阅读说明：本技术 Igbt功率模块的封装结构及采用该封装结构的igbt功率模块 (Packaging structure of IGBT power module and IGBT power module adopting same ) 是由 张凯 刘刚 孙峻峰 任静 谢云龙 任成才 王阔 于丽阳 王高虎 祁招 张文锦 于 2020-11-12 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种IGBT功率模块的封装结构以及采用该封装结构的IGBT功率模块,叠层母排中部设计有接线端,通过小铜排与IGBT功率器件搭接,优化了IGBT功率器件与叠层母排的搭接形式,使得母线电容上电流通过叠层母排能够以较短的路径达到IGBT功率器件,提升了产品性能,降低了产品成本。(The invention relates to an IGBT power module packaging structure and an IGBT power module adopting the packaging structure, wherein a wiring end is designed in the middle of a laminated busbar, and the lap joint form of an IGBT power device and the laminated busbar is optimized through the lap joint of a small copper bar and the IGBT power device, so that the current on a bus capacitor can reach the IGBT power device through the laminated busbar in a shorter path, the product performance is improved, and the product cost is reduced.)

IGBT功率模块的封装结构及采用该封装结构的IGBT功率模块

技术领域

本发明涉及电力电子器件相关技术领域，尤其涉及一种IGBT功率模块的封装结构以及采用该封装结构的IGBT功率模块。

背景技术

功率模块作为电力电子行业中变流器、逆变器、SVG等产品实现功能的核心部件，其方案设计往往影响到整个柜体的布局设计，进而影响到整个产品的功能与成本。

现有技术中，IGBT功率模块中连接母线电容的叠层母排与IGBT功率器件的搭接形式还停留在叠层母排的边缘伸出脚与IGBT功率器件的端子直接连接，或者将叠层母排折弯后边缘伸出脚与IGBT功率器件直接连接等形式，这种结构形式制约了IGBT功率模块的整体布局，主要存在以下缺陷：

(1)现有技术中的设置方式导致叠排尺寸较大；

(2)IGBT功率模块至母线电容的电流行走路径较长，导致杂散电感较大；

(3)存在IGBT功率模块内部结构不紧凑、空间利用率低等问题。

发明内容

基于现有技术的上述情况，本发明的目的在于在优化连接母线电容的叠层母排与IGBT功率器件搭接形式的基础上，设计一种新型的IGBT功率模块，以提升产品性能，降低产品成本。

为达到上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种IGBT功率模块的封装结构，包括箱体1、散热器2、IGBT功率器件5、叠层母排8、母线电容9、以及连接铜排7；其中，

所述母线电容9，固定设置于所述箱体1的底座上；

所述叠层母排8，平铺覆盖在所述母线电容9上，其中部伸出接线端，该接线端通过连接铜排7与IGBT功率器件5的接线端连接；

所述散热器2，垂直所述叠层母排8设置于所述母线电容9的上部；

所述IGBT功率器件5，固定设置于所述散热器2上。

进一步的，所述母线电容9，呈立式固定设置于所述箱体1的底座上，其正负极连接至所述叠层母排8。

进一步的，所述封装结构还包括电阻14；

所述电阻14，固定设置于所述散热器2上与安装IGBT功率器件5相反的一面。

进一步的，所述封装结构还包括输入输出铜排4；

所述输入输出铜排4，连接所述IGBT功率器件5远离所述叠层母排8的一侧出线端，以将所述IGBT功率模块的输入输出端引至该模块的外部。

进一步的，所述封装结构还包括IGBT驱动板11；

所述IGBT驱动板11，设置于所述IGBT功率器件5上。

进一步的，所述封装结构还包括驱动转接板10；

所述驱动转接板10，固定设置于所述箱体1顶部的内侧，靠近所述IGBT驱动板11。

进一步的，所述封装结构还包括电源13和SCE板12；

所述电源13和SCE板12均设置于所述箱体1内部。

根据本发明的另一个方面，提供了一种IGBT功率模块，该IGBT功率模块采用如本发明第一个方面所述的封装结构。

综上所述，本发明提供了一种IGBT功率模块的封装结构以及采用该封装结构的IGBT功率模块，叠层母排中部设计有接线端，通过小铜排与IGBT功率器件搭接，优化了IGBT功率器件与叠层母排的搭接形式，使得母线电容上电流通过叠层母排能够以较短的路径达到IGBT功率器件，提升了产品性能，降低了产品成本。本发明的技术方案能够取得如下有益的技术效果：

