功率堆疊結(jié)構(gòu)和方法
【專利摘要】一種功率變換設(shè)備，包括：多個(gè)緊壓包裝式功率半導(dǎo)體器件(42)；多個(gè)導(dǎo)熱導(dǎo)電塊(44，56)，所述多個(gè)導(dǎo)熱導(dǎo)電塊(44，56)提供于所述多個(gè)緊壓包裝式功率半導(dǎo)體器件(42)中；以及多個(gè)母線(46)，所述多個(gè)母線(46)提供于所述多個(gè)緊壓包裝式功率半導(dǎo)體器件(42)和所述多個(gè)導(dǎo)熱導(dǎo)電塊(44，56)中，以形成第一列(41)，所述第一列(41)在預(yù)定義的機(jī)械力下夾緊。所述多個(gè)母線(46)直接壓入第一列或更多列(41)中以用于電連接，至少一個(gè)緊壓包裝式功率半導(dǎo)體器件(42)夾在兩個(gè)導(dǎo)熱導(dǎo)電塊(44，56)之間，至少一個(gè)母線(46)夾在兩個(gè)導(dǎo)熱導(dǎo)電塊(44，56)之間。還提供了一種組裝功率變換設(shè)備的方法。所述設(shè)備和方法可以提供緊壓包裝式功率半導(dǎo)體器件的最優(yōu)的熱傳遞和最小的換向損失和應(yīng)力。
【專利說明】功率堆疊結(jié)構(gòu)和方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本文中公開主題的實(shí)施例一般涉及方法和系統(tǒng)，并且更具體地涉及功率堆疊組件 的電氣和機(jī)械結(jié)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002] 緊壓包裝式（press-pack)半導(dǎo)體器件在許多應(yīng)用中是用來控制電功率的流動(dòng)或 變換連接到電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)所需的電壓、電流或頻率或干預(yù)電網(wǎng)的強(qiáng)大部件。緊壓包裝式 半導(dǎo)體器件用在各種各樣應(yīng)用范圍的功率變換設(shè)備（例如功率變換器）中。這些應(yīng)用包括 石油和天然氣、金屬、水、采礦和航運(yùn)業(yè)的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)以及用于可再生能源（風(fēng)力、太陽能） 和電力工業(yè)的功率/頻率變換器。為了利用緊壓包裝式半導(dǎo)體器件的全部潛能，需要整體 組件（包括緊壓包裝式半導(dǎo)體器件、散熱器、母線和其它部件）的適當(dāng)機(jī)械設(shè)計(jì)。
[0003] 緊壓包裝式半導(dǎo)體器件的導(dǎo)電導(dǎo)熱接口被設(shè)計(jì)成保持設(shè)備在整個(gè)壽命周期的良 好傳導(dǎo)性質(zhì)。這是通過產(chǎn)生足夠數(shù)目的穩(wěn)定金屬-金屬連接從而能夠高效地將電流從半導(dǎo) 體器件傳導(dǎo)到母線來實(shí)現(xiàn)的。
[0004] 對(duì)于采用緊壓包裝式功率半導(dǎo)體器件的功率變換器，功率半導(dǎo)體器件在所需壓力 下彼此堆疊，以達(dá)到電和熱接觸，從而形成電路，以去除由于工作過程中的損耗產(chǎn)生的熱。 堆疊（功率堆疊組件power stack assembly)可以具有包括功率半導(dǎo)體器件、散熱器、絕緣 子、母線等等的用夾緊機(jī)構(gòu)將這些部件連接在一起的單列或多列。壓力被施加到每一列，確 保在各個(gè)緊壓包裝式模塊之間有適當(dāng)?shù)碾姾蜔岬慕佑|。緊壓包裝式半導(dǎo)體器件是用于功率 變換器或電動(dòng)機(jī)的變頻驅(qū)動(dòng)中的核心部件。
