[发明专利]一种具有低感复合母排结构的集成散热器IGBT功率器件

说明书

本发明提供一种具有低感复合母排结构的集成散热器IGBT功率器件，包括：散热器、衬板、PCB电路、端子以及低感复合母排，衬板与所述散热器互联，衬板上布置有所述PCB电路和端子，低感复合母排与所述端子连接；低感复合母排包括：相对设置的半桥IGBT器件的DC+级和半桥IGBT器件的DC‑级、以及设置在半桥IGBT器件的DC+和半桥IGBT器件的DC‑级的一侧的半桥IGBT器件的AC级。本发明集成低感复合母排，IGBT器件更为紧凑，空间占用少，能有效降低器件因连接产生的接触热阻和电阻；低感复合母排设计自由度大，寄生参数较小；由该型器件组装而成的功率组件，空间排布的自由度大，寄生参数也可以减小；杂散电感低，电流路径短，能有效降低芯片所受的应力，有利于提高器件的可靠性。

技术领域

本发明涉及散热技术领域，特别涉及一种具有低感复合母排结构的集成散热器IGBT功率器件。

背景技术

现有的IGBT模块集成的功率组件结构如图1所示，包括：IGBT功率器件1和复合母排2。图中展示了1个IGBT功率器件1通过螺钉与复合母排2固定连接，该复合母排2使用在由8个IGBT器件组成的集成功率组件中。

复合母排的具体实施方式为，复合母排通过螺丝与几个独立的、按规则排列的IGBT器件的内部端子进行连接。复合母排的C极与E极导电铜层，通常尽量保持形状相近，并尽量靠拢设计。这样，复合母排就实现了汇总IGBT各个端子电流的功能。

如图2所示，其为由6只IGBT功率器件组成的集成功率组件，主要包括：散热器3、复合母排C级(或E级)4、复合母排E级(或C级)5、IGBT功率器件6、复合母排C级(或E级)7，其中复合母排C级(或E级)7的右侧与复合母排C级(或E级)4汇合连接。

然而，现有的复合母排互联结构有以下缺点：

(1)空间占用较大，独立的IGBT模块在一个平面上平铺，考虑电学绝缘等要求，模块之间还需留有一些空隙，会占用较大的空间体积；

(2)组装复杂，组装过程包括：先将各个独立的IGBT器件用螺丝紧固在散热板上，然后用螺丝将复合母排与IGBT器件的内部端子紧固。一个由8个IGBT器件组成的变流器进行以上两个步骤，至少要拧112个螺丝；

(3)杂散参数高，因为不可避免的空间排布规则，导致复合母排的电流路径较长，这导致较大的内阻与寄生电感，不利于电学应用；

针对现有的复合母排互联方式的设计缺点，本发明提出一种新的具有低感复合母排结构的集成散热器IGBT功率器件。该结构通过改变传统的IGBT模块结构，将复合母排集成到IGBT器件内部，使变流器的结构更为简单，以解决以上几个问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有低感复合母排结构的集成散热器IGBT功率器件，对传统的IGBT模块集成的功率组件中的复合母排结构进行了改进。本发明将原变流器中覆盖8只(或6只)IGBT器件的复合母排，改为直接封装到4个(或3个)半桥IGBT器件中，实现了更低的杂散电感，空间占用更小，结构更为紧凑。

为达上述目的，本发明提供一种具有低感复合母排结构的集成散热器IGBT功率器件，其包括：散热器、衬板、PCB电路、端子以及低感复合母排，焊接有芯片的所述衬板与所述散热器互联，所述衬板上布置有所述PCB电路和端子，所述低感复合母排与所述端子连接；

其中，所述低感复合母排包括：相对设置的半桥IGBT器件的DC+级和半桥IGBT器件的DC-级、以及设置在半桥IGBT器件的DC+和半桥IGBT器件的DC-级的一侧的半桥IGBT器件的AC级。

低感复合母排所形成的半桥电路单元可以在三维空间里进行排列放置，而不像传统的功率组件那样只能在一个平面内进行布局，这为其电路布局提供了更多的灵活性，可以用更短的导线、更少的螺丝紧固件，连接成与之前相同的电路结构，从而降低整个系统的内阻与杂散电感。