(1)缩小了产品尺寸，实现相同容量功率模块外形尺寸由原来的630×280×515(单位：mm)，变更为：623×215×512(单位：mm)。

(2)叠层母排尺寸减小15％，叠层母排至IGBT功率器件的电流路径减少30mm，叠层母排成本降低。

(3)IGBT功率模块的整体尺寸减小，使柜体尺寸减小约15％。

(4)本发明中IGBT功率模块的走线更加合理、便捷，电气性能可靠性大幅提升。

附图说明

图1是本发明IGBT功率模块箱体框架示意图；

图2是本发明IGBT功率模块中叠层母排的结构示意图；

图3是本发明IGBT功率模块的封装结构整体示意图；

图4是本发明IGBT功率模块内部元器件连接平放示意图；

图5是本发明IGBT功率模块内部元器件连接立放示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

首先对附图中涉及的附图标记进行说明：1-箱体；2-散热器；3-正、负接线端；4-输入输出铜排；5-IGBT功率器件；6-散热器；7-连接铜排；8-叠层母排；9-母线电容；10-驱动转接板；11-驱动板；12-SCE板；13-电源；14-电阻。

下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明。根据本发明的一个实施例，提供了一种IGBT功率模块的封装结构。IGBT功率模块一般包括箱体1、散热器2、IGBT功率器件5、叠层母排8、母线电容9、连接铜排7、电源13、电阻14、各种板卡等。箱体1是构成IGBT功率模块的基本框架，图1示出了本发明IGBT功率模块箱体框架示意图。散热器2固定在箱体1内，IGBT功率器件5固定在散热器2上；母线电容9组固定在箱体1底座上，并通过叠层母排8、连接铜排7与IGBT一侧连接，IGBT功率器件5由铜排引出输入输出，作为模块的输入、输出端，各种板卡分布安装在箱体1内。为了优化现有模块内部布局，本实施例中提出的封装结构，在优化IGBT功率模块中连接母线电容9的叠层母排8与IGBT功率器件5的搭接形式的基础上，设计了一种新型的IGBT功率模块。图3示出了IGBT功率模块的封装结构整体示意图，图2示出了其中叠层母排8的结构示意图。该IGBT功率模块的封装结构，包括箱体1、散热器2、IGBT功率器件5、叠层母排8、母线电容9、以及连接铜排7。

所述母线电容9，呈立式固定设置于所述箱体1的底座上，母线电容的正负极连接至叠层母排8上。

所述叠层母排8，平铺覆盖在所述母线电容9上，其中部伸出接线端，该接线端通过连接铜排7与IGBT功率器件5的接线端连接。该种叠层母排8中部直接伸出接线端的设计为本实施例的重要设计点，可以使散热器2最大限度布置在模块左侧(可以参照图3所示)，留出模块右侧空间，布局IGBT功率器件5及其他板卡；另外，该结构也减短了IGBT功率器件5至叠层母排8的电流路径，减少杂散电感。

所述散热器2，垂直所述叠层母排8设置于所述母线电容9的上部。所述IGBT功率器件5，固定设置于所述散热器2上。该封装结构中还包括电阻14，电阻14固定设置于所述散热器2上与安装IGBT功率器件5相反的一面。通过该种结构设计，分别保证了IGBT及电容的散热需求。

所述封装结构还包括输入输出铜排4，该输入输出铜排4连接所述IGBT功率器件5远离所述叠层母排8的一侧出线端，以将所述IGBT功率模块的输入输出端引至该模块的外部。

图4和图5进一步分别示出了本发明IGBT功率模块内部元器件连接平放示意图和立放示意图。所述封装结构还包括IGBT驱动板11、驱动转接板10，IGBT驱动板11，设置于所述IGBT功率器件5上。驱动转接板10固定设置于所述箱体1顶部的内侧，靠近所述IGBT驱动板11。所述封装结构还包括电源13和SCE板12，所述电源13和SCE板12均设置于所述箱体1内部。上述各模块和板卡的具体设置可以参照图4和图5。

根据本发明的另一个实施例，提供了一种IGBT功率模块，该IGBT功率模块采用如本发明第一个实施例所述的封装结构。可以按照如下步骤对本发明提供的IGBT功率模块进行安装：

步骤1、将母线电容固定到箱体1对应安装孔内；

步骤2、将散热器2组装到箱体1框架内；

步骤3、将IGBT功率器件5组装到散热器2上；

步骤4、将叠层母排8固定母线电容上；

步骤5、通过连接小铜排把叠层母排8与IGBT功率器件5进行连接；

步骤6、将IGBT驱动板11插接到IGBT功率器件5上；

步骤7、安装输入输出铜排4；

步骤8、安装驱动板11等各种板卡、电源13、电阻14等器件；

步骤9、进行各种线缆连接，完成配线。

综上所述，本发明涉及一种IGBT功率模块的封装结构以及采用该封装结构的IGBT功率模块，通过叠层母排中部伸出接线端，通过小铜排与IGBT功率器件搭接，优化了IGBT功率器件与叠层母排的搭接形式，使得母线电容上电流通过叠层母排能够以较短的路径达到IGBT功率器件，提升了产品性能，降低了产品成本。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。