辅助电极的上端设置有驱动PCB板，通过驱动PCB板的压力作用将所述辅助电极压紧于所述DBC基板上，使得DBC基板、辅助电极与驱动PCB板依次有效接触，保证电流的流通。

优选的，所述铜针的底端为圆锥形结构。

优选的，所述辅助电极向所述DBC基板表面施加向下的压力，在所述DBC基板表面形成一个凹槽，以增加所述DBC基板与所述辅助电极的接触面积。

优选的，所述辅助电极的上端伸出一根铜丝并弯曲成U型结构，用于与所述驱动PCB板紧密接触。

一种IGBT模块辅助电极结构的固定方法，具体步骤如下：

一、将所述辅助电极放置于所述DBC基板上，所述辅助电极的底端与所述DBC基板相接触；

二、在所述辅助电极上方设置驱动PCB板，通过驱动PCB板向下施加的作用力将所述辅助电极压紧于所述DBC基板上；

三、通过所述驱动PCB板的压力作用使得辅助电极底端的圆锥形结构下压DBC基板形成所述的凹槽，使得所述辅助电极与所述DBC基板紧密接触。

与现有技术相比，本发明公开的一种IGBT模块辅助电极结构及该结构的固定方法的优点是：通过将辅助电极设计成压簧式结构电极，驱动PCB板施加的作用力将辅助电极压紧固定于DBC基板上，通过该压力的作用使得压簧产生反作用力以抵抗，稳稳地定位于驱动PCB板与DBC基板间，通过采用压紧方式固定不会存在焊接固定时因堆焊、流焊导致的短路、绝缘局部放电不合格等事故，保证IGBT模块的质量及使用寿命，同时辅助电极下端的铜针与DBC基板相接触，有效降低了接触面积，减少了DBC基板的设计面积，使DBC基板的结构更加紧凑，降低生产成本。

附图说明

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。

图1为现有技术中的辅助电极的结构示意图。

图2为本发明公开的一种IGBT模块辅助电极结构实施例1的结构示意图。

图3为本发明公开的一种IGBT模块辅助电极结构实施例2的结构示意图。

图4为本发明公开的一种IGBT模块辅助电极结构固定时的结构示意图。

图中的数字或字母所代表的相应部件的名称：

1、DBC基板2、驱动PCB板3、辅助电极4、凹槽

具体实施方式

传统的焊接式IGBT模块的主电极和辅助电极是通过焊料将电极底部焊接在DBC基板上的，因此底部的接触面积较大，占用DBC基板上的面积也较大，导致DBC基板的设计面积增大，生产成本较高；且将电极焊接在DBC基板上工艺非常复杂；并且焊接过程中有可能焊料过多而形成堆焊和流焊，可能会在应用过程中形成短路从而损坏IGBT芯片或者影响驱动保护电路等诸多问题与不足。

本发明针对现有技术中的不足，提供了一种IGBT模块辅助电极结构及该结构的固定方法，能够有效减少DBC基板的设计面积，降低生产成本，同时无需将辅助电极与DBC基板焊接，避免出现因堆焊、流焊导致的短路、绝缘局部放电不合格等事故，保证IGBT模块的质量及使用寿命。

下面将通过具体实施方式对本发明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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

请参见图2，图2为本发明公开的一种IGBT模块辅助电极结构的结构示意图。如图所示，一种IGBT模块辅助电极结构，设置于DBC基板1上，DBC基板1上还焊接有主电极（未示出），辅助电极3为压簧式结构电极，辅助电极3为开式压簧，辅助电极下部的铜针压紧于DBC基板1上，辅助电极3的上端设置有驱动PCB板2，通过驱动PCB板2的压力作用将辅助电极3压紧于DBC基板1上，使得DBC基板1、辅助电极3与驱动PCB板2依次有效接触，保证电流的流通。

通过采用压簧式结构电极作为辅助电极，实现了辅助电极、驱动PCB板及DBC基板间的良好的接触，还能节省DBC基板上辅助电极所用的面积，从而保证了产品的紧凑性、可靠性与稳定性，且降低了生产成本。

另外，通过压力的作用使得压簧产生反作用力以抵抗，稳稳地定位于驱动PCB板与DBC基板间，通过采用压紧方式固定不会存在焊接固定时因堆焊、流焊导致的短路、绝缘局部放电不合格等事故，保证IGBT模块的质量及使用寿命。