[0005] 功率半導(dǎo)體器件可以包括集成門極換流晶閘管（IGCT)、絕緣柵雙極型晶體管 (IGBT)、注入增強(qiáng)柵晶體管（IEGT)、晶閘管（ETT或LTT)和二極管模塊。對(duì)于高功率中壓功 率變換器，當(dāng)用在諸如石油和天然氣、電力、鋼廠和海上的應(yīng)用中，緊壓包裝形式由于其更 高的功率密度和更高的功率處理能力因而是優(yōu)選的。還有，由于緊壓包裝式半導(dǎo)體器件的 堅(jiān)固性和良好的故障條件壓接形式是優(yōu)選的，即由于強(qiáng)大的機(jī)械夾緊力，緊壓包裝式部件 的故障不會(huì)導(dǎo)致電弧和等離子體事件，這與塑料封裝中的功率半導(dǎo)體模塊不同。
[0006] 功率堆疊組件10的一個(gè)例子示于圖1A中。圖1A顯示了在壓力作用下將多個(gè)緊 壓包裝式功率半導(dǎo)體器件16、母線18和散熱器20保持在一起的夾緊機(jī)構(gòu)12和14。緊壓 包裝式功率半導(dǎo)體器件16直接連接到母線18,而散熱器20直接接觸母線18。
[0007] 然而，這種布置增大了從緊壓包裝式功率半導(dǎo)體器件到散熱器的熱阻抗，原因是 母線的表面不象緊壓包裝式功率半導(dǎo)體器件的表面那么平（平滑）。就這一點(diǎn)而言，要注 意散熱器20和緊壓包裝式功率半導(dǎo)體器件16的表面（電極表面）被制成具有高度的平整 度，而可購買的母線18可以包括多個(gè)層壓在一起的銅板。因此，母線的平整度一般比散熱 器或緊壓包裝式功率半導(dǎo)體器件的平整度低。緊壓包裝式功率半導(dǎo)體器件和母線之間的此 平整度的不同決定了在這兩個(gè)元件之間有不良接觸，這增大了不希望的熱阻，降低了整個(gè) 功率堆疊組件的能力。
[0008] 克服上文討論的一些局限性的一種不同方法提出如圖1B中所示在散熱器20的一 側(cè)安裝母線22。然而，由于列之間的距離增大，這種方法可能會(huì)增大電路中的雜散電感，除 增加了更多零件，增加了功率堆疊組裝時(shí)的人力之外，還給電源開關(guān)帶來更多的電應(yīng)力并 且增大了功率損耗。
[0009] 因此，希望提供能避免前面描述的問題和缺點(diǎn)的系統(tǒng)和方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例，有一種功率變換設(shè)備，包括：多個(gè)緊壓包裝式功率半導(dǎo)體 器件；多個(gè)導(dǎo)熱導(dǎo)電塊，所述多個(gè)導(dǎo)熱導(dǎo)電塊提供于所述多個(gè)緊壓包裝式功率半導(dǎo)體器件 中；以及多個(gè)母線，所述多個(gè)母線提供于所述多個(gè)緊壓包裝式功率半導(dǎo)體器件和所述多個(gè) 導(dǎo)熱導(dǎo)電塊中，以形成第一列，所述第一列在預(yù)定義的機(jī)械力下夾緊。所述多個(gè)母線直接壓 入一列或更多列中以用于電連接，至少一個(gè)緊壓包裝式功率半導(dǎo)體器件夾在兩個(gè)導(dǎo)熱導(dǎo)電 塊之間，至少一個(gè)母線夾在兩個(gè)導(dǎo)熱導(dǎo)電塊之間。
[0011] 根據(jù)另一示例性實(shí)施例，有一種功率變換設(shè)備，包括：多個(gè)緊壓包裝式功率半導(dǎo)體 器件；多個(gè)導(dǎo)熱導(dǎo)電塊，所述多個(gè)導(dǎo)熱導(dǎo)電塊提供于所述多個(gè)緊壓包裝式功率半導(dǎo)體器件 中；多個(gè)母線，所述多個(gè)母線提供于所述多個(gè)緊壓包裝式功率半導(dǎo)體器件和所述多個(gè)導(dǎo)熱 導(dǎo)電塊中，以形成第一列，所述第一列在預(yù)定義的機(jī)械力下夾緊；第一和第二絕緣子，所述 第一和第二絕緣子被配置成夾住所述多個(gè)緊壓包裝式功率半導(dǎo)體器件、所述導(dǎo)熱導(dǎo)電塊和 多個(gè)母線以形成所述第一列，使所述第一列的端部是電絕緣的；以及堆疊框架，所述堆疊框 架被配置成向所述第一和第二絕緣子和所述第一列施加預(yù)定義的額定力。所述多個(gè)母線直 接壓入所述第一列中以用于電連接，至少一個(gè)緊壓包裝式功率半導(dǎo)體器件夾在兩個(gè)導(dǎo)熱導(dǎo) 電塊之間，至少一個(gè)母線夾在兩個(gè)導(dǎo)熱導(dǎo)電塊之間。
