CN103795272A - 一种三相整流桥功率模块 - Google Patents

Abstract

一种三相整流桥功率模块，它主要有六颗整流二极管芯片通过回流焊分别焊接在两块覆铜陶瓷基板DBC的导电同层上,形成三对整流二极管芯片的并联状态；所述的两块覆铜陶瓷基板DBC通过回流焊分别焊接在一块散热铜基板上，并用连接铜桥通过回流焊将两块覆铜陶瓷基板DBC连接起来，使六颗整流二极管芯片形成通路；在所述两块覆铜陶瓷基板DBC的相应位置上分别通过回流焊焊接有两个第一功率端子和三个第二功率端子，形成一个三相输入端和两个输出端；它具有高集成性和可靠性，极具优化的产品结构，低廉的生产成本等特点。

Description

一种三相整流桥功率模块

技术领域

 本发明涉及的是一种三相整流桥功率模块，属于电力电子技术领域。

背景技术

目前整流桥功率模块作为一种功率元器件，主要应用于各种变频器、高频逆变焊机、大功率开关电源、高频感应加热电源等设备。目前单相整流模块的应用较为普遍，但由于电力电子技术的发展，许多电子应用行业中对模块的可靠性要求越来越高，即要求器件体积和质量越来越小，价格越来越低，同时也迫切需要一种质量轻，高集成，低价格，性能稳定，可靠性高的模块。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种结构合理，使用方便可靠，具有高密集性、高可靠性的三相整流桥功率模块。

本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，所述的三相整流桥功率模块，它主要有六颗整流二极管芯片通过回流焊分别焊接在两块覆铜陶瓷基板DBC的导电同层上,形成三对整流二极管芯片的并联状态；所述的两块覆铜陶瓷基板DBC通过回流焊分别焊接在一块散热铜基板上，并用连接铜桥通过回流焊将两块覆铜陶瓷基板DBC连接起来，使六颗整流二极管芯片形成通路；在所述两块覆铜陶瓷基板DBC的相应位置上分别通过回流焊焊接有两个第一功率端子和三个第二功率端子，形成一个三相输入端和两个输出端；所述的散热铜基板上面通过密封胶粘结有塑料外壳并封装成一体。

所述的覆铜陶瓷基板DBC由两层铜层中间夹一层陶瓷烧结而成，铜层作为导电层，在其上面有阻焊线，整流二极管芯片和覆铜陶瓷基板DBC相应的导电层之间通过键合铝线形成电气连接。

所述第一功率端子和第二功率端子均采用纯铜或者铜合金材料，表层裸铜或者电镀金，镍，锡，银可焊接金属材料；第一功率端子和第二功率端子采用缓冲脚结构，折弯处留有折弯槽。

所述塑料外壳采用PBT、PPS或尼龙耐高温和绝缘性能良好的塑料制成，并在所述塑料外壳内设置有储胶槽、防端子脱落结构以及防端子误装结构,并在所述塑料外壳内填充有可提高各原件之间的耐压等级和绝缘等级的绝缘硅凝胶11。

 

所述的整流二级管芯片通过控制焊接温度在100—400℃之间的回流焊焊接温度焊接在覆铜陶瓷基板DBC的导电同层上。

所述的散热铜基板采用纯铜或者铜合金材料制成，其表层裸铜或者电镀镍，锡可焊接金属材料；在所述散热铜基板的两端分别设置有一端圆孔，另一端开口的非对称结构安装孔。

本发明采用三对整流二极管并联，两块覆铜陶瓷基板DBC封装成一体的工艺，提高产品集成性和可靠性，优化产品结构，降低生产成本，大大提高了市场竞争力。

本发明由于电路的联接是在模块内部完成，因此，缩短了元器件之间的连线，可实现优化布线和对称性结构的设计，使装置线路的寄生电感和电容参数大大降低，有利于实现装置的高频化。

此外，本发明还具有体积小、重量轻、结构紧凑、外接线简单、便于维护和安装等优点，因而大大降低装置的重量和成本，且模块的功率端子与散热铜板之间具有极高的绝缘耐压，使之能与装置内多种模块共同安装在一个散热器上，有利于装置体积的进一步缩小，简化装置的结构设计。

