一种单管IGBT并联模块及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种单管IGBT并联模块，包括箱体，所述箱体内设置有散热基板，所述散热基板上设置有两个并排的安装区，两个安装区上均设置有至少一个IGBT芯片，每个所述IGBT芯片与散热基板之间均设置有绝缘垫片，使IGBT模块满足不同功率等级要求，所述散热基板的下方设置有双层散热机构，提高对IGBT模块的散热效率。

【技术实现步骤摘要】
一种单管IGBT并联模块及其制造方法
本专利技术属于IGBT模块领域，更具体的说涉及一种单管IGBT并联模块及其制造方法。
技术介绍
IGBT模块，又叫绝缘栅双极型晶体管，目前新能源汽车行业大多采用IGBT模块形式，用于电机控制DC/AC变换，是新能源汽车中实现功率变换的关键器件，应用成熟，现有技术中针对不同电路会使用不同参数和特性的IGBT模块，但现有技术中不同参数和特性的IGBT模块之间结构不同，在安装时需要根据IGBT模块来进行电路布设，且内部为整体封装结构，导致现有的IGBT模块大多被国外知名半导体企业所垄断，其使用成本大。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种成本低，通过改变散热基板上IGBT芯片的焊接数量来改变模块的功率，同时重新对箱体上的散热结构进行改进，提高对并联模块的散热效率。为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种单管IGBT并联模块，包括箱体，所述箱体内设置有散热基板，所述散热基板上设置有两个并排的安装区，两个安装区上均设置有至少一个IGBT芯片，每个所述IGBT芯片与散热基板之间均设置有绝缘垫片，所述散热基板的下方设置有双层散热机构。进一步地，所述绝缘垫片包括两片导热铜片，所述两片导热铜片之间设置有陶瓷基片。进一步地，所述双层散热机构包括散热水道和风冷通道，所述散热水道位于散热基板与风冷通道之间，风冷通道的进气口与散热水道的出水口相对应。进一步地，IGBT芯片与绝缘垫片之间、绝缘垫片与散热基板之间均使用真空回流焊焊接，其焊接步骤具体包括：步骤1：将焊料涂刷在绝缘垫片的焊接位置上，然后将IGBT芯片贴装在绝缘垫片上的焊接位置；步骤2：将贴装好的IGBT芯片的绝缘垫片放入真空回流焊设备内进行加热焊接，焊接后取出并快速冷却；步骤3：将焊料涂刷在散热基板的焊接位置上，然后将绝缘垫片上未焊接IGBT芯片的一侧贴装在焊料层的上表面；步骤4：将贴装好绝缘垫片的散热基板放入真空回流焊设备内进行加热焊接，焊接后取出并快速冷却所述焊料为无铅锡膏，所述无铅锡膏的中合金组分为Sn96.5Ag3.0Cu0.5。进一步地，在步骤1与步骤3中焊料的涂刷厚度为0.1-0.15mm。进一步地，在步骤2与步骤4中进行加热焊接时先对焊接结构预热至150℃-180℃，再进行保温60-90秒,最后升温至237℃-247℃进行焊接。进一步地，在步骤1与步骤3中使用丝网印刷设备对焊料进行涂刷。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1.可根据客户需求，改变安装区上IGBT芯片的数量，从而使IGBT模块满足不同功率等级要求，形成整体模块化生产，从而降低IGBT模块的硬件成本；2.通过冷却气体对散热水道后半部分上的冷却水进行吸热降温，从而使冷却水流过散热水道后半部分其对散热基板的冷却效率不变，保证散热基板上IGBT芯片能够得到有效降温，保证IGBT芯片的正常工作；3.IGBT芯片与绝缘垫片之间、绝缘垫片与散热基板之间使用真空回流焊接，减低部件结合面之间的孔洞率，使IGBT模块的安装和制作更加可靠。附图说明图1为本专利技术中IGBT芯片并联时的结构示意图；图2为IGBT并联模块的侧面剖视图；图3为图2中A部放大图；图4为图2中B-B的截面示意图；图5为箱体的结构示意图；图6为绝缘垫片的机构示意图；图7为本专利技术中IGBT芯片、绝缘垫片和散热基板之间的焊接流程图。附图标记：1.箱体；101.密封槽；102.水道槽；103.导流面；2.散热基板；201.散热针；202.密封凸起；3.IGBT芯片；4.绝缘垫片；401.导热铜片；402.陶瓷基片；5.散热水道；501.进水口；502.出水口；6.风冷通道；601.进气口；602.出气口；603.散热梳；604.散热条；7.密封条。具体实施方式在本专利技术的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”，“横向(X)”、“纵向(Y)”、“竖向(Z)”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、102“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本专利技术和简化描述，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、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本专利技术的具体保护范围。此外，如有术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”特征可以明示或者隐含包括一个或者多个该特征，在本专利技术描述中，“数个”、“若干”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。参照图1至图7对本专利技术进一步说明。一种单管IGBT并联模块，包括箱体1，所述箱体1内设置有散热基板2，所述散热基板2上设置有两个并排的安装区，两个安装区上均设置有至少一个IGBT芯片3，每个所述IGBT芯片3与散热基板2之间均设置有绝缘垫片4，所述散热基板2的下方设置有双层散热机构。如图1所示，在组装IGBT模块前，可先根据客户需求，改变安装区上IGBT芯片3的数量，从而使IGBT模块满足不同功率等级要求，而生产成本的增加和降低，只取决于散热基板2上IGBT芯片3的数量，从而形成整体模块化生产，从而降低IGBT模块的硬件成本。通过绝缘垫片4将散热基板2和IGBT芯片3隔离，减少对IGBT芯片3的影响，同时能够将IGBT芯片3上的热量传递给散热基板2，从而对IGBT芯片3进行散热。优选的，每个所述IGBT芯片3均通过单独的绝缘垫片4连接在散热基板2上，从而减小绝缘垫片4与散热基板2之间因热膨胀系数不同产生的弯曲，降低对对散热效果的影响。优选的，本实施例中散热基板2上可放置2-12个IGBT芯片3，可满足绝大多数的应用场景的需求。如图2所示，优选的，所述IGBT芯片3的引脚朝向两个安装区之间的中心线，从而将IGBT芯片3的引脚集中在中心线的两侧，且IGBT芯片3的引脚朝向远离散热基板2的方向延伸，有利于将该IGBT模块连接在电路板上。如图6所示，本实施例优选的所述绝缘垫片4包括两片导热铜片401，所述两片导热铜片401之间设置有陶瓷基片402，所述陶瓷基片402为氧化铝，使IGBT芯片3与散热基板2之间形成绝缘状态，同时通过导热铜片401能够使热量更快的从IGBT芯片3上传递至陶瓷基片402，在有草次基片通过导热铜片401传递至散热基板2进行散热，提高IGBT芯片3的散热效率，同时氧化铝的热膨胀系数与硅较为接近，能减小所受的热应力，减小在散热基板2上的弯曲形变程度，增加可靠性，且氧化铝制成的陶瓷基片402成本低。优选导热铜片401厚度为0.3mm，陶瓷基片402厚度为0.38mm。如图1所示，本实施例优选的所述双层散热机构包括散热水道5和风冷通道6，散热本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单管IGBT并联模块，包括箱体，其特征在于：所述箱体内设置有散热基板，所述散热基板上设置有两个并排的安装区，两个安装区上均设置有至少一个IGBT芯片，每个所述IGBT芯片与散热基板之间均设置有绝缘垫片，所述散热基板的下方设置有双层散热机构。/n