[0012] 根據(jù)又一示例性實(shí)施例，有一種組裝功率變換設(shè)備的方法，所述方法提供緊壓包 裝式功率半導(dǎo)體器件的最優(yōu)的熱傳遞和最小的換向損失和應(yīng)力。所述方法包括：將緊壓包 裝式功率半導(dǎo)體器件夾在相應(yīng)的導(dǎo)熱導(dǎo)電塊之間以形成第一列的步驟；將母線插入到所述 第一列中，使得至少一個(gè)母線提供于兩個(gè)導(dǎo)熱導(dǎo)電塊之間的步驟；將第一和第二絕緣子加 入到所述第一列的端部，使得所述第一列的端部是電絕緣的步驟；以及在所述第一列上施 加額定力的步驟。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013] 并入并構(gòu)成說明書的一部分的附圖圖解說明一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例，并且與描述一 起解釋這些實(shí)施例。在圖中：
[0014] 圖1A-B是傳統(tǒng)的功率堆疊組件的示意圖；
[0015] 圖2是根據(jù)示例性實(shí)施例的功率堆疊組件的示意圖；
[0016] 圖3是根據(jù)示例性實(shí)施例的另一功率堆疊組件的示意圖；
[0017] 圖4是圖示根據(jù)示例性實(shí)施例的表面的平整度的示意圖；
[0018] 圖5是根據(jù)示例性實(shí)施例的三角形連接的功率堆疊組件的示意圖；
[0019] 圖6是根據(jù)示例性實(shí)施例的直線連接的功率堆疊組件的示意圖；
[0020] 圖7是圖示根據(jù)示例性實(shí)施例用于在功率變換設(shè)備中組裝功率堆疊組件的方法 的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0021] 下面對(duì)示例性實(shí)施例的描述參考附圖進(jìn)行。在不同的圖中相同的附圖標(biāo)記標(biāo)識(shí)相 同或相似的元件。以下的詳細(xì)描述并不限制本發(fā)明。而是，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求 限定。為了簡(jiǎn)便起見，關(guān)于功率變換設(shè)備的功率堆疊組件中的緊壓包裝式半導(dǎo)體器件的術(shù) 語和結(jié)構(gòu)討論以下的實(shí)施例。然而，接下來要討論的實(shí)施例不局限于這些設(shè)備。
[0022] 在說明書中提到"一個(gè)實(shí)施例"表示與公開主題的至少一個(gè)實(shí)施例中包括的實(shí)施 例關(guān)聯(lián)地描述的具體特征件、結(jié)構(gòu)或特征。因此，在說明書的許多地方出現(xiàn)詞語"在一個(gè)實(shí) 施例中"不一定指相同的實(shí)施例。進(jìn)一步地，所述的具體特征件、結(jié)構(gòu)或特征可以在一個(gè)或 更多個(gè)實(shí)施例中以任何適當(dāng)方式組合。
[0023] 根據(jù)示例性實(shí)施例，功率變換設(shè)備包括形成至少一列的多個(gè)緊壓包裝式功率半導(dǎo) 體器件、多個(gè)散熱器和至少一個(gè)母線。母線提供于相鄰的散熱器之間，使得避免母線和緊壓 包裝式功率半導(dǎo)體器件之間直接接觸。在另一示例性實(shí)施例中，母線分布于散熱器和金屬 塊之間，使得避免母線和緊壓包裝式功率半導(dǎo)體器件之間直接接觸。金屬塊可以與緊壓包 裝式半導(dǎo)體器件直接接觸。散熱器或金屬塊朝向緊壓包裝式半導(dǎo)體器件的表面可以制造成 比母線的表面有更高的平整度，因此降低熱阻抗。同樣，對(duì)于形成超過一列的布置，緊壓包 裝式半導(dǎo)體器件和相應(yīng)的散熱器之間的re熱傳導(dǎo)路徑被最小化，電應(yīng)力由于換向回路減 少被降低。
[0024] 在圖2所示的示例性實(shí)施例中，功率堆疊組件40有一列，這一列包括多個(gè)緊壓包 裝式功率半導(dǎo)體器件42。至少一個(gè)緊壓包裝式功率半導(dǎo)體器件夾在兩個(gè)散熱器44之間。 在一種應(yīng)用中，每個(gè)緊壓包裝式功率半導(dǎo)體器件夾在兩個(gè)散熱器44之間。緊壓包裝式功率 半導(dǎo)體器件42可以有控制柵45。母線46放置成與相應(yīng)的散熱器44直接接觸，與緊壓包裝 式半導(dǎo)體器件42不直接接觸。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，母線46都不與緊壓包裝式功率半 導(dǎo)體器件42直接接觸。