附图说明

图1是本发明所述三对整流二极管并联在两块覆铜陶瓷基板DBC上的结构示意图。

图2是本发明所述用塑料外壳进行封装后的结构示意图。

图3是本发明所述模块内部的电路联接原理图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作详细的介绍：如图1、2所示，本发明它主要有六颗整流二极管芯片4通过回流焊分别焊接在两块覆铜陶瓷基板DBC8、9的导电同层上,形成三对整流二极管芯片4的并联状态；所述的两块覆铜陶瓷基板DBC8、9通过回流焊分别焊接在一块散热铜基板7上，并用连接铜桥15通过回流焊将两块覆铜陶瓷基板DBC8、9连接起来，使六颗整流二极管芯片4形成通路；在所述两块覆铜陶瓷基板DBC8、9的相应位置上分别通过回流焊焊接有两个第一功率端子1和三个第二功率端子2，形成一个三相输入端和两个输出端；所述的散热铜基板7上面通过密封胶粘结有塑料外壳16并封装成一体。

所述的覆铜陶瓷基板DBC8、9由两层铜层中间夹一层陶瓷烧结而成，铜层作为导电层，在其上面有阻焊线，整流二极管芯片4和覆铜陶瓷基板DBC8、9相应的导电层之间通过键合铝线形成电气连接。

所述第一功率端子1和第二功率端子2均采用纯铜或者铜合金材料，表层裸铜或者电镀金，镍，锡，银可焊接金属材料；第一功率端子1和第二功率端子2采用缓冲脚结构，折弯处留有折弯槽。

所述塑料外壳16采用PBT、PPS或尼龙耐高温和绝缘性能良好的塑料制成，并在所述塑料外壳16内设置有储胶槽、防端子脱落结构以及防端子误装结构,并在所述塑料外壳16内填充有可提高各原件之间的耐压等级和绝缘等级的绝缘硅凝胶11。

所述的整流二级管芯片4通过控制焊接温度在100—400℃之间的回流焊焊接温度焊接在覆铜陶瓷基板DBC8、9的导电同层上。

所述的散热铜基板7采用纯铜或者铜合金材料制成，其表层裸铜或者电镀镍，锡可焊接金属材料；在所述散热铜基板7的两端分别设置有一端圆孔，另一端开口的非对称结构安装孔

实施例：

本发明包含如图1、2所示的整流二极管芯片4、覆铜陶瓷基板DBC8、9、散热铜基板7、第一功率端子1、第二功率端子2、连接铜桥15、塑料外壳16、硅凝胶11等部件。将整流二极管芯片4通过回流焊分别焊接在两块覆铜陶瓷基板DBC8、9的导电同层上，形成三对整流二极管芯片并联状态；整流二极管芯片4和覆铜陶瓷基板DBC8、9相应的导电层之间通过键合铝线形成电气连接；覆铜陶瓷基板DBC8、9通过回流焊焊接在散热铜基板7上；用连接铜桥15通过回流焊将覆铜陶瓷基板DBC8、9连接起来，使六颗整流二极管芯片4形成通路，再通过回流焊将第一功率端子1和第二功率端子2焊接在覆铜陶瓷基板DBC8、9的相应位置，形成一个三相输入端和两个输出端；塑料外壳16和散热铜基板7通过密封胶粘接；将整流二极管芯片4、覆铜陶瓷基板DBC8、覆铜陶瓷基板DBC9、连接铜桥15，键合铝线等部件覆盖绝缘硅凝胶11。

散热铜基板7为覆铜陶瓷基板DBC8、9提供联结支撑和导热通道，并作为整个模块的结构基础。因此，它必须具有高导热性和易焊性。由于它要与覆铜陶瓷基板DBC8、9进行高温焊接，又因散热铜基板与覆铜陶瓷基板DBC之间热膨胀系数有差异，因此在焊接前对散热铜基板7要进行一定弧度的预弯，使得它能在模块装到散热器上时与散热器充分的接触，从而降低模块的接触热阻，保证模块的散热要求。散热铜基板采用安装孔形式非对称结构（如图2所示），一端圆安装孔，另一端采用开口安装孔，使模块安装时安装位置的余量更加宽泛，提高了模块的使用方便性和广泛性。