【技术特征摘要】
1.一种单管IGBT并联模块，包括箱体，其特征在于：所述箱体内设置有散热基板，所述散热基板上设置有两个并排的安装区，两个安装区上均设置有至少一个IGBT芯片，每个所述IGBT芯片与散热基板之间均设置有绝缘垫片，所述散热基板的下方设置有双层散热机构。


2.根据权利要求1所述的单管IGBT并联模块，其特征在于：所述绝缘垫片包括两片导热铜片，所述两片导热铜片之间设置有陶瓷基片。


3.根据权利要求2所述的单管IGBT并联模块，其特征在于：所述双层散热机构包括散热水道和风冷通道，所述散热水道位于散热基板与风冷通道之间，风冷通道的进气口与散热水道的出水口相对应。


4.一种单管IGBT并联模块的制造方法，其特征在于：所述IGBT芯片与绝缘垫片之间、绝缘垫片与散热基板之间均使用真空回流焊焊接，其焊接步骤具体包括：
步骤1：将焊料涂刷在绝缘垫片的焊接位置上，然后将IGBT芯片贴装在绝缘垫片上的焊接位置；
步骤2：将贴装好的IGBT芯片的绝缘垫片放入真空回流焊设备...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐晶晶，尹家骅，崔建勇，马丽，
申请(专利权)人：浙江阿尔法汽车技术有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33