[0025] 緊壓包裝式功率半導(dǎo)體器件42的一個(gè)例子是集成門極換流晶閘管（IGCT)、IGBT 或IGET。緊壓包裝式功率半導(dǎo)體器件的另一個(gè)例子是二極管。
[0026] 功率堆疊組件中的IGCT或IEGT或緊壓包裝式IGBT器件需要用很大的力壓著，以 便從電學(xué)和熱學(xué)觀點(diǎn)高效地工作。獲得這種效率的一個(gè)條件是在緊壓包裝式功率半導(dǎo)體器 件面向并接觸散熱器44的表面（電極表面）上均勻地分布力。光滑平直的電極表面確保有 均勻的力分布、良好的電接觸和良好的熱傳遞。相應(yīng)地，散熱器需要有足夠的機(jī)械魯棒性， 以承受大的力（例如高達(dá)135kN)壓縮而無形變。形變可能導(dǎo)致不均勻的力分布?？梢允?用鑄造或擠壓式散熱器。散熱器還可以由鋁或銅制成?？梢允褂闷渌饘佟Ｉ崞骺梢酝?過諸如銑削或精車削的工藝適當(dāng)加工，以獲得推薦的表面加工。
[0027] 母線46并不是同樣地得到的。由于母線46是可購買的，而這些母線由壓在一起 的銅板或其它材料制成。然而，這種工藝不能獲得與緊壓包裝式功率半導(dǎo)體器件或散熱器 的平整度相當(dāng)?shù)钠秸?。出于此原因，根?jù)此示例性實(shí)施例，緊壓包裝式功率半導(dǎo)體器件42 夾在散熱器44而不是母線46之間。因此，散熱器去掉了在插入緊壓包裝式功率半導(dǎo)體器 件的列中時(shí)由母線引起的負(fù)面影響。
[0028] 包括第一和第二端板48a的堆疊框架47可以用來將緊壓包裝式功率半導(dǎo)體器件、 散熱器和母線夾在一起。堆疊框架可以是現(xiàn)有技術(shù)中已知的任何一種。例如，堆疊框架47 可以包括桿48b，桿48b用于保持列元件以期望的推薦為緊壓包裝式功率半導(dǎo)體器件的良 好操作的力壓縮。施力機(jī)構(gòu)48c可以用來施加期望的力?？梢蕴峁┙^緣子49以夾住功率 堆疊組件40的整列，防止不期望的電接觸。堆疊框架被配置成直接作用于絕緣子49上。
[0029] 根據(jù)圖3所示的另一示例性實(shí)施例，功率堆疊組件50中的一列可以包括緊壓包裝 式功率半導(dǎo)體器件52,緊壓包裝式功率半導(dǎo)體器件52被散熱器54或被散熱器54和金屬塊 56夾住。在此示例性實(shí)施例中，至少一個(gè)母線58與緊壓包裝式功率半導(dǎo)體器件不直接接 觸。然而，在另一示例性實(shí)施例中，每個(gè)母線與緊壓包裝式功率半導(dǎo)體器件都不直接接觸。 金屬塊56優(yōu)于母線58,原因是金屬塊56面向緊壓包裝式功率半導(dǎo)體器件的表面可以制造 成具有與緊壓包裝式功率半導(dǎo)體器件的平整度相當(dāng)?shù)钠秸?。盡管與散熱器相比，這些金 屬塊引入更大的熱阻抗，但是如果金屬塊能提供足夠的熱性能，則金屬塊是散熱器的低成 本的替代物。
[0030] 圖3示出了緊壓包裝式功率半導(dǎo)體器件的一個(gè)完整的列，散熱器和母線被絕緣元 件60夾住，并通過包括第一和第二端62和64的夾緊機(jī)構(gòu)夾緊。每個(gè)緊壓包裝式功率半導(dǎo) 體器件52可以通過相應(yīng)的柵64電控制。
[0031] 在一個(gè)示例性實(shí)施例中，緊壓包裝式功率半導(dǎo)體器件和直接接觸緊壓包裝式 功率半導(dǎo)體器件的散熱器和/或金屬塊的電極表面的平整度為15 μ m或更小。平整度 (flatness)如圖4中所示定義。特定的電極表面A由兩個(gè)平行平面B和C限定，間隔開最 大距離15 μ m。為了達(dá)到這種平整度，散熱器和金屬塊可以由鋁、銅或其它金屬塊制成，而具 有較差平整度的母線由層壓銅板制成。
