CN113539992A - 一种绝缘栅双极晶体管终端 - Google Patents
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Abstract
本发明属于绝缘栅双极晶体管技术领域，具体是一种绝缘栅双极晶体管终端，包括外壳、IGBT芯片和散热器；现有技术中，当绝缘栅双极晶体管终端在通过过大的电流量时，其内部产生大量热量，工作中长期的热循环会对键合线产生冲击，存在键合线产生脱落、断裂的风险，从而导致绝缘栅双极晶体管终端产生故障；当IGBT芯片的温度增大时，使得键合线通过一号热敏电阻和二号热敏电阻的电流逐渐增大，使电磁铁达到工作电流开始工作，使得散热块降下与键合线接触，对键合线的温度进行降温；同时IGBT芯片通往键合线中的部分电流用于电磁铁做功，减少通过键合线中的电流，削弱键合线在电路中的载流效率，减少键合线中热量的产生，维持绝缘栅双极晶体管终端的工作效率。
Description
技术领域
本发明属于绝缘栅双极晶体管技术领域，具体是一种绝缘栅双极晶体管终端。
背景技术
绝缘栅双极晶体管(Insulate-Gate Bipolar Transistor—IGBT)综合了电力晶体管(Giant Transistor—GTR)和电力场效应晶体管(Power MOSFET)的优点，具有良好的特性，应用领域很广泛；IGBT也是三端器件：栅极，集电极和发射极。IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor)是MOS结构双极器件，属于具有功率MOSFET的高速性能与双极的低电阻性能的功率器件。IGBT的应用范围一般都在耐压600V以上、电流10A以上、频率为1kHz以上的区域。多使用在工业用电机、民用小容量电机、变换器(逆变器)、照相机的频闪观测器、感应加热(InductionHeating)电饭锅等领域。根据封装的不同，IGBT大致分为两种类型，一种是模压树脂密封的三端单体封装型，从TO－3P到小型表面贴装都已形成系列。另一种是把IGBT与FWD(FleeWheelDiode)成对地(2或6组)封装起来的模块型，主要应用在工业上。模块的类型根据用途的不同，分为多种形状及封装方式，都已形成系列化。
如申请号为CN201610688245.7的一项中国专利公开了一种IGBT模块，包括：IGBT衬板，安装在所述IGBT衬板上的压盖，在所述压盖上贯穿设置有探针安装孔，导电性的探针，其主体处于所述探针安装孔内，上触头和下触头延伸到所述探针安装孔之外，并且所述下触头与所述IGBT衬板接触。在探针的主体上构造有与所述探针安装孔过盈配合的锁紧凸起。在本发明的IGBT模块中，不再使用易被损坏的弹性环将探针与压盖接合，而且方便了使用者的操作。
但是该技术方案中，当绝缘栅双极晶体管终端在通过过大的电流量时，使绝缘栅双极晶体管终端内部产生大量热量，由于不同的材料具有不同的导热性，其膨胀系数也不尽相同，工作中长期的热循环会对键合线产生冲击，存在键合线产生脱落、断裂的风险，从而导致绝缘栅双极晶体管终端产生故障。
发明内容
