CN104282677A - 一种快恢复二极管模块 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的快恢复二极管模块，包括外壳及与其配合构成腔体的底板，腔体内设有至少一快恢复二极管结构组，快恢复二极管结构组包括至少三个快恢复二极管芯片、绝缘基板、第一电极和第二电极，至少三个快恢复二极管芯片、绝缘基板和第一电极均设于底板上，第二电极设于绝缘基板上，至少三个快恢复二极管芯片相同的第一极与第一电极相连，至少三个快恢复二极管芯片相同的第二极与第二电极相连，至少三个快恢复二极管芯片的任一个芯片的中心与其它各快恢复二极管的芯片中心的距离之和相等。本发明提供的快恢复二极管模块提高了各芯片之间的回路电流的均流性，提高了模块稳定性。

Description

一种快恢复二极管模块
技术领域
本发明涉及一种快恢复二极管模块。
背景技术
随着电力电子技术向高频化、模块化方向发展，FRD(Fast Recovery Diode，快恢复二极管)作为一种高频器件也得到了蓬勃发展，现已广泛应用于各种高频逆变装置和斩波调速装置内，起到高频整流、续流、吸收和隔离作用。为提高模块的过电流能力、功率密度，模块化封装的FRD采用并联的方式，将多颗小电流芯片并联，以得到大电流FRD模块。随着电力技术的发展，需要并联的芯片数量增多，如果均流性差，FRD模块容易出现因过流击穿损坏、失效的问题。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种快恢复二极管模块。
一种快恢复二极管模块，包括一外壳及与其配合构成一腔体的底板，所述腔体内设有至少一个快恢复二极管结构组，所述快恢复二极管结构组包括至少三个快恢复二极管芯片、绝缘基板、第一电极和第二电极，所述的至少三个快恢复二极管芯片、绝缘基板和第一电极均设于底板上，所述第二电极设于绝缘基板上，其中，所述至少三个快恢复二极管芯片相同极性的第一极与第一电极相连，所述至少三个快恢复二极管芯片相同极性的第二极与第二电极相连，至少三个快恢复二极管芯片相同极性的第二极与第二电极的连接距离相等，并且所述至少三个快恢复二极管芯片的任一个芯片的中心与其它各快恢复二极管的芯片中心的距离之和相等。
进一步地，所述至少三个快恢复二极管芯片的任一个芯片与其它各快恢复二极管芯片的最小间距小于其中Ach为快恢复二极管芯片的面积。
进一步地，所述至少三个快恢复二极管芯片的中心之间的连线构成以第二电极中心为中心的正多边形。
进一步地，所述至少三个快恢复二极管芯片的具体个数为四个，且各快恢复二极管芯片中心之间的连线构成以第二电极中心为中心的长方形。
进一步地，至少三个快恢复二极管芯片相同的第二极与第二电极的连接距离相等。
进一步地，所述至少三个快恢复二极管芯片相同的第二极均通过导电引线与所述第二电极相连，其中，所述导电引线的材质、线径以及长度相同；所述底板为金属底板，所述第一电极由其构成，所述至少三个快恢复二极管芯片相同的第一极均通过焊接层与第一电极连接。
进一步地，所述第二电极通过引出电极引出至所述外壳的外部。
进一步地，所述相同极性的第一极为阴极，相同极性的第二极为阳极。
进一步地，所述相同极性的第一极为阳极，相同极性的第二极为阴极。
进一步地，所述腔体填充有硅凝胶。
本发明提供的一种快恢复二极管模块，包括一外壳及与其配合构成一腔体的底板，所述腔体内设有至少一个快恢复二极管结构组，所述快恢复二极管结构组包括至少三个快恢复二极管芯片、绝缘基板、第一电极和第二电极，所述的至少三个快恢复二极管芯片、绝缘基板和第一电极均设于底板上，所述第二电极设于绝缘基板上，其中，所述至少三个快恢复二极管芯片相同极性的第一极与第一电极相连，所述至少三个快恢复二极管芯片相同极性的第二极与第二电极相连，并且所述至少三个快恢复二极管芯片的任一个芯片的中心与其它各快恢复二极管的芯片中心的距离之和相等。与现有技术相比，提高了各芯片之间的回路电流的均流性，提高FRD模块的稳定性。
