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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