采用两块覆铜陶瓷基板DBC（DBC8和DBC9）用铜桥连接，整流二极管芯片4直接焊在两块覆铜陶瓷基板DBC8、9的导电同层上，而整流二极管芯片4正面直接用铝线键合作为主电极的引出线，部分连线是通过覆铜陶瓷基板DBC的刻蚀图形来实现，所有主电极的引出功率端子（第一功率端子1、第二功率端子2）都焊在覆铜陶瓷基板DBC导电铜层上，这样使内部连线减少，整个模块对称性和可靠性提高。

塑料外壳16采用抗压、抗拉和绝缘强度高以及热变温度高的，并加有30％玻璃纤维的PBT工程塑料注塑而成，它能很好地解决与散热铜板7、第一功率端子1、第二功率端子2之间的热胀冷缩的匹配问题，通过密封胶粘结，实现与散热铜板7的结构连接，以达到较高的防护强度和气闭密封，并为第一功率端子1、敌人功率端子2引出提供支撑；塑料外壳内部采用防呆结构，防止模块装配错误，保证了模块安装的一致性和正确性，增加了防端子脱落结构，可以有效防止功率端子因受外力而引起端子脱落，保证了模块的可靠性。

第一功率端子1和第二功率端子2采用局部电镀镍的工艺，并且在焊脚处设计了S形缓冲结构，可以减小端子瞬间受力过大引起端子和DBC损坏或端子脱落；第一功率端子1和第二功率端子2直接焊在DBC8和DBC9的导电铜层上，大大降低了寄生电阻，提高了焊接的可靠性，局部电镀镍使抗氧化性能也得到大大的改善。

Claims (6)

1.一种三相整流桥功率模块，它主要有六颗整流二极管芯片通过回流焊分别焊接在两块覆铜陶瓷基板DBC的导电同层上,形成三对整流二极管芯片的并联状态；所述的两块覆铜陶瓷基板DBC通过回流焊分别焊接在一块散热铜基板上，并用连接铜桥通过回流焊将两块覆铜陶瓷基板DBC连接起来，使六颗整流二极管芯片形成通路；在所述两块覆铜陶瓷基板DBC的相应位置上分别通过回流焊焊接有两个第一功率端子和三个第二功率端子，形成一个三相输入端和两个输出端；所述的散热铜基板上面通过密封胶粘结有塑料外壳并封装成一体。

2.根据权利要求1所述的三相整流桥功率模块，其特征在于所述的覆铜陶瓷基板DBC由两层铜层中间夹一层陶瓷烧结而成，铜层作为导电层，在其上面有阻焊线，整流二极管芯片和覆铜陶瓷基板DBC相应的导电层之间通过键合铝线形成电气连接。

3.根据权利要求1所述的三相整流桥功率模块，其特征在于所述第一功率端子和第二功率端子均采用纯铜或者铜合金材料，表层裸铜或者电镀金，镍，锡，银可焊接金属材料；第一功率端子和第二功率端子采用缓冲脚结构，折弯处留有折弯槽。

4.根据权利要求1所述的三相整流桥功率模块，其特征在于所述塑料外壳采用PBT、PPS或尼龙耐高温和绝缘性能良好的塑料制成，并在所述塑料外壳内设置有储胶槽、防端子脱落结构以及防端子误装结构,并在所述塑料外壳内填充有可提高各原件之间的耐压等级和绝缘等级的绝缘硅凝胶11。

5.根据权利要求1所述的三相整流桥功率模块，其特征在整流二级管芯片通过控制焊接温度在100—400℃之间的回流焊焊接温度焊接在覆铜陶瓷基板DBC的导电同层上。

6.根据权利要求1所述的三相整流桥功率模块，其特征在于所述的散热铜基板采用纯铜或者铜合金材料制成，其表层裸铜或者电镀镍，锡可焊接金属材料；在所述散热铜基板的两端分别设置有一端圆孔，另一端开口的非对称结构安装孔。

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