CN103779348A

CN103779348A - 一种平板式功率半导体模块

Info

Publication number: CN103779348A
Application number: CN201410033531.0A
Authority: CN
Inventors: 陈斌
Original assignee: JIAXING STARPOWER MICROELECTRONICS CO Ltd
Current assignee: JIAXING STARPOWER MICROELECTRONICS CO Ltd
Priority date: 2014-01-24
Filing date: 2014-01-24
Publication date: 2014-05-07

Abstract

一种平板式功率半导体模块，它包括一在两对称的外侧分别布置有输入侧功率端子和输出侧功率端子的外壳主体，在与两功率端子分布边垂直的外壳主体边上布置有信号端子，每个输入侧功率端子和输出侧功率端子的底部设有支撑的凸台，相邻凸台之间设置有贯穿槽结构隔离，凸台的背面为悬空结构；所述的外壳主体由壳体和导热底板连接而成，所述导热底板上面设置有导电发热体，且所述导电发热体与边置的温度检测装置机械隔离，并在内部填充绝缘胶后电隔离；所述导热底板内部设置有环形凹槽结构，并且向下设置有圆柱阵列，并构成圆柱散热结构；它具有体积小、功率大、寄生参数小、散热效率高、内部集成度高等特点。

Description

一种平板式功率半导体模块

技术领域

本发明涉及的是一种平板式功率半导体模块，主要用于变频器、伺服机、工业电源、电动机车中，特别对散热、寄生参数、模块体积要求都比较高的技术领域。

背景技术

当今电力工业中，变频器、伺服机、工业电源、电动机车都在广泛使用功率模块，主要以两类模块居多，一种是大功率单管、半桥，其内部的电路结构比较简单，必须使用多个模块才能组合成需要的电路拓扑；另外一种是小功率集成模块，此种模块内部集成了整个电路拓扑，但是功率等级往往较小，只能满足一些小型机的需求。

为了实现大功率的应用，使用多个模块组成了相应的电路结构，但是相应的也带来了一些问题，首先，由于是多个模块组成电路，其体积往往比较大，需要体积较大的散热器，综合起来直接加大了机器的体积、重量；其次，这种大功率方案内部往往有模块并联，使用时需要对模块进行降额，无法发挥模块的最大性能；还有，多个模块之间的电路连接比较复杂，各种连线的引入带来了大量的寄生参数，需要引入更多的外部器件才能平衡这些参数。

现在的功率模块一般都采用风冷技术散热，成本比较低，但是此种散热方式的传热效率相对较低，在一些特殊场合中无法适用，比如电动汽车。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种体积小、功率大、寄生参数小、散热效率高、内部集成度高的平板式功率半导体模块。

本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，所述的平板式功率半导体模块，它包括一在两对称的外侧分别布置有输入侧功率端子和输出侧功率端子的外壳主体，在与两功率端子分布边垂直的外壳主体边上布置有信号端子，每个输入侧功率端子和输出侧功率端子的底部设有支撑的凸台，相邻凸台之间设置有贯穿槽结构隔离，凸台的背面为悬空结构；所述的外壳主体由壳体和导热底板连接而成，所述导热底板上面设置有导电发热体，且所述导电发热体与边置的温度检测装置机械隔离，并在内部填充绝缘胶后电隔离；所述导热底板内部设置有环形凹槽结构11，并且向下设置有圆柱阵列，并构成圆柱散热结构。

所述的圆柱阵列区域完全覆盖导热底板的发热区域；所述功率端子用高导电率材料制作，外部引出端中心设有圆孔结构，内部连接端为可键合结构或可焊接结构，外部引出端与内部连接端之间有两个以上的折弯结构。

所述功率端子的底部设有支撑功率端子并在凸出模块的三个方向上尺寸大于功率端子的凸台，凸台内部为中空结构，并且内置有紧固件；所述圆柱阵列底部面平整度控制在0.1mm内。

所述凸台正面边缘设有凹槽，两个凸台间的间距不小于5mm。

所述信号端子用高导电率材料制作，外部引出端为焊接结构或卡口结构，内部连接端为可键合结构或可焊接结构。

所述温度检测装置与底部散热体使用高导热率绝缘材料隔离，与内部导电发热半导体元件使用绝缘胶隔离；所述壳体由上壳体和下壳体组成，所述下壳体与导热底板通过金属卡环紧密配合，卡环中心、正面结构用于紧固件安装；所述导热底板上设有环形凹槽，凹槽内部区域大于圆柱散热阵列。

本发明的优点是：体积小、功率大、三相桥电路拓扑，所有电路拓扑封装在同一模块中，每个功率单元使用多芯片并联的方式实现高功率；所有输入端子的在模块一侧，方便安置母线排，同时也可以使外置的滤波电容更加接近芯片，优化输入波形；输入端子、输出端子、型号端子在模块的四个方向上，减少相互干扰；模块内置隔离的温度检测装置，直接监控模块内部温度，同时提高安全系数；模块底部为圆柱阵列，配合液冷散热器提高模块散热效率。

