CN102254892A - 一种薄型大功率半导体模块 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种薄型大功率半导体模块，它包括设有注塑框的下壳体，注塑框的插槽内插有金属插针端子，在下壳体内设有绝缘金属基板和功率半导体芯片，下壳体的背面设有导热底板，所述的金属插针端子包括信号金属插针端子和功率金属插针端子；信号金属插针端子为针式结构，插于注塑外框的长边插槽内，功率金属插针端子为“乙”型结构，插于注塑框的短边插槽内，功率金属插针端子上设有连接孔；在下壳体内设有温度传感器。

Description

一种薄型大功率半导体模块
技术领域
本发明涉及一种主要用于变频器、伺服机、工业电源、电动机车中的功率模块，根据不同的应用需求，选择相应的端子数目及位置，实现所需电路拓扑。
背景技术
当今电力工业中，变频器、伺服机、工业电源、电动机车都在往小型化发展，其内部通常使用绝缘栅双极性晶体管模块逆变输出，因而对于功率模块来说，需要在较小的体积下，尽可能提高功率密度。现有的低功率单元由于封装的局限性，并联时容易造成体积过大，整体同步性较差，无法适应以上应用领域。
发明内容
本发明的目的是提供一种薄体、功率密度高、低杂散电感、散热性好、可靠性高的薄型大功率半导体模块。
本发明要解决的是现有低功率绝缘栅双极性晶体管模块并联体积过大，功率密度小的问题。
本发明的技术方案是：它包括设有注塑框的下壳体，注塑框的插槽内插有金属插针端子，在下壳体内设有绝缘金属基板和功率半导体芯片，下壳体的背面设有导热底板，其特征在于金属插针端子包括信号金属插针端子和功率金属插针端子；信号金属插针端子为针式结构，插于注塑外框的长边插槽内，功率金属插针端子为“乙”型结构，插于注塑框的短边插槽内，功率金属插针端子上设有连接孔；在下壳体内设有温度传感器。
本发明的优点是：体积小、功率密度高，内部可以封装多种电路拓扑，并可以附加温度监控功能；由于所有控制端子都使用信号金属插针端子引出，可以直接与驱动板通过钎焊结合在一起，方便连接；另外功率金属插针端子设计时考虑了模块在震动环境下工况，设计中含有缓冲结构，提高了模块的可靠性。
附图说明
图1是本发明下壳体的结构示意图。
图2是本发明一种实施例（三个独立半桥电路结构）结构示意图。
图3是本发明功率金属插针端子的结构示意图。 
图4是本发明另一实施例（单个半桥电路结构）的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
如图1到图3所示，设有注塑框的下壳体6，注塑框的插槽内插有金属插针端子。在下壳体6内设有绝缘金属基板15和功率半导体芯片12，下壳体6的背面设有导热底板14。金属插针端子包括信号金属插针端子2和功率金属插针端子5。信号金属插针端子2为针式结构，插于注塑框的长边插槽内。所述长边插槽包括边槽2和边槽7，隔槽3和隔槽9，隔槽3和隔槽9隔槽设于边槽2和边槽7之间。功率金属插针端子5为“乙”型结构，共有十二个，插于注塑框的短边插槽内，功率金属插针端子5上设有连接孔5-1。下壳体6内设有温度传感器13。
本发明的薄型大功率半导体模块包括三个独立的半桥电路结构，这三个独立的半桥电路结构之间被隔槽3和隔槽9隔开。
下壳体6的角上设有金属卡环16。所述下壳体6通过密封胶、金属卡环16与导热底板14结合。
所述导热底板14和绝缘金属基板15通过钎焊结合；所述功率半导体芯片12和绝缘金属基板15通过钎焊结合；所述温度传感器13和绝缘金属基板15通过钎焊结合。
所述绝缘金属基板15、功率半导体芯片12、温度传感器13及信号金属插针端子2和功率金属插针端子5间通过铝线键合。短边插槽中嵌入金属螺母11。
信号金属插针端子2和功率金属插针端子5高导电率材料制作。
导热底板14的背面，即导热底板14非焊接面凸起成平面光滑的球面结构，球面的平整在0.08mm以内；导热底板14采用高导热率、低膨胀系数材料做成，包括铜、铝碳化硅材料。
本发明的绝缘金属基板15正面铜层通过化学腐蚀得到所需电路拓扑；功率半导体芯片12、温度传感器13通过钎焊的方式分别与绝缘金属基板15正面铜层结合。，为实现可靠绝缘隔离，温度传感器13所用的绝缘金属基板是独立的。
本发明的模块内部使用铝线连接电路、灌胶、盖上注塑盖板就完成了整体装配。
如图4所示，本发明的薄型大功率半导体模块也可以只有一个半桥电路结构，短边插槽内插有四个功率金属插针端子17。 

Claims (10)

1.一种薄型大功率半导体模块，包括设有注塑框的下壳体，注塑框的插槽内插有金属插针端子，在下壳体内设有绝缘金属基板和功率半导体芯片，下壳体的背面设有导热底板，其特征在于金属插针端子包括信号金属插针端子和功率金属插针端子；信号金属插针端子为针式结构，插于注塑外框的长边插槽内，功率金属插针端子为“乙”型结构，插于注塑框的短边插槽内，功率金属插针端子上设有连接孔；在下壳体内设有温度传感器。
2.根据权利要求1所述的薄型大功率半导体模块，其特征在于下壳体上的长边插槽包括二条边槽，二条隔槽，隔槽设于二条边槽之间。
3.根据权利要求1或2所述的薄型大功率半导体模块，其特征在于该薄型大功率半导体模块包括三个独立的半桥电路结构，这三个独立的半桥电路结构之间被隔槽隔开；短边插槽内插有十二个功率金属插针端子。
4.根据权利要求1所述的薄型大功率半导体模块，其特征在于下壳体的角上设有金属卡环；所述下壳体通过密封胶、金属卡环与导热底板结合。
5.根据权利要求1所述的薄型大功率半导体模块，其特征在于所述导热底板和绝缘金属基板通过钎焊结合；所述功率半导体芯片和绝缘金属基板通过钎焊结合；所述温度传感器和绝缘金属基板通过钎焊结合。
6.根据权利要求1所述的薄型大功率半导体模块，其特征在于所述绝缘金属基板、功率半导体芯片、温度传感器及金属插针端子间通过铝线键合。
7.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于金属插针端子用高导电率材料制作。
8.根据权利要求1所述的薄型大功率半导体模块，其特征在于短边插槽中嵌入金属螺母。
9.根据权利要求1所述的薄型大功率半导体模块，其特征在于导热底板的背面，即导热底板非焊接面凸起成平面光滑的球面结构，球面的平整在0.08mm以内；导热底板采用高导热率、低膨胀系数材料做成，包括铜、铝碳化硅材料。
10.根据权利要求1所述的薄型大功率半导体模块，其特征在于该薄型大功率半导体模块也可以只有一个半桥电路结构，短边插槽内插有四个功率端子。
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