[实用新型]插针型功率器件及其散热结构、引脚卡具

说明书

技术领域

本实用新型涉及电子元件散热领域，具体地来说为一种插针型功率器件及其散热结构、引脚卡具。 

背景技术

随着电力电子技术朝着大功率、高频化、模块化发展，绝缘栅双极晶体管(IGBT)已广泛应用于开关电源、变频器、电机控制以及要求快速、低损耗的领域中。IGBT是复合全控型电压驱动式电力电子器件，兼有MOSFET和GTR的优点：输入阻抗高，驱动功率小，通态压降小，工作频率高和动态响应快。目前，市场上500～3000V，800～1800A的IGBT，因其耐高压、功率大的特性，已成为大功率开关电源等电力电子装置的首选功率器件。 

而以提高自动化程度及节能为主要目标的变频器产品，其主回路的组成形式一般有IGBT集成驱动模块电路和分离功率器件电路两种电路形式。IGBT集成驱动模块电路体积小、外围电路简单、驱动能力好但是价格较高。而现阶段市场上各类变频器产品竞争越发激烈，各品牌基本上处于“微利”时期，所以成本控制非常关键，鉴于此很多硬件工程师在小功率段的变频器产品中使用分离功率器件电路代替IGBT集成驱动模块电路以降低产品成本。分离功率器件电路主要可分为两种电路组成形式，分别是由整流桥、逆变桥、制动管组成的电路形式和由整流桥、六个IGBT单管组成的逆变电路、制动管组成的电路形式，而后一种电路形式的器件散热效果要比前一种电路形式好，而散热效果的好坏直接决定IGBT的性能。 

温度特别是结温对IGBT正常工作的影响主要有3个方面： 

首先是IGBT的工作结温受最大安全工作结温的限制，同时IGBT正常工作的寿命也受温度的影响。IGBT工作时结温不能超过允许的最高温度，结温过高时芯片性能会降低，同时由于模块内部各层材料的热膨胀系数不同，温度波动的反复冲击可能导致键合引线脱离焊片、表面金属开裂以及内部焊料层空洞与分层等，从而引起器件寿命与可靠性的降低。 

其次是温度梯度，即dT/dt产生的热应力造成IGBT失效。由于IGBT模块是一个由不同材料组成的多层结构，键合引线和芯片结构引起电流分布的不均导致每一层上的温度分布并不完全一致，每一层的热膨胀系数都不相同。长期的重复热膨胀与冷却收缩可能会导致IGBT封装内部不同材料间的分层，同时还有可能引起焊料的脱落或强度下降，从而使器件的寿命与可靠性下降。 

最后是温度引起IGBT通态与开关瞬态的工作特性发生改变。IGBT的工作特性受温度的影响很大，IGBT的半导体物理常数与器件内部参数都会随温度的变化而改变，从而导致IGBT的通态压降、关断电压尖峰、电流拖尾时间、开通、关断速度和损耗等性能指标都发生变化，同时工作寿命也会随温度的变化而改变。 

因此，解决好IGBT器件的散热问题尤为重要。 

发明内容

针对现有技术中存在的散热性问题，本实用新型要解决的技术问题在于提供一种插针型功率器件，解决功率器件的散热性问题。 

本实用新型还提供了一种针对如上所述的插针型功率器件的散热结构。 

本实用新型还提供了一种用于加工如上所述的插针型功率器件的引脚的卡具。 

本实用新型采用如下的技术方案： 

一种插针型功率器件，包括器件本体、位于器件本体一侧的引脚和位于器件本体另一侧的散热焊盘，插针型功率器件通过散热焊盘焊接在与插针型功率器件配套安装的基板上；所述散热焊盘为贴片结构；所述引脚为折弯结构，焊接在基板或者与插针型功率器件配套安装的驱动板上。 

一种上述插针型功率器件的散热结构，包括基板、焊贴在基板表面的插针型功率器件以及基板另一面装配的散热器，所述基板从上往下依次包括铜箔层、绝缘层和铝板层，基板通过铝板层装配在散热器上。 

进一步地，所述插针型功率器件的引脚表贴焊接在基板上，其中引脚为无变向引线折弯的Z形结构，包括折弯部分与未折弯部分，未折弯部分与器件本体连接，折弯部分通过表贴焊接在基板上，折弯部分与未折弯部分通过斜体部分过渡。 

进一步地，所述插针型功率器件的引脚为前向变向引线折弯的L形结构，包括相互垂直的折弯部分与未折弯部分，未折弯部分与器件本体连接，折弯部分与外部连接的驱动板相连；所述折弯部分与所述未折弯部分通过斜体部分过渡。 

进一步地，所述引脚中引线的直径或厚度D(T)小于0.8mm，引线的折弯半径R满足：D(T)≤R＜1.5D(T)； 

引脚中引线的直径或厚度D(T)为：0.8mm≤D(T)＜1.2mm时， 

引线的折弯半径R为：1.5D(T)≤R＜2.0D(T)；