附图说明

图1是本发明去除了上壳体的平面结构图。

图2是本发明的底部结构示意图。

图3是本发明的侧面结构示意图。

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。图1-3所示，本发明所述的一种平板式功率半导体模块，它包括一在两对称的外侧分别布置有输入侧功率端子1和输出侧功率端子2的外壳主体，在与两功率端子1、2分布边垂直的外壳主体边上布置有信号端子3，每个输入侧功率端子1和输出侧功率端子2的底部设有支撑的凸台9，相邻凸台9之间设置有贯穿槽8结构隔离，凸台9的背面为悬空结构；所述的外壳主体由壳体和导热底板15连接而成，所述导热底板15上面设置有导电发热体7，且所述导电发热体7与边置的温度检测装置6机械隔离，并在内部填充绝缘胶后电隔离；所述导热底板15内部设置有环形凹槽结构11，并且向下设置有圆柱阵列10，并构成圆柱散热结构。

本发明所述的圆柱阵列10区域完全覆盖导热底板15的发热区域；所述功率端子1、2用高导电率材料制作，外部引出端中心设有圆孔结构，内部连接端为可键合结构或可焊接结构，外部引出端与内部连接端之间有两个以上的折弯结构。

所述功率端子1、2的底部设有支撑功率端子并在凸出模块的三个方向上尺寸大于功率端子1、2的凸台9，凸台9内部为中空结构，并且内置有紧固件；所述圆柱阵列10底部面平整度控制在0.1mm内；所述凸台9正面边缘设有凹槽，两个凸台9间的间距不小于5mm。

所述信号端子3用高导电率材料制作，外部引出端为焊接结构或卡口结构，内部连接端为可键合结构或可焊接结构。

所述温度检测装置6与底部散热体使用高导热率绝缘材料隔离，与内部导电发热半导体元件使用绝缘胶隔离；所述壳体由上壳体和下壳体14组成，所述下壳体14与导热底板15通过金属卡环4紧密配合，卡环中心、正面结构用于紧固件安装；所述导热底板15上设有环形凹槽，凹槽内部区域大于圆柱散热阵列。

实施例：本发明是将输入侧功率端子1、输出侧功率端子2、信号端子3各自布置在不同的边上，功率端子所在边与信号端子所在边垂直；每个输入侧功率端子1、输出侧功率端子2底部有凸台9支撑，每个凸台9之间都有贯穿槽8隔离，凸台9正面边缘有凹槽结构5，凸台9背面为悬空结构12；卡环4用于固定下壳体14与导热底板15；温度检测装置6与内部导电发热体7机械隔离，并且在模块内部填充绝缘胶后电隔离；导热底板15内部有环形凹槽结构11，并且有圆柱阵列10，圆柱阵列底部平面13平整度要求在0.1mm以内。

Claims

1.一种平板式功率半导体模块，它包括一在两对称的外侧分别布置有输入侧功率端子和输出侧功率端子的外壳主体，在与两功率端子分布边垂直的外壳主体边上布置有信号端子，每个输入侧功率端子和输出侧功率端子的底部设有支撑的凸台，相邻凸台之间设置有贯穿槽结构隔离，凸台的背面为悬空结构；所述的外壳主体由壳体和导热底板连接而成，所述导热底板上面设置有导电发热体，且所述导电发热体与边置的温度检测装置机械隔离，并在内部填充绝缘胶后电隔离；所述导热底板内部设置有环形凹槽结构，并且向下设置有圆柱阵列，并构成圆柱散热结构。

2.根据权利要求1所述的平板式功率半导体模块，其特征在于所述的圆柱阵列区域完全覆盖导热底板的发热区域；所述功率端子用高导电率材料制作，外部引出端中心设有圆孔结构，内部连接端为可键合结构或可焊接结构，外部引出端与内部连接端之间有两个以上的折弯结构。

3.根据权利要求1或2所述的平板式功率半导体模块，其特征在于所述功率端子的底部设有支撑功率端子并在凸出模块的三个方向上尺寸大于功率端子的凸台，凸台内部为中空结构，并且内置有紧固件；所述圆柱阵列底部面平整度控制在0.1mm内。

4.根据权利要求3所述的平板式功率半导体模块，其特征在于所述凸台正面边缘设有凹槽，两个凸台间的间距不小于5mm。

5.根据权利要求1所述的平板式功率半导体模块，其特征在于所述信号端子用高导电率材料制作，外部引出端为焊接结构或卡口结构，内部连接端为可键合结构或可焊接结构。

6.根据权利要求1所述的平板式功率半导体模块，其特征在于所述温度检测装置与底部散热体使用高导热率绝缘材料隔离，与内部导电发热半导体元件使用绝缘胶隔离；所述壳体由上壳体和下壳体组成，所述下壳体与导热底板通过金属卡环紧密配合，卡环中心、正面结构用于紧固件安装；所述导热底板上设有环形凹槽，凹槽内部区域大于圆柱散热阵列。