为了弥补现有技术的不足，本发明提出了一种绝缘栅双极晶体管终端，当IGBT芯片的温度增大时，使得键合线通过一号热敏电阻和二号热敏电阻的电流逐渐增大，使电磁铁达到工作电流开始工作，使与铁块固连的散热块降下与键合线接触，通过散热块的作用，对键合线的温度进行降温；同时通过电磁铁的工作，使IGBT芯片通往键合线中的部分电流用于电磁铁做功，减少通过键合线中的电流，削弱键合线在电路中的载流效率，减少键合线中热量的产生，维持绝缘栅双极晶体管终端的工作效率。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明所述的一种绝缘栅双极晶体管终端，包括外壳、IGBT芯片和散热器；所述散热器的顶部设有外壳，散热器的顶部中间固连有底座，底座的顶部固连有IGBT芯片和铜片；所述IGBT芯片顶部固连有键合线，键合线远离IGBT芯片的一端与铜片固连；所述外壳的内壁顶部固连有弹簧，弹簧底部固连有散热块，散热块的底部固连有铁块；所述散热块为陶瓷材料；所述底座上固连有支撑块，支撑块的顶部位于IGBT芯片顶部的两侧下方，并且处于铁块的底部；所述支撑块的顶部固连有电磁铁；所述键合线设在IGBT芯片的一端固连有一号热敏电阻，键合线设在铜片的一端固连有二号热敏电阻；所述电磁铁、一号热敏电阻和二号热敏电阻之间通过导线串联；
现有技术中，当绝缘栅双极晶体管终端在通过过大的电流量时，使绝缘栅双极晶体管终端内部产生大量热量，由于不同的材料具有不同的导热性，其膨胀系数也不尽相同，工作中长期的热循环会对键合线产生冲击，存在键合线产生脱落、断裂的风险，从而导致绝缘栅双极晶体管终端产生故障；
因此，本发明当IGBT芯片的温度增大时，散热器对外壳进行降温，散热器为散热鳍片，通过与键合线固连的一号热敏电阻和二号热敏电阻，使一号热敏电阻和二号热敏电阻的电阻逐渐减小，使得键合线通过一号热敏电阻和二号热敏电阻的电流逐渐增大，通过导线连接，使与导线连接的电磁铁达到工作电流开始工作，并且电磁铁的磁力随电流增大逐渐上升，使得电磁铁的磁力做功，将铁块吸引逐渐下降，直至电磁铁和铁块吸附，支撑块用于控制电磁铁的高度位置，使与铁块固连的散热块降下与键合线接触，通过散热块的作用，对键合线的温度进行降温，减少绝缘栅双极晶体管终端工作中的热循环，减少热循环对键合线的冲击，减少键合线脱落、断裂的风险，保证了绝缘栅双极晶体管终端的工作效率；同时通过电磁铁的工作，使IGBT芯片通往键合线中的部分电流用于电磁铁做功，减少通过键合线中的电流，削弱键合线在电路中的载流效率，减少键合线中热量的产生；当绝缘栅双极晶体管终端中的温度下降，使一号热敏电阻和二号热敏电阻的电阻逐渐增大，使得键合线通过一号热敏电阻与二号热敏电阻的电流逐渐减小，使得电磁铁的磁力逐渐减小，直至降至工作电流以下停止工作，铁块脱离，使散热块在弹簧的作用下，逐渐将散热块拉升，使键合线恢复工作，保持键合线在绝缘栅双极晶体管终端中的载流效率，维持了绝缘栅双极晶体管终端的工作效率。
优选的，所述散热块的底部设置有凹槽，使散热块降下时，凹槽与键合线贴合；通过散热块底部设置的凹槽，使散热块与键合线贴合时，增加散热块与键合线的接触面积，进一步的增加散热块对键合线的散热效率，减少绝缘栅双极晶体管终端工作中的热循环，同时当散热块与键合线贴合时，使凹槽对键合线进行限位，减少散热块挤压键合线的形变，减少键合线脱落、断裂的风险，保证了绝缘栅双极晶体管终端的工作效率。
优选的，所述散热块的端部固连有连接块，连接块远离散热块的一端与外壳滑动接触；所述连接块为陶瓷材料；通过散热块端部固连的连接块，使散热块吸收的热量通过连接块导入外壳中，通过外壳将连接块中的热量导入散热器中，进一步的增加散热块对键合线的散热效率，减少绝缘栅双极晶体管终端工作中的热循环，减少热循环对键合线的冲击，减少键合线脱落、断裂的风险，保证了绝缘栅双极晶体管终端的工作效率。
