一種平板式功率半導(dǎo)體模塊的制作方法
【專利摘要】一種平板式功率半導(dǎo)體模塊，它包括一在兩對稱的外側(cè)分別布置有輸入側(cè)功率端子和輸出側(cè)功率端子的外殼主體，在與兩功率端子分布邊垂直的外殼主體邊上布置有信號端子，每個輸入側(cè)功率端子和輸出側(cè)功率端子的底部設(shè)有支撐的凸臺，相鄰?fù)古_之間設(shè)置有貫穿槽結(jié)構(gòu)隔離，凸臺的背面為懸空結(jié)構(gòu)；所述的外殼主體由殼體和導(dǎo)熱底板連接而成，所述導(dǎo)熱底板上面設(shè)置有導(dǎo)電發(fā)熱體，且所述導(dǎo)電發(fā)熱體與邊置的溫度檢測裝置機械隔離，并在內(nèi)部填充絕緣膠后電隔離；所述導(dǎo)熱底板內(nèi)部設(shè)置有環(huán)形凹槽結(jié)構(gòu)，并且向下設(shè)置有圓柱陣列，并構(gòu)成圓柱散熱結(jié)構(gòu)；它具有體積小、功率大、寄生參數(shù)小、散熱效率高、內(nèi)部集成度高等特點。
【專利說明】一種平板式功率半導(dǎo)體模塊
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種平板式功率半導(dǎo)體模塊，主要用于變頻器、伺服機、工業(yè)電源、電動機車中，特別對散熱、寄生參數(shù)、模塊體積要求都比較高的【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]當今電力工業(yè)中，變頻器、伺服機、工業(yè)電源、電動機車都在廣泛使用功率模塊，主要以兩類模塊居多，一種是大功率單管、半橋，其內(nèi)部的電路結(jié)構(gòu)比較簡單，必須使用多個模塊才能組合成需要的電路拓撲；另外一種是小功率集成模塊，此種模塊內(nèi)部集成了整個電路拓撲，但是功率等級往往較小，只能滿足一些小型機的需求。
[0003]為了實現(xiàn)大功率的應(yīng)用，使用多個模塊組成了相應(yīng)的電路結(jié)構(gòu)，但是相應(yīng)的也帶來了一些問題，首先，由于是多個模塊組成電路，其體積往往比較大，需要體積較大的散熱器，綜合起來直接加大了機器的體積、重量；其次，這種大功率方案內(nèi)部往往有模塊并聯(lián)，使用時需要對模塊進行降額，無法發(fā)揮模塊的最大性能；還有，多個模塊之間的電路連接比較復(fù)雜，各種連線的引入帶來了大量的寄生參數(shù)，需要引入更多的外部器件才能平衡這些參數(shù)。
[0004]現(xiàn)在的功率模塊一般都采用風(fēng)冷技術(shù)散熱，成本比較低，但是此種散熱方式的傳熱效率相對較低，在一些特殊場合中無法適用，比如電動汽車。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，而提供一種體積小、功率大、寄生參數(shù)小、散熱效率高、內(nèi)部集成度高的平板式功率半導(dǎo)體模塊。
[0006]本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案來完成的，所述的平板式功率半導(dǎo)體模塊，它包括一在兩對稱的外側(cè)分別布置有輸入側(cè)功率端子和輸出側(cè)功率端子的外殼主體，在與兩功率端子分布邊垂直的外殼主體邊上布置有信號端子，每個輸入側(cè)功率端子和輸出側(cè)功率端子的底部設(shè)有支撐的凸臺，相鄰?fù)古_之間設(shè)置有貫穿槽結(jié)構(gòu)隔離，凸臺的背面為懸空結(jié)構(gòu)；所述的外殼主體由殼體和導(dǎo)熱底板連接而成，所述導(dǎo)熱底板上面設(shè)置有導(dǎo)電發(fā)熱體，且所述導(dǎo)電發(fā)熱體與邊置的溫度檢測裝置機械隔離，并在內(nèi)部填充絕緣膠后電隔離；所述導(dǎo)熱底板內(nèi)部設(shè)置有環(huán)形凹槽結(jié)構(gòu)11，并且向下設(shè)置有圓柱陣列，并構(gòu)成圓柱散熱結(jié)構(gòu)。
[0007]所述的圓柱陣列區(qū)域完全覆蓋導(dǎo)熱底板的發(fā)熱區(qū)域；所述功率端子用高導(dǎo)電率材料制作，外部引出端中心設(shè)有圓孔結(jié)構(gòu)，內(nèi)部連接端為可鍵合結(jié)構(gòu)或可焊接結(jié)構(gòu)，外部引出端與內(nèi)部連接端之間有兩個以上的折彎結(jié)構(gòu)。