[0032] 圖5圖示了三列IGCT功率堆疊組件80具有彼此連接成三角形的三列82、84和86 的實(shí)施例。由于是本領(lǐng)域中已知的，將列保持在合適的位置以及在預(yù)先決定的力的框架未 被顯示。例如，這種框架顯示于圖2中。功率堆疊組件80包括具有相應(yīng)的柵極90的緊壓 包裝式功率半導(dǎo)體器件（IGCT) 88。緊壓包裝式功率半導(dǎo)體器件88被兩個(gè)散熱器92夾住。 不過，所述的列可以包括二極管94作為緊壓包裝式功率半導(dǎo)體器件，二極管94夾在散熱器 92和金屬塊96之間。母線100被插入每個(gè)列中，以直接接觸散熱器92或金屬塊96而不是 緊壓包裝式功率半導(dǎo)體器件88。
[0033] 在一個(gè)示例性實(shí)施例中，一些母線可以插入到列中，以直接接觸緊壓包裝式功率 半導(dǎo)體器件。絕緣子102可以用來將每列電絕緣，以不需要接觸其各自的端部。如圖5中所 示，同一母線104 (集合母線）可以延伸到所有的三列82、84和86。換言之，單段母線104 可以電連接三列82、84和86中的各個(gè)元件。單段母線104可以有柔性部分106以確保插 入列中的各個(gè)部分可以相對(duì)于彼此輕微移動(dòng)。柔性部分106可以形成于列82、84和86之 間。單段母線由形成閉環(huán)的單塊金屬制成，以最小化換向電感。
[0034] 圖6示出了具有以直線提供的列82、84和86的另一功率堆疊組件200。此實(shí)施例 示出了各個(gè)絕緣子102可以插入到列中。圖6還示出了散熱器92a可以具有一個(gè)入口 110 和一個(gè)出口 112。冷卻管道系統(tǒng)（未顯示）可以連接到入口 110,以泵壓散熱器92a內(nèi)部的 冷卻液體，在散熱器92a內(nèi)部的液體之間出現(xiàn)熱傳遞之后，熱的冷卻液體在出口 112離開散 熱器。以此方式，散熱器92a被強(qiáng)迫冷卻，以獲得緊壓包裝式功率半導(dǎo)體器件88的較低的 溫度。盡管圖6示出了被配置成冷卻緊壓包裝式半導(dǎo)體器件的散熱器，但注意，功率堆疊組 件的其它元件（例如電阻器或電感器）可以具有內(nèi)置于元件中的冷卻通道。
[0035] 上文討論的新結(jié)構(gòu)有利地提供了緊壓包裝式半導(dǎo)體器件的電極表面不與母線接 觸，提高了電學(xué)和熱性能，將母線附連到列時(shí)不使用螺絲，降低了這些列之間的距離，降低 了雜散電感。此外，這些新結(jié)構(gòu)的組裝和拆卸需要較小的人力。
[0036] 根據(jù)示例性實(shí)施例，有用于組裝包括緊壓包裝式半導(dǎo)體器件的功率堆疊組件的方 法。所述方法包括步驟700 :將緊壓包裝式功率半導(dǎo)體器件（42)夾在相應(yīng)的導(dǎo)熱導(dǎo)電塊 (44)之間，以形成第一列；步驟702 :將母線（46)插入到第一列中，使得至少一個(gè)母線提供 于兩個(gè)導(dǎo)熱導(dǎo)電塊（44)之間；步驟704 :將第一和第二絕緣子（60)加入到第一列的端部， 使得第一列的端部是電絕緣的；以及步驟706 :在第一列上施加額定力。
[0037] 公開的示例性實(shí)施例提供了用于具有緊壓包裝式功率半導(dǎo)體器件的功率堆疊組 件的系統(tǒng)和方法，以提高功率堆疊組件的電學(xué)和熱學(xué)性能。應(yīng)當(dāng)理解，此描述不旨在限定本 發(fā)明。相反，示例性實(shí)施例旨在涵蓋包括于由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi) 的替代、修改和等同。進(jìn)一步地，在示例性實(shí)施例的詳細(xì)描述中，列出了各種具體細(xì)節(jié)，以便 提供對(duì)所要求保護(hù)的發(fā)明的全面理解。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員要理解沒有這些具體細(xì)節(jié)也 可以實(shí)施各個(gè)實(shí)施例。
[0038] 盡管目前的示例性實(shí)施例的特征和元件在實(shí)施例中是以特定組合描述的，但每個(gè) 特征或元件可以沒有這些實(shí)施例的其它特征和元件單獨(dú)使用，或者以有或沒有本文中公開 的其它特征和元件的各種組合使用。