优选的，所述散热块朝向铜片的一端固连有挤压块，挤压块为陶瓷材料；通过散热块上固连的挤压块，使散热块在降下时，使得挤压块与键合线贴合，将键合线中的热量导入挤压块中，增加键合线的散热面积，进一步的增加散热块对键合线的散热效率，减少绝缘栅双极晶体管终端工作中的热循环，减少热循环对键合线的冲击，减少键合线脱落、断裂的风险，保证了绝缘栅双极晶体管终端的工作效率。
优选的，所述外壳上设有一组通风孔，通风孔内壁固连有过滤网；通过通风孔内壁固连的过滤网，使绝缘栅双极晶体管终端内部的热空气，在通风孔的对流下排至绝缘栅双极晶体管终端的外部，使绝缘栅双极晶体管终端中的温度下降，减少绝缘栅双极晶体管终端工作中的热循环，减少热循环对键合线的冲击，减少键合线脱落、断裂的风险，保证了绝缘栅双极晶体管终端的工作效率，同时通过通风孔中设有的过滤网，防止在空气流通的过程中，空气中的灰尘进入绝缘栅双极晶体管终端内部，从而影响绝缘栅双极晶体管终端内部部件的运行，维持了绝缘栅双极晶体管终端的工作效率。
优选的，所述外壳底部固连有一组一号定位块；所述散热器顶部固连有一组二号定位块；所述一号定位块和二号定位块之间通过螺轩连接；当绝缘栅双极晶体管终端出现故障时，通过转动螺轩，使螺轩从一号定位块和二号定位块中脱离，使得外壳与散热器脱离；当检修完成后，通过转动螺轩，使外壳与散热器连接，方便工作人员对绝缘栅双极晶体管终端进行检修，即增加了外壳与散热器的连接牢固程度，使外壳与散热器之间的热传导效率增加，又增加了工作人员的工作效率。
本发明的有益效果如下：
1.本发明所述的一种绝缘栅双极晶体管终端，当IGBT芯片的温度增大时，使得键合线通过一号热敏电阻和二号热敏电阻的电流逐渐增大，使电磁铁达到工作电流开始工作，使与铁块固连的散热块降下与键合线接触，通过散热块的作用，对键合线的温度进行降温；同时通过电磁铁的工作，使IGBT芯片通往键合线中的部分电流用于电磁铁做功，减少通过键合线中的电流，削弱键合线在电路中的载流效率，减少键合线中热量的产生，维持绝缘栅双极晶体管终端的工作效率。
2.本发明所述的一种绝缘栅双极晶体管终端，通过散热块底部设置的凹槽，使散热块与键合线贴合时，增加散热块与键合线的接触面积，进一步的增加散热块对键合线的散热效率，减少绝缘栅双极晶体管终端工作中的热循环，减少热循环对键合线的冲击，减少键合线脱落、断裂的风险，保证了绝缘栅双极晶体管终端的工作效率，同时当散热块与键合线贴合时，使凹槽对键合线进行限位，减少键合线的形变，减少键合线脱落、断裂的风险，保证了绝缘栅双极晶体管终端的工作效率。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1是本发明的立体图；
图2是图1中A处的局部放大图；
图3是图1中B处的局部放大图；
图4是图1中C处的局部放大图；
图中：1、外壳；11、IGBT芯片；12、散热器；13、底座；14、铜片；15、键合线；16、弹簧；17、散热块；18、铁块；19、支撑块；110、电磁铁；111、一号热敏电阻；112、二号热敏电阻；113、导线；2、凹槽；3、连接块；4、挤压块；5、通风孔；51、过滤网；6、一号定位块；61、二号定位块；62、螺轩。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