[0008]所述功率端子的底部設(shè)有支撐功率端子并在凸出模塊的三個方向上尺寸大于功率端子的凸臺，凸臺內(nèi)部為中空結(jié)構(gòu)，并且內(nèi)置有緊固件；所述圓柱陣列底部面平整度控制在0.1mm內(nèi)。
[0009]所述凸臺正面邊緣設(shè)有凹槽，兩個凸臺間的間距不小于5mm。
[0010]所述信號端子用高導(dǎo)電率材料制作，外部引出端為焊接結(jié)構(gòu)或卡口結(jié)構(gòu)，內(nèi)部連接端為可鍵合結(jié)構(gòu)或可焊接結(jié)構(gòu)。
[0011]所述溫度檢測裝置與底部散熱體使用高導(dǎo)熱率絕緣材料隔離，與內(nèi)部導(dǎo)電發(fā)熱半導(dǎo)體元件使用絕緣膠隔離；所述殼體由上殼體和下殼體組成，所述下殼體與導(dǎo)熱底板通過金屬卡環(huán)緊密配合，卡環(huán)中心、正面結(jié)構(gòu)用于緊固件安裝；所述導(dǎo)熱底板上設(shè)有環(huán)形凹槽，凹槽內(nèi)部區(qū)域大于圓柱散熱陣列。
[0012]本發(fā)明的優(yōu)點是:體積小、功率大、二相橋電路拓撲，所有電路拓撲封裝在同一模塊中，每個功率單元使用多芯片并聯(lián)的方式實現(xiàn)高功率；所有輸入端子的在模塊一側(cè)，方便安置母線排，同時也可以使外置的濾波電容更加接近芯片，優(yōu)化輸入波形；輸入端子、輸出端子、型號端子在模塊的四個方向上，減少相互干擾；模塊內(nèi)置隔離的溫度檢測裝置，直接監(jiān)控模塊內(nèi)部溫度，同時提高安全系數(shù)；模塊底部為圓柱陣列，配合液冷散熱器提高模塊散熱效率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明去除了上殼體的平面結(jié)構(gòu)圖。
[0014]圖2是本發(fā)明的底部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖3是本發(fā)明的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明。圖1-3所示，本發(fā)明所述的一種平板式功率半導(dǎo)體模塊，它包括一在兩對稱的外側(cè)分別布置有輸入側(cè)功率端子I和輸出側(cè)功率端子2的外殼主體，在與兩功率端子1、2分布邊垂直的外殼主體邊上布置有信號端子3，每個輸入側(cè)功率端子I和輸出側(cè)功率端子2的底部設(shè)有支撐的凸臺9，相鄰?fù)古_9之間設(shè)置有貫穿槽8結(jié)構(gòu)隔離，凸臺9的背面為懸空結(jié)構(gòu)；所述的外殼主體由殼體和導(dǎo)熱底板15連接而成，所述導(dǎo)熱底板15上面設(shè)置有導(dǎo)電發(fā)熱體7，且所述導(dǎo)電發(fā)熱體7與邊置的溫度檢測裝置6機械隔離，并在內(nèi)部填充絕緣膠后電隔離；所述導(dǎo)熱底板15內(nèi)部設(shè)置有環(huán)形凹槽結(jié)構(gòu)11，并且向下設(shè)置有圓柱陣列10，并構(gòu)成圓柱散熱結(jié)構(gòu)。
[0017]本發(fā)明所述的圓柱陣列10區(qū)域完全覆蓋導(dǎo)熱底板15的發(fā)熱區(qū)域；所述功率端子
1、2用高導(dǎo)電率材料制作，外部引出端中心設(shè)有圓孔結(jié)構(gòu)，內(nèi)部連接端為可鍵合結(jié)構(gòu)或可焊接結(jié)構(gòu)，外部引出端與內(nèi)部連接端之間有兩個以上的折彎結(jié)構(gòu)。
[0018]所述功率端子1、2的底部設(shè)有支撐功率端子并在凸出模塊的三個方向上尺寸大于功率端子1、2的凸臺9，凸臺9內(nèi)部為中空結(jié)構(gòu)，并且內(nèi)置有緊固件；所述圓柱陣列10底部面平整度控制在0.1mm內(nèi)；所述凸臺9正面邊緣設(shè)有凹槽，兩個凸臺9間的間距不小于5mm ο
[0019]所述信號端子3用高導(dǎo)電率材料制作，外部引出端為焊接結(jié)構(gòu)或卡口結(jié)構(gòu)，內(nèi)部連接端為可鍵合結(jié)構(gòu)或可焊接結(jié)構(gòu)。
