[发明专利]一种IGBT衬板结构

说明书

技术领域

本发明主要涉及到电路板设计领域，特指一种IGBT衬板结构。

背景技术

如图1所示，目前国内外现有功率IGBT所使用的衬板结构中，衬板1通常为长方形，长方形衬板1的最外侧对称分布两个IGBT芯片3和一个FRD芯片4，衬板1的中间为各种电路区6，其中IGBT为Insulated Gate Bipolar Transistor的缩写，即绝缘栅双极晶体管；FRD为Freewheel recover diode的缩写，即快速恢复二极管。这种结构的优点是在实现电路功能的同时，图像对称、布局紧凑。但是，这种设计仅仅局限于衬板1本身，而忽略了整个模块的对称性和均匀性。如图2所示，为将衬板1封装后的模块布局示意图，可以看到同一个衬板1上内部芯片间的横向距离L非常大，但是相邻衬板1间芯片的间距H却非常小。芯片在开关过程中会大量发热，这些紧邻的芯片间会出现强烈的热耦合，最终影响到模块的热性能。参见图3所示，为上述模块结构仿真的热分布图，可以看到热耦合最明显的芯片不是同一衬板1上的4个IGBT芯片3，反而是相邻衬板的4个IGBT芯片3。因此，很有必要在模块层面上考虑芯片在衬板1上的布局，以提高模块散热能力。

如图4所示，为常见的衬板布局图，可以看到衬板中间电路布局复杂，不利于简化封装工艺。衬板1中部的电路区6中包括了母排接焊区5、芯片门极键合区、芯片发射极键合区、弹簧线焊接区等等，这就增加了封装工艺的难度。各种电路纵横交错，增加了相邻电路间的干扰。另外，由于衬板1为标准尺寸，电路区域面积有限，使得键合区域狭窄，无法在衬板上切线，可能影响芯片的可靠性。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单紧凑、成本低廉、能使芯片在整个模块范围内更加均匀分布、简化衬板电路设计、提高封装工艺效率的IGBT衬板结构。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种IGBT衬板结构，包括衬板以及设置于衬板上的衬板门极电路、IGBT芯片、FRD芯片和母排接焊区，所述衬板门极电路位于衬板上的两侧，所述母排接焊区位于衬板的中部区域，所述IGBT芯片、FRD芯片位于母排接焊区与衬板门极电路之间。

作为本发明的进一步改进：

沿着所述衬板的纵向，两个所述IGBT芯片依次排列，所述 FRD芯片位于IGBT芯片之后。

沿着所述衬板的纵向，所述FRD芯片设置于两个IGBT芯片的中间。

所述衬板上最外侧对称设置门极引线键合区。

所述衬板中部位置处还设有弹簧线焊接区和发射极键合区。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明IGBT衬板结构，结构简单紧凑、成本低廉，芯片在整个模块内更加均匀分布，有利于减小模块热阻，提高模块的可靠性。本发明中发射极和门极分别在芯片两侧引线，可以减小门极和发射极之间的电路干扰，同时也减小了门极引线的距离。本发明增大了发射极键合区域，可以在衬板切线，避免芯片上切线对芯片的损伤，提高键合工艺的稳定性。

附图说明

图1是现有技术中衬板结构的原理示意图。

图2是现有衬板结构在模块上应用时的结构原理示意图。

图3是现有衬板结构在模块上应用后进行仿真时热分布的原理示意图。

图4是现有衬板的布局示意图。

图5是本发明衬板结构的原理示意图。

图6是本发明衬板结构在模块上应用时的结构原理示意图。

图7是本发明衬板结构在模块上应用后进行仿真时热分布的原理示意图。

图8是本发明在另外一个实施例中衬板结构的原理示意图。

图例说明：

1、衬板；2、衬板门极电路；3、IGBT芯片；4、FRD芯片；5、母排接焊区；6、电路区。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。