如图1至图4所示，本发明所述的一种绝缘栅双极晶体管终端，包括外壳1、IGBT芯片11和散热器12；所述散热器12的顶部设有外壳1，散热器12的顶部中间固连有底座13，底座13的顶部固连有IGBT芯片11和铜片14；所述IGBT芯片11顶部固连有键合线15，键合线15远离IGBT芯片11的一端与铜片14固连；所述外壳1的内壁顶部固连有弹簧16，弹簧16底部固连有散热块17，散热块17的底部固连有铁块18；所述散热块17为陶瓷材料；所述底座13上固连有支撑块19，支撑块19的顶部位于IGBT芯片11顶部的两侧下方，并且处于铁块18的底部；所述支撑块19的顶部固连有电磁铁110；所述键合线15设在IGBT芯片11的一端固连有一号热敏电阻111，键合线15设在铜片14的一端固连有二号热敏电阻112；所述电磁铁110、一号热敏电阻111和二号热敏电阻112之间通过导线113串联；
现有技术中，当绝缘栅双极晶体管终端在通过过大的电流量时，使绝缘栅双极晶体管终端内部产生大量热量，由于不同的材料具有不同的导热性，其膨胀系数也不尽相同，工作中长期的热循环会对键合线15产生冲击，存在键合线15产生脱落、断裂的风险，从而导致绝缘栅双极晶体管终端产生故障。
因此，本发明当IGBT芯片11的温度增大时，散热器12对外壳1进行降温，散热器12为散热鳍片，通过与键合线15固连的一号热敏电阻111和二号热敏电阻112，使一号热敏电阻111和二号热敏电阻112的电阻逐渐减小，使得键合线15通过一号热敏电阻111和二号热敏电阻112的电流逐渐增大，通过导线113连接，使与导线113连接的电磁铁110达到工作电流开始工作，并且电磁铁的磁力随电流增大逐渐上升，使得电磁铁110的磁力做功，将铁块18吸引逐渐下降，直至电磁铁110和铁块18吸附，支撑块19用于控制电磁铁110的高度位置，使与铁块18固连的散热块17降下与键合线15接触，通过散热块17的作用，对键合线15的温度进行降温，减少绝缘栅双极晶体管终端工作中的热循环，减少热循环对键合线15的冲击，减少键合线15脱落、断裂的风险，保证了绝缘栅双极晶体管终端的工作效率；同时通过电磁铁110的工作，使IGBT芯片11通往键合线15中的部分电流用于电磁铁110做功，减少通过键合线15中的电流，削弱键合线15在电路中的载流效率，减少键合线15中热量的产生；当绝缘栅双极晶体管终端中的温度下降，使一号热敏电阻111和二号热敏电阻112的电阻逐渐增大，使得键合线15通过一号热敏电阻111与二号热敏电阻112的电流逐渐减小，使得电磁铁110的磁力逐渐减小，直至降至工作电流以下停止工作，铁块18脱离，使散热块17在弹簧16的作用下，逐渐将散热块17拉升，使键合线15恢复工作，保持键合线15在绝缘栅双极晶体管终端中的载流效率，维持了绝缘栅双极晶体管终端的工作效率。
作为本发明的一种实施方式，所述散热块17的底部设置有凹槽2，使散热块17降下时，凹槽2与键合线15贴合；通过散热块17底部设置的凹槽2，使散热块17与键合线15贴合时，增加散热块17与键合线15的接触面积，进一步的增加散热块17对键合线15的散热效率，减少绝缘栅双极晶体管终端工作中的热循环，减少热循环对键合线15的冲击，同时当散热块17与键合线15贴合时，使凹槽2对键合线15进行限位，减少散热块17挤压键合线15的形变，减少键合线15脱落、断裂的风险，保证了绝缘栅双极晶体管终端的工作效率。
作为本发明的一种实施方式，所述散热块17的端部固连有连接块3，连接块3远离散热块17的一端与外壳1滑动接触；所述连接块3为陶瓷材料；通过散热块17端部固连的连接块3，使散热块17吸收的热量通过连接块3导入外壳1中，通过外壳1将连接块3中的热量导入散热器12中，进一步的增加散热块17对键合线15的散热效率，减少绝缘栅双极晶体管终端工作中的热循环，减少热循环对键合线15的冲击，减少键合线15脱落、断裂的风险，保证了绝缘栅双极晶体管终端的工作效率。
