一种IGBT模块的电路板结构及封装结构制造技术

一种IGBT模块的电路板结构及封装结构，包括主干、位于该主干两侧的多个电极引脚，以及位于该主干一侧的相互平行的发射极引出线和栅极引出线。该电路板通过对每个IGBT子模块的栅极和发射极的引出，达到实现IGBT模块电控制的目的。由于该电路板本身具有结构简单，连接方便的特点，使得IGBT模块能够简单、方便、准确、高精度的对各个子单元控制极进行整合、引出，完成该型号IGBT模块的引出极的电气连接。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及IGBT (绝缘栅双极型晶体管)器件领域，具体地说，是一种IGBT模块封装工艺中的电路板结构。
技术介绍
IGBT(绝缘栅双极型晶体管)是国际上公认的电力电子技术第二次革命的最具代表性的产品，是目前电力电子
中最具有优势的功率器件之一。IGBT是一种具有MOS输入、双极输出功能的M0S、双极相结合的器件。结构上，它是由成千上万个重复单元(即元胞)组成，是一种采用大规模集成电路技术和功率器件技术制造的一种大功率集成器件。IGBT广泛应用于电机节能、冶金、新能源、输变电、汽车电子、轨道交通，家用电器等国民经济各领域，是中国建设资源节约型和环境友好型社会不可缺少的关键技术之一。IGBT 在上世纪80年代初研制成功，其性能经过二十几年的不断提高和改进，已成熟地应用于中高频大功率领域。它将MOSFET的电压控制、控制功率小、易于并联、开关速度高的特点和双极晶体管的电流密度大、电流处理能力强、饱和压降低的特点集中于一身，表现出易驱动、低通态压阵、较快开关速度、高耐压、大电流、高频率等优越的综合性能。IGBT器件目前的电压范围已经扩到300至6500伏，电流范围已经扩到几安培至几百安培，频率范围已经扩到几百赫兹至几十千赫。IGBT芯片根据电流应用范围采用混合封装技术为基础的多芯片功率模块或传统的分立功率器件封装形式。传统的IGBT模块由于采用了铝引线和陶瓷覆铜基片的多芯片并联的封装方式，只能靠底层陶瓷基片散热，其散热性能、耐热冲击能力、导通电流能力以及可靠性均低于同等电压等级的晶闸管(GTO)或集成门极换流晶闸管(IGCT)。IGBT的这些缺点限制了其在大容量电力电子换流系统中的应用。近年来，少数IGBT厂商也尝试采用了双面散热压力接触式(压装式)的IGBT封装，但是由于仍然受到IGBT多芯片并联的结构限制，各个子单元之间的控制极引出存在结构复杂、制作难度大以及精度低等问题。因此有必要针对现有技术中存在的问题，对IGBT模块中的电极引出结构做改进。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提出一种IGBT模块的电路板结构,用于IGBT模块中各个子单元之间的控制电极引出。该电路板结构能够解决IGBT模块封装工艺中电极引出中存在的问题，从而使IGBT模块能够简单、方便、准确、高精度的对各个子单元控制极进行整合、引出，完成该型号IGBT模块的引出极的电气连接。同时本专利技术还提出具有上述电路板结构的IGBT模块封装结构。根据本专利技术的目的提出的一种IGBT模块的电路板结构，包括绝缘基板、位于该绝缘基板正面的第一导电层和位于该绝缘基板背面的第二导电层，所述电路板结构包括主干、位于该主干第二导电层侧的多个电极引脚，以及位于该主第二导电层侧的相互平行的发射极引出线和栅极引出线，所述第一导电层覆盖该发射极引出线和至少部分主干，所述第二导电层覆盖该栅极引出线、电极引脚以及主干。优选的，所述第一导电层和第二导电层与所述绝缘基板的任何一条边缘之间相距O.5mm-1mmη优选的，所述第一导电层和第二导电层的 厚度为0.05mm。优选的，所述第一导电层和第二导电层的最小宽度为2mm-6mm。优选的，所述发射极引出线和栅极引出线的末端设有接触电极。同时根据本专利技术的另一目的提出的一种IGBT模块的封装结构，包括多个并联的IGBT子模块、金属底板、金属顶板，以及如上所述的电路板，所述金属底板连接所有IGBT子模块的集电极，所述电路板的多个电极引脚对应连接该多个IGBT子模块的栅极，所述金属顶板连接所有IGBT子模块的发射极，该金属顶板同时又与电路板中的第一导电层相接触。附图说明为了更清楚地说明本专利技术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专利技术的一些实施例，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I是本专利技术的电路板结构的立体示意图，图2是图I中的电路板结构的正视图，图3是该电路板结构的后视图，图4是图3中AA面的剖视图，图5是本专利技术IGBT封装模块的内部结构示意图，图6是本专利技术IGBT模块的整体外观图，图7是电路板与IGBT子模块的电连接示意图。具体实施例方式正如