[0039] 本書面說明書使用示例來公開本發(fā)明，使得任意本領(lǐng)域技術(shù)人員可實(shí)踐本發(fā)明 (包括制造和使用任意器件或系統(tǒng)和執(zhí)行任意結(jié)合的方法）。本發(fā)明的專利范圍由權(quán)利要 求書限定，并且可以包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其他示例。這樣的其他示例確定為落入權(quán) 利要求書的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種功率變換設(shè)備（40)，包括： 多個(gè)緊壓包裝式功率半導(dǎo)體器件（42); 多個(gè)導(dǎo)熱導(dǎo)電塊（44, 56)，所述多個(gè)導(dǎo)熱導(dǎo)電塊（44, 56)提供于所述多個(gè)緊壓包裝式 功率半導(dǎo)體器件（42)中；以及 多個(gè)母線（46)，所述多個(gè)母線（46)提供于所述多個(gè)緊壓包裝式功率半導(dǎo)體器件（42) 和所述多個(gè)導(dǎo)熱導(dǎo)電塊（44, 56)中，以形成第一列（41)，所述第一列（41)在預(yù)定義的機(jī)械 力下夾緊， 其中，所述多個(gè)母線（46)直接壓入一列或更多列（41)中以用于電連接， 至少一個(gè)緊壓包裝式功率半導(dǎo)體器件（42)夾在兩個(gè)導(dǎo)熱導(dǎo)電塊（44,56)之間，以及 至少一個(gè)母線（46)夾在兩個(gè)導(dǎo)熱導(dǎo)電塊之間。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率變換設(shè)備，其特征在于，所述導(dǎo)熱導(dǎo)電塊（44, 56)是散熱 器（44)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率變換設(shè)備，其特征在于，所述散熱器（44)是液體冷卻散 熱器或空氣冷卻散熱器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率變換設(shè)備，其特征在于，所述導(dǎo)熱導(dǎo)電塊（44, 56)是金屬 塊（56)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率變換設(shè)備，其特征在于，所述預(yù)定義的機(jī)械力對(duì)于各列 是不同的或相同的。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率變換設(shè)備，其特征在于，所述多個(gè)母線包括層壓金屬板。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率變換設(shè)備，其特征在于，所述緊壓包裝式功率半導(dǎo)體器 件是集成門級(jí)換向晶閘管IGCT、緊壓包裝式絕緣柵雙極型晶體管IGBT、緊壓包裝式注入增 強(qiáng)型柵極晶體管IEGT、二極管或晶閘管中的至少一種。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率變換設(shè)備，其特征在于，所述功率變換設(shè)備進(jìn)一步包括： 第一和第二絕緣子￠0)，所述第一和第二絕緣子￠0)被配置成夾住所述第一列，使得 所述第一列的端部是電絕緣的。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的功率變換設(shè)備，其特征在于，所述功率變換設(shè)備進(jìn)一步包括： 堆疊框架（48a，48b，48c)，所述堆疊框架（48a，48b，48c)被配置成向所述第一和第二 絕緣子和所述第一列施加預(yù)定義的機(jī)械力。