作为本发明的一种实施方式，所述散热块17朝向铜片14的一端固连有挤压块4，挤压块4为陶瓷材料；通过散热块17上固连的挤压块4，使散热块17在降下时，使得挤压块4与键合线15贴合，将键合线15中的热量导入挤压块4中，增加键合线15的散热面积，进一步的增加散热块17对键合线15的散热效率，减少绝缘栅双极晶体管终端工作中的热循环，减少热循环对键合线15的冲击，减少键合线15脱落、断裂的风险，保证了绝缘栅双极晶体管终端的工作效率。
作为本发明的一种实施方式，所述外壳1上设有一组通风孔5，通风孔5内壁固连有过滤网51；通过通风孔5内壁固连的过滤网51，使绝缘栅双极晶体管终端内部的热空气，在通风孔5的对流下排至绝缘栅双极晶体管终端的外部，使绝缘栅双极晶体管终端中的温度下降，减少绝缘栅双极晶体管终端工作中的热循环，减少热循环对键合线15的冲击，减少键合线15脱落、断裂的风险，保证了绝缘栅双极晶体管终端的工作效率，同时通过通风孔5中设有的过滤网51，防止在空气流通的过程中，空气中的灰尘进入绝缘栅双极晶体管终端内部，从而影响绝缘栅双极晶体管终端内部部件的运行，维持了绝缘栅双极晶体管终端的工作效率。
作为本发明的一种实施方式，所述外壳1底部固连有一组一号定位块6；所述散热器12顶部固连有一组二号定位块61；所述一号定位块6和二号定位块61之间通过螺轩62连接；当绝缘栅双极晶体管终端出现故障时，通过转动螺轩62，使螺轩62从一号定位块6和二号定位块61中脱离，使得外壳1与散热器12脱离；当检修完成后，通过转动螺轩62，使外壳1与散热器12连接，方便工作人员对绝缘栅双极晶体管终端进行检修，即增加了外壳1与散热器12的连接牢固程度，使外壳1与散热器12之间的热传导效率增加，又增加了工作人员的工作效率。
具体工作流程如下：
当IGBT芯片11的温度增大时，通过与键合线15固连的一号热敏电阻111和二号热敏电阻112，使一号热敏电阻111和二号热敏电阻112的电阻逐渐减小，使得键合线15通过一号热敏电阻111和二号热敏电阻112的电流逐渐增大，通过导线113连接，使与导线113连接的电磁铁110达到工作电流开始工作，并且电磁铁的磁力随电流增大逐渐上升，使得电磁铁110的磁力做功，将铁块18吸引逐渐下降，直至电磁铁110和铁块18吸附，支撑块19控制电磁铁110的位置，使与铁块18固连的散热块17降下与键合线15接触，通过散热块17的作用，对键合线15的温度进行降温；同时通过电磁铁110的工作，使IGBT芯片11通往键合线15中的部分电流用于电磁铁110做功，减少通过键合线15中的电流，削弱键合线15在电路中的载流效率；当绝缘栅双极晶体管终端中的温度下降，使一号热敏电阻111和二号热敏电阻112的电阻逐渐增大，使得键合线15通过一号热敏电阻111与二号热敏电阻112的电流逐渐减小，使得电磁铁110的磁力逐渐减小，直至降至工作电流以下停止工作，铁块18脱离，使散热块17在弹簧16的作用下，逐渐将散热块17拉升，使键合线15恢复工作；通过散热块17底部设置的凹槽2，使散热块17与键合线15贴合时，增加散热块17与键合线15的接触面积，进一步的增加散热块17对键合线15的散热效率；同时当散热块17与键合线15贴合时，使凹槽2对键合线15进行限位，减少散热块17挤压键合线15的形变；通过散热块17端部固连的连接块3，使散热块17吸收的热量通过连接块3导入外壳1中，通过外壳1将连接块3中的热量导入散热器12中，进