[实用新型]适用于电动汽车逆变器的IGBT模块

说明书

技术领域

本实用新型涉及电动汽车驱动逆变器技术，尤其属于一种IGBT模块以及这种IGBT模块的封装方法。

背景技术

在传统的工业应用中，对于IGBT模块的峰值电流能力没有很高的要求，然而用于汽车中时，为了满足频繁的短时加速的需要，则要求IGBT模块具有很强的峰值电流能力，通常为2s～30s，此时的电流能力往往是其额定能力(或者连续电流能力)的2～3倍甚至更高。

传统工业中的IGBT模块结构如图1所示，其生产流程比较简单，首先将IGBT芯片1焊接在DBC(Direct bonded copper,覆铜陶瓷基板，铜层2+绝缘导热垫片(陶瓷)3+铜层2)的顶部铜层2上，然后通过绑定线将其他电极(发射极、门极以及其它非功率管脚)引出即可，DBC底部的铜层2通过导热脂4’与冷却板5进行热量传递，由于DBC中的铜层很薄(一般0.1mm～0.6mm)，热容很小，因此这种IGBT模块的峰值电流能力较低。如果将这种传统工业中的IGBT模块用于汽车中，那么必须按照所需的峰值电流能力选择合适的IGBT模块,由于车用IGBT模块要求具有很高的峰值电流能力，因此合适的IGBT模块必然具有较大的IGBT芯片，而在IGBT模块中IGBT芯片占了绝大部分的成本，这就造成车用IGBT模块价格昂贵以及逆变器的成本高昂。同时，车用IGBT模块在使用的大部分时间中，连续电流能力远远低于峰值电流能力，这就造成了IGBT芯片电流能力的极大浪费。而且，由于绑定线的寿命问题，这种工业用IGBT模块难以满足车用的寿命要求。所以从车用角度来说，希望有这样一种IGBT模块，其额定电流较小，但是却能够在短时间内具有较大的峰值电流能力。

为了实现上述功能，各大零部件供应商采取了一定的措施改进传统工业中的IGBT模块结构，目前主要有两种方案较为典型。一种是厚铜方案，如图2所示，增加与IGBT芯片1焊接的顶部铜层2的厚度(厚度增加为约2mm～5mm，传统结构中的铜层厚度一般仅为几百微米)，其余结构不变，这样可以增加IGBT模块的热容同时降低其热阻，使得IGBT模块的峰值电流能力提升。在这种结构中，IGBT模块的热容增加是利用铜热容值 较大的特性，而热阻降低则主要是利用铜的超高导热性，当IGBT芯片1发热传到铜后热量将迅速扩散，从而相对增加了向冷却板5传热的面积，因而降低了热阻。另外，功率输出部分取消了绑定线，而是采用直接铜排焊接引出，延长了IGBT模块的寿命。另一种是双面冷却方案，如图3所示，将IGBT芯片1的两面都焊接在DBC(铜层2+绝缘层3+铜层2)上，通过双面冷却，降低热阻，从而提高IGBT模块的电流能力，这种结构的缺点是水冷机械系统较为复杂，增加了成本，降低了可靠性。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种适用于电动汽车逆变器的IGBT模块，可以降低热阻，增加热容，提高峰值电流能力，在相同的电流需求下可以减少IGBT芯片的使用面积，降低IGBT模块及逆变器的成本。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供的IGBT模块为含有至少一块IGBT芯片的单IGBT模块，所述IGBT芯片的集电极均与一个第一铜块焊接，发射极都通过一个第二铜块引出，其它控制极通过绑定线引出，所述第一铜块的厚度超过IGBT芯片的短边长度，所述第二铜块与一个第三铜块连接。

优选的，所述第一铜块的厚度为8mm～20mm，所述第二铜块的厚度为2mm～5mm，所述第三铜块的厚度为第一铜块与第二铜块的厚度差。

其中，所述第二铜块通过一导热缓冲层与第三铜块连接，且IGBT芯片的发射极与第三铜块电气连接，所述导热缓冲层采用高导热率的柔性材料。

或者，所述第二铜块通过一导热导电缓冲层与第三铜块连接，所述导热导电缓冲层采用高导热率且导电的柔性材料。

另外，本实用新型还提供另一种适用于电动汽车逆变器的IGBT模块，所述IGBT模块为包括上半桥IGBT和下半桥IGBT的半桥IGBT模块，所述上半桥IGBT和下半桥IGBT包括数量相同的IGBT芯片；

所述上半桥IGBT的所有IGBT芯片的集电极均与一个第一铜块焊接，所述第一铜块的厚度超过IGBT芯片的短边长度，所有IGBT芯片的发射极均通过一个第二铜块引出，其它控制极通过绑定线引出；

所述下半桥IGBT的所有IGBT芯片的集电极均与另一个第一铜块焊接，所述第一铜块的厚度超过IGBT芯片的短边长度，所有IGBT芯片的发射极均通过另一个第二铜块引 出，其它控制极通过绑定线引出；