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率變換設(shè)備，其特征在于，所述功率變換設(shè)備進(jìn)一步包 括： 第二和第三列，所述第二和第三列包括多個(gè)緊壓包裝式功率半導(dǎo)體器件、多個(gè)導(dǎo)熱導(dǎo) 電塊和多個(gè)母線，每個(gè)母線夾在兩個(gè)導(dǎo)熱導(dǎo)電塊之間，其中，第一、第二和第三列是以直線 提供的。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的功率變換設(shè)備，其特征在于，所述功率變換設(shè)備進(jìn)一步包 括： 直線集合母線（104)，所述直線集合母線（104)被配置成連接所述第一、第二和第三 列，所述直線集合母線夾在所述第一、第二和第三列的相應(yīng)的導(dǎo)熱導(dǎo)電塊之間。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率變換設(shè)備，其特征在于，所述功率變換設(shè)備進(jìn)一步包 括： 第二和第三列，所述第二和第三列包括多個(gè)緊壓包裝式功率半導(dǎo)體器件、多個(gè)導(dǎo)熱導(dǎo) 電塊和多個(gè)母線，每個(gè)母線夾在兩個(gè)導(dǎo)熱導(dǎo)電塊之間，其中，第一、第二和第三列是以倒三 角形排列提供的。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的功率變換設(shè)備，其特征在于，所述功率變換設(shè)備進(jìn)一步包 括： 環(huán)形集合母線（104)，所述環(huán)形集合母線（104)被配置成連接所述第一、第二和第三 列，所述環(huán)形集合母線夾在所述第一、第二和第三列的相應(yīng)導(dǎo)熱導(dǎo)電塊之間。
14. 一種功率變換設(shè)備（40)，包括： 多個(gè)緊壓包裝式功率半導(dǎo)體器件（42); 多個(gè)導(dǎo)熱導(dǎo)電塊（44, 56)，所述多個(gè)導(dǎo)熱導(dǎo)電塊（44, 56)提供于所述多個(gè)緊壓包裝式 功率半導(dǎo)體器件（42)中； 多個(gè)母線（46)，所述多個(gè)母線（46)提供于所述多個(gè)緊壓包裝式功率半導(dǎo)體器件（42) 和所述多個(gè)導(dǎo)熱導(dǎo)電塊（44, 56)中，以形成第一列（41)，所述第一列（41)在預(yù)定義的機(jī)械 力下夾緊， 第一和第二絕緣子￠0)，所述第一和第二絕緣子￠0)被配置成夾住所述多個(gè)緊壓包 裝式功率半導(dǎo)體器件（42)、所述導(dǎo)熱導(dǎo)電塊（44)和母線（46)以形成所述第一列，使所述第 一列的端部是電絕緣的；以及 堆疊框架（48a，48b，48c)，所述堆疊框架（48a，48b，48c)被配置成向所述第一和第二 絕緣子和所述第一列施加預(yù)定義的機(jī)械力， 其中，所述多個(gè)母線（46)直接壓入所述第一列（41)中以用于電連接， 至少一個(gè)緊壓包裝式功率半導(dǎo)體器件（42)夾在兩個(gè)導(dǎo)熱導(dǎo)電塊（44,56)之間，以及 至少一個(gè)母線（46)夾在兩個(gè)導(dǎo)熱導(dǎo)電塊之間。
15. -種組裝功率變換設(shè)備的方法，所述方法提供緊壓包裝式功率半導(dǎo)體器件的最優(yōu) 的熱傳遞和最小的換向損失和應(yīng)力，所述方法包括： 將緊壓包裝式功率半導(dǎo)體器件（42)夾在相應(yīng)的導(dǎo)熱導(dǎo)電塊（44)之間，以形成第一 列； 將母線（46)插入到所述第一列中，使得至少一個(gè)母線提供于兩個(gè)導(dǎo)熱導(dǎo)電塊（44)之 間； 將第一和第二絕緣子￠0)加入到所述第一列的端部，使得所述第一列的端部是電絕 緣的；以及 在所述第一列上施加額定力。
【文檔編號(hào)】H01L25/00GK104145336SQ201180074582
【公開日】2014年11月12日 申請(qǐng)日期:2011年11月4日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月4日
【發(fā)明者】張帆, 盛軍鋒, 張小丹, R.張 申請(qǐng)人:通用電氣公司