一种IGBT模块辅助电极结构的固定方法，具体步骤如下：

S1、将辅助电极3放置于所述DBC基板1上，辅助电极3的底端与DBC基板1相接触；

S2、在辅助电极3上方设置驱动PCB板2，通过驱动PCB板2向下施加的作用力将辅助电极3压紧于DBC基板1上，使得辅助电极与DBC基板紧密接触。

该方式中，辅助电极的底端的铜针为平面结构，保证辅助电极与DBC基板间的有效接触面积，且通过采用该固定方法，可通过压力与压簧的抵抗力的作用，实现DBC基板1、辅助电极3与驱动PCB板2依次间有效接触并固定稳定，保证电流的流通。

实施例2

如图3、4所示，其余与实施例1相同，不同之处在于，铜针的底端为圆锥形结构。通过辅助电极底端的铜针的压力在DBC基板1的表面形成一个凹槽4，以增加DBC基板1与辅助电极3的接触面积。其固定方法如下：

S1、将辅助电极3放置于所述DBC基板1上，辅助电极3的底端与DBC基板1相接触；

S2、在辅助电极3上方设置驱动PCB板2，通过驱动PCB板2向下施加的作用力将辅助电极3压紧于DBC基板1上；

S3、通过驱动PCB板2的压力作用使得辅助电极3底端的圆锥形结构下压DBC基板1形成所述的凹槽4，使得辅助电极3与DBC基板1紧密接触。

其中，辅助电极3的上端伸出一根铜丝并弯曲成U型结构，用于与驱动PCB板2相接触，实现辅助电极与驱动PCB板的有效压紧。

此外，辅助电极的底端除为圆锥形结构外，还可为锥柱形结构或是其它非平面结构，以能够通过压力作用在DBC基板上压出凹槽为准，具体形状不做限制。

本发明公开了一种IGBT模块辅助电极结构及该结构的固定方法通过将辅助电极设计成压簧式结构电极，通过驱动PCB板施加的作用力将辅助电极压紧固定于DBC基板上，通过该压力的作用使得压簧产生反作用力以抵抗，稳稳地定位于驱动PCB板与DBC基板间，通过采用压紧方式固定不会存在焊接固定时因堆焊、流焊导致的短路、绝缘局部放电不合格等事故，保证IGBT模块的质量及使用寿命，同时辅助电极一端伸出铜针与DBC基板相接触，有效降低了接触面积，减少了DBC基板的设计面积，使DBC基板的结构更加紧凑，降低生产成本。

且通过将铜针的底端设置成为圆锥形结构，DBC基板上由于铜针的压力使DBC基板表面形成一个凹槽，以增加DBC基板与辅助电极的接触面积，实现结构的有效固定。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (4)

1.一种IGBT模块辅助电极结构，设置于DBC基板上，所述DBC基板上还焊接有主电极，其特征在于，所述辅助电极为压簧式结构电极，所述辅助电极底端的铜针压紧在所述DBC基板上，所述辅助电极的上端设置有驱动PCB板，通过驱动PCB板的压力作用将所述辅助电极压紧于所述DBC基板上，使得DBC基板、辅助电极与驱动PCB板依次有效接触，保证电流的流通；所述辅助电极向所述DBC基板表面施加向下的压力，在所述DBC基板表面形成一个凹槽，以增加所述DBC基板与所述辅助电极的接触面积。

2.如权利要求1所述的IGBT模块辅助电极结构，其特征在于，所述铜针的底端为圆锥形结构。

3.如权利要求2所述的IGBT模块辅助电极结构，其特征在于，所述辅助电极的上端伸出一根铜丝并弯曲成U型结构，用于与所述驱动PCB板紧密接触。

4.一种权利要求1至3之一所述IGBT模块辅助电极结构的固定方法，其特征在于，具体步骤如下：

一、将所述辅助电极放置于所述DBC基板上，所述辅助电极的底端与所述DBC基板相接触；

二、在所述辅助电极上方设置驱动PCB板，通过驱动PCB板向下施加的作用力将所述辅助电极压紧于所述DBC基板上；

三、通过所述驱动PCB板的压力作用使得辅助电极底端的圆锥形结构下压DBC基板形成所述的凹槽，使得所述辅助电极与所述DBC基板紧密接触。