[0020]所述溫度檢測裝置6與底部散熱體使用高導(dǎo)熱率絕緣材料隔離，與內(nèi)部導(dǎo)電發(fā)熱半導(dǎo)體元件使用絕緣膠隔離；所述殼體由上殼體和下殼體14組成，所述下殼體14與導(dǎo)熱底板15通過金屬卡環(huán)4緊密配合，卡環(huán)中心、正面結(jié)構(gòu)用于緊固件安裝；所述導(dǎo)熱底板15上設(shè)有環(huán)形凹槽，凹槽內(nèi)部區(qū)域大于圓柱散熱陣列。[0021]實施例:本發(fā)明是將輸入側(cè)功率端子1、輸出側(cè)功率端子2、信號端子3各自布置在不同的邊上，功率端子所在邊與信號端子所在邊垂直；每個輸入側(cè)功率端子1、輸出側(cè)功率端子2底部有凸臺9支撐，每個凸臺9之間都有貫穿槽8隔離，凸臺9正面邊緣有凹槽結(jié)構(gòu)5，凸臺9背面為懸空結(jié)構(gòu)12 ;卡環(huán)4用于固定下殼體14與導(dǎo)熱底板15 ;溫度檢測裝置6與內(nèi)部導(dǎo)電發(fā)熱體7機械隔離，并且在模塊內(nèi)部填充絕緣膠后電隔離；導(dǎo)熱底板15內(nèi)部有環(huán)形凹槽結(jié)構(gòu)11，并且有圓柱陣列10，圓柱陣列底部平面13平整度要求在0.1mm以內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種平板式功率半導(dǎo)體模塊，它包括一在兩對稱的外側(cè)分別布置有輸入側(cè)功率端子和輸出側(cè)功率端子的外殼主體，在與兩功率端子分布邊垂直的外殼主體邊上布置有信號端子，每個輸入側(cè)功率端子和輸出側(cè)功率端子的底部設(shè)有支撐的凸臺，相鄰?fù)古_之間設(shè)置有貫穿槽結(jié)構(gòu)隔離，凸臺的背面為懸空結(jié)構(gòu)；所述的外殼主體由殼體和導(dǎo)熱底板連接而成，所述導(dǎo)熱底板上面設(shè)置有導(dǎo)電發(fā)熱體，且所述導(dǎo)電發(fā)熱體與邊置的溫度檢測裝置機械隔離，并在內(nèi)部填充絕緣膠后電隔離；所述導(dǎo)熱底板內(nèi)部設(shè)置有環(huán)形凹槽結(jié)構(gòu)，并且向下設(shè)置有圓柱陣列，并構(gòu)成圓柱散熱結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平板式功率半導(dǎo)體模塊，其特征在于所述的圓柱陣列區(qū)域完全覆蓋導(dǎo)熱底板的發(fā)熱區(qū)域；所述功率端子用高導(dǎo)電率材料制作，外部引出端中心設(shè)有圓孔結(jié)構(gòu)，內(nèi)部連接端為可鍵合結(jié)構(gòu)或可焊接結(jié)構(gòu)，外部引出端與內(nèi)部連接端之間有兩個以上的折彎結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的平板式功率半導(dǎo)體模塊，其特征在于所述功率端子的底部設(shè)有支撐功率端子并在凸出模塊的三個方向上尺寸大于功率端子的凸臺，凸臺內(nèi)部為中空結(jié)構(gòu)，并且內(nèi)置有緊固件；所述圓柱陣列底部面平整度控制在0.1mm內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的平板式功率半導(dǎo)體模塊，其特征在于所述凸臺正面邊緣設(shè)有凹槽，兩個凸臺間的間距不小于5mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平板式功率半導(dǎo)體模塊，其特征在于所述信號端子用高導(dǎo)電率材料制作，夕卜部引出端為焊接結(jié)構(gòu)或卡口結(jié)構(gòu)，內(nèi)部連接端為可鍵合結(jié)構(gòu)或可焊接結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平板式功率半導(dǎo)體模塊，其特征在于所述溫度檢測裝置與底部散熱體使用高導(dǎo)熱率絕緣材料隔離，與內(nèi)部導(dǎo)電發(fā)熱半導(dǎo)體元件使用絕緣膠隔離；所述殼體由上殼體和下殼體組成，所述下殼體與導(dǎo)熱底板通過金屬卡環(huán)緊密配合，卡環(huán)中心、正面結(jié)構(gòu)用于緊固件安裝；所述導(dǎo)熱底板上設(shè)有環(huán)形凹槽，凹槽內(nèi)部區(qū)域大于圓柱散熱陣列。
【文檔編號】H01L25/18GK103779348SQ201410033531
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年1月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月24日
【發(fā)明者】陳斌 申請人:嘉興斯達微電子有限公司