[发明专利]一种改进的压接式IGBT器件

说明书

技术领域

本发明涉及一种IGBT器件，具体讲涉及一种可降低辅助发射极回路杂散电感和杂散电容的压接式IGBT器件。

背景技术

在电力、交通、冶金等领域，电力电子器件绝缘栅双极晶体管IGBT得到了广泛的应用。在柔性直流输电领域，压接式IGBT具有功率大、失效短路以及更加易于串联的优势。

压接式IGBT模块与传统的焊接式IGBT模块相比，器件的杂散电感小，尤其是发射极电感得到了极大的降低。Westcode公司现有的压接式IGBT器件，通过在器件的发射极金属板底端引出辅助发射极，这使得每个驱动回路的杂散电感值大，且有较大差异，从而引起单个芯片驱动电压的不一致；此外，由于栅极PCB板与底部发射极铜板之间存在耦合电容，也将会引起芯片之间的电流振荡，从而降低了器件的整体可靠性。

发明内容

为了解决现有技术中所存在的上述不足，本发明提供一种改进的压接式IGBT器件。

本发明提供的技术方案是:一种改进的压接式IGBT器件，包括管壳和同轴设于所述管壳上、下两端的板状金属电极，下端金属电极的内侧面上固定有凸台，所述凸台与上端金属电极之间压接有IGBT功率子模块；所述IGBT功率子模块包括栅极信号输入端和栅极信号输出端；其改进之处在于：所述栅极信号输入端和平行于所述下端金属电极的栅极PCB板电气相连；所述栅极信号输出端和平行于所述下端金属电极的辅助发射极PCB板电气相连。

优选的，所述凸台阵列式分布在所述下端金属电极的内侧面上；所述凸台的顶部两侧设有位于其对角线上的开口朝外的两个缺口；其中一个缺口用于固定栅极PCB板，另一个缺口用于固定辅助发射极PCB板；

所述栅极PCB板和所述辅助发射极PCB板位于同一水平面上；所述栅极PCB板和所述辅助发射极PCB板在交叉重叠的位置，上板凸起并横跨过下板，以在空间上隔开并保持绝缘。

进一步，所述IGBT功率子模块包括由下至上依次压接的导电银片、底部钼片、绝缘栅双极型晶体管IGBT芯片和顶部钼片；所述导电银片和底部钼片的形状和大小与绝缘栅双极型晶体管IGBT芯片的发射极有源区形状和大小分别一致；所述导电银片的下表面与所述辅助发射极PCB板电气相连，所述顶部钼片的上表面与所述上端金属电极的内侧面压接；所述绝缘栅双极型晶体管IGBT芯片的栅极与所述栅极PCB板电气相连。

进一步，所述栅极PCB板和所述辅助发射极PCB板的上表面均涂覆有金属层，所述栅极PCB板的金属层与所述绝缘栅双极型晶体管IGBT的栅极电气相连，用于栅极电流的流入；所述辅助发射极PCB板的金属层与所述导电银片的下表面电气相连，用于栅极电流的输出。

进一步，所述金属层涂覆在绝缘塑料板上，所述金属层的宽度窄于对应绝缘塑料板的宽度。

进一步，所述导电银片、底部钼片、绝缘栅双极型晶体管IGBT芯片和顶部钼片安装在矩形绝缘框架内；所述矩形绝缘框架的内部两侧设有位于其对角线上的两个通孔；所述两个通孔与所述凸台两侧的缺口相适应，以使所述绝缘框架安装在所述凸台上时，所述两个通孔分别位于所述两个缺口内；

所述栅极PCB板和所述辅助发射极PCB板分别平放在所述凸台两侧的缺口内，与所述缺口底部相压接；所述栅极PCB板的上表面金属层与对应通孔的下表面相压接，并通过贯穿所述通孔的顶针与绝缘栅双极型晶体管IGBT的栅极电气相连；所述辅助发射极PCB板的上表面金属层与对应通孔的下表面相压接，并通过贯穿所述通孔的顶针与导电银片电气相连。

进一步，所述两个通孔的上表面存在高度差，高度差等于所述导电银片与所述底部钼片的厚度之和，以使所述导电银片的下表面与所述两个通孔中的其中一个通孔的上表面接触时，所述绝缘栅双极型晶体管IGBT芯片的栅极与所述两个通孔中的另一个通孔的上表面接触。

优选的，所述凸台与上端金属电极之间还压接有Diode功率子模块，所述IGBT功率子模块和所述Diode功率子模块压接在不同的凸台上；所述Diode功率子模块分布在所述下端金属电极的外围区域；所述IGBT功率子模块分布在所述下端金属电极的中间区域，被所述Diode子模块包围。

进一步，下端金属电极的内侧面上分布有凹槽，每个凹槽内固定有一个凸台；

所述凸台的两侧设有平行于管壳轴线方向上的柱子，所述凹槽的两侧设有与所述柱子相适应的沟槽；所述柱子容纳于所述沟槽内，以将所述凸台限制在所述凹槽内。

进一步，所述凸台与所述凹槽底部相接触的面为向上凹陷的凹面；所述凹面为曲面或斜面；