技术介绍
中所述，现有的IGBT模块封装技术中，如何实现简单有效的控制电极引出一直是个悬而未决的问题。本专利技术针对该问题，提出了一种在IGBT模块封装工艺中的电路板结构，通过该电路板，能够将IGBT模块中的各个子模块上的控制电极方便的引出。尤其是在平板压装式封装工艺中，各个并联的IGBT子模块的栅极和发射极，能够通过本专利技术的电路板结构，准确的引出到控制端，从而实现对整个IGBT模块的有效电控制。下面将通过具体实施方式对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。请参见图I至图4，图I是本专利技术的电路板结构的立体示意图，图2是图I中的电路板结构的正视图，图3是该电路板结构的后视图，图4是图3中AA面的剖视图。如图所示，该电路板结构I包括绝缘基板20、位于该绝缘基板正面的第一导电层21和位于该绝缘基板背面的第二导电层22。绝缘基板20的材质为FR系列，比如纸质酚醛树脂基板(PP板)、玻璃布表面+棉纸+环氧树脂(CEM-I)、玻璃布表面+不织布+环氧树脂(CEM-2)、玻璃布+环氧树脂(FR-4)等。第一导电层21和第二导电层22可以通过化学沉金、喷锡、整版镀镍金、丝印兰胶等方法制作在绝缘基板20的正反面。请再参见图1，该电路板结构I包括主干10、位于该主干两侧的多个电极引脚11，以及位于该主干一侧的相互平行的发射极引出线12和栅极引出线13。主干10的形状为长条形，电极引脚11分布在长条形主干10的两侧，使整个电路板的主体形状看上去像蜈蚣形。这些电极引脚11的数量和分布式整个IGBT模块中的子模块的数量而定，其作用就是与各个子模块中的栅极电性连接，并通过栅极引出线13，连接至外部的电信号输入装置上，从而将外部输出的电信号输入到每个IGBT子模块中，实现电控制。发射极引出线12和栅极引出线13分别设有接触电极121、131，该接触电极的作用是与外部的电信号输入装置进行连接，通常在整个IGBT模块完成封装之后，这两个电极在封装的外侧以插孔或插头的形式出现。 请参见图2，第一导电层21覆盖该发射极引出线12和至少部分主干10，对于第一导电层21，其作用主要是与整个IGBT模块封装中的金属顶板连接而用，由于每个IGBT子模块的发射极都与该金属顶板层接触，因此该第一导电层21实际连接在所有子模块的发射极上，并通过发射极引出线12连接至外部的电信号输入装置上。考虑到电接触的可靠度，因此该第一导电层可以制作在绝缘极板10的全部正面上，这样保证了与金属顶板层的有效接触。但是从材料成本角度考虑，只需要覆盖发射极引出线12和至少部分主干10所在的区域即可。较优地，在图2所示的实施例中，该第一导电层21覆盖了全部的主干10、电极引脚11以及发射极引出线12上，而在栅极引出线13的正面，则没有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种IGBT模块的电路板结构，包括绝缘基板、位于该绝缘基板正面的第一导电层和位于该绝缘基板背面的第二导电层，其特征在于：所述电路板结构包括主干、位于该主干两侧的多个电极引脚，以及位于该主干一侧的相互平行的发射极引出线和栅极引出线，所述第一导电层覆盖该发射极引出线和主干，所述第二导电层覆盖该栅极引出线、电极引脚以及主干。

【技术特征摘要】
1.一种IGBT模块的电路板结构,包括绝缘基板、位于该绝缘基板正面的第一导电层和位于该绝缘基板背面的第二导电层，其特征在于所述电路板结构包括主干、位于该主干两侧的多个电极引脚，以及位于该主干一侧的相互平行的发射极引出线和栅极引出线，所述第一导电层覆盖该发射极引出线和主干，所述第二导电层覆盖该栅极引出线、电极引脚以及主干。2.如权利要求I所述的电路板结构，其特征在于所述第一导电层和第二导电层与所述绝缘基板的任何一条边缘之间相距O.3.如权利要求I所述的电路板结构，其特征在于所述第一导电层和第二导电层的厚度为 O....

【专利技术属性】
技术研发人员：李先亮，张红卫，
申请(专利权)人：西安永电电气有限责任公司，
类型：发明
国别省市：