一步的增加散热块17对键合线15的散热效率；通过散热块17上固连的挤压块4，使散热块17在降下时，使得挤压块4与键合线15贴合，将键合线15中的热量导入挤压块4中，增加键合线15的散热面积，进一步的增加散热块17对键合线15的散热效率；通过通风孔5内壁固连的过滤网51，使绝缘栅双极晶体管终端内部的热空气，在通风孔5的对流下排至绝缘栅双极晶体管终端的外部，使绝缘栅双极晶体管终端中的温度下降，同时通过通风孔5中设有的过滤网51，防止在空气流通的过程中，空气中的灰尘进入绝缘栅双极晶体管终端内部，从而影响绝缘栅双极晶体管终端内部部件的运行，维持了绝缘栅双极晶体管终端的工作效率；当绝缘栅双极晶体管终端出现故障时，通过转动螺轩62，使螺轩62从一号定位块6和二号定位块61中脱离，使得外壳1与散热器12脱离；当检修完成后，通过转动螺轩62，使外壳1与散热器12连接，方便工作人员对绝缘栅双极晶体管终端进行检修，即增加了外壳1与散热器12的连接牢固程度，又增加了工作人员的工作效率。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (6)
1.一种绝缘栅双极晶体管终端，其特征在于：包括外壳(1)、IGBT芯片(11)和散热器(12)；所述散热器(12)的顶部设有外壳(1)，散热器(12)的顶部中间固连有底座(13)，底座(13)的顶部固连有IGBT芯片(11)和铜片(14)；所述IGBT芯片(11)顶部固连有键合线(15)，键合线(15)远离IGBT芯片(11)的一端与铜片(14)固连；所述外壳(1)的内壁顶部固连有弹簧(16)，弹簧(16)底部固连有散热块(17)，散热块(17)的底部固连有铁块(18)；所述散热块(17)为陶瓷材料；所述底座(13)上固连有支撑块(19)，支撑块(19)的顶部位于IGBT芯片(11)顶部的两侧下方，并且处于铁块(18)的底部；所述支撑块(19)的顶部固连有电磁铁(110)；所述键合线(15)设在IGBT芯片(11)的一端固连有一号热敏电阻(111)，键合线(15)设在铜片(14)的一端固连有二号热敏电阻(112)；所述电磁铁(110)、一号热敏电阻(111)和二号热敏电阻(112)之间通过导线(113)串联。
2.根据权利要求1所述的一种绝缘栅双极晶体管终端，其特征在于：所述散热块(17)的底部设置有凹槽(2)，使散热块(17)降下时，凹槽(2)与键合线(15)贴合。
3.根据权利要求2所述的一种绝缘栅双极晶体管终端，其特征在于：所述散热块(17)的端部固连有连接块(3)，连接块(3)远离散热块(17)的一端与外壳(1)滑动接触；所述连接块(3)为陶瓷材料。
4.根据权利要求3所述的一种绝缘栅双极晶体管终端，其特征在于：所述散热块(17)朝向铜片(14)的一端固连有挤压块(4)，挤压块(4)为陶瓷材料。
5.根据权利要求1所述的一种绝缘栅双极晶体管终端，其特征在于：所述外壳(1)上设有一组通风孔(5)，通风孔(5)内壁固连有过滤网(51)。
6.根据权利要求5所述的一种绝缘栅双极晶体管终端，其特征在于：所述外壳(1)底部固连有一组一号定位块(6)；所述散热器(12)顶部固连有一组二号定位块(61)；所述一号定位块(6)和二号定位块(61)之间通过螺轩(62)连接。
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2021
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