根据本发明的快恢复二极管模块，一方面能够避免快恢复二极管模块因内部芯片不均流导致的击穿损坏、失效问题，从而提高各芯片之间的回路电流的均流性，提高FRD模块的稳定性；另一方面能够提高快恢复二极管模块的过电流能力，且功率密度提高了100％。并且紧凑的设计减少了模块散热底板的面积，降低了模块的加工难度和生产成本。
附图说明
图1是本发明的第一实施例的快恢复二极管模块的结构剖面图；
图2是本发明的第一实施例的快恢复二极管模块内部芯片布置图；
图3是本发明的第一实施例的快恢复二极管模块的局部放大图；
图4是本发明的第二实施例的快恢复二极管模块内部芯片布置图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例进一步说明：
第一实施例
图1是本发明的快恢复二极管模块的结构剖面图；图2是本发明实施例快恢复二极管模块内部芯片布置图；如图1和图2所示：一种快恢复二极管模块，包括一外壳10及与其配合构成一腔体的底板20，所述腔体内设有至少一个快恢复二极管结构组，所述快恢复二极管结构组包括至少三个快恢复二极管芯片、绝缘基板40、第一电极50和第二电极60，所述的至少三个快恢复二极管芯片、绝缘基板和第一电极均设于底板上，所述第二电极设于绝缘基板上，其中，所述至少三个快恢复二极管芯片相同极性的第一极与第一电极相连，所述至少三个快恢复二极管芯片相同极性的第二极与第二电极相连，并且所述至少三个快恢复二极管芯片的任一个芯片的中心与其它各快恢复二极管的芯片中心的距离之和相等。
图3是本发明实施例快恢复二极管模块的局部放大图；如图3所示：至少三个快恢复二极管芯片具体为四个型号规格相同的快恢复二极管芯片(31、32、33、34)，其中快恢复二极管芯片31的中心与快恢复二极管芯片32的中心的距离为B，快恢复二极管芯片31的中心与快恢复二极管芯片33的中心的距离为A，快恢复二极管芯片31的中心与快恢复二极管芯片34的中心的距离为C，因此快恢复二极管芯片31的中心与其他三个快恢复二极管芯片的中心的距离之和为A+B+C，快恢复二极管芯片32的中心与快恢复二极管芯片31的中心的距离为B，快恢复二极管芯片32的中心与快恢复二极管芯片33的中心的距离为C，快恢复二极管芯片32的中心与快恢复二极管芯片34的中心的距离为C，因此快恢复二极管芯片32的中心与其他三个快恢复二极管芯片的中心的距离之和也为A+B+C，以此类推，快恢复二极管33和34的中心分别到其他三个快恢复二极管中心的距离之和均为A+B+C，因此在工作过程中，四个快恢复二极管所发出的热量在每个快恢复二极管上的叠加趋于一致，这有效减少了由于四个快恢复二极管之间的热量不均给均流性带来的影响。本发明的快恢复二极管模能够避免快恢复二极管模块因内部芯片不均流导致的击穿损坏、失效问题，从而提高各芯片之间的回路电流的均流性，提高FRD模块的稳定性。
具体地，在某些实施例中，所述至少三个快恢复二极管芯片的任一个芯片与其它各快恢复二极管芯片的最小间距小于其中Ach为快恢复二极管芯片的面积，以芯片的面积限定其最小间距，可有效节省底板的面积，有利于整个模块的小型化，根据本实施例的快恢复二极管模块，就能够提高快恢复二极管模块的过电流能力，且功率密度提高了100％。并且紧凑的设计减少了模块散热底板的面积，降低了模块的加工难度和生产成本。
第二实施例
参见图4，图4是本发明的第二实施例的快恢复二极管模块内部芯片布置图。
具体地，在本实施例中，所述至少三个快恢复二极管芯片的中心之间的连线构成以第二电极中心为中心的正多边形，如图4所示，快恢复二极管的个数具体为三个(100、200、300)，且中心连线构成虚线所示的正三角形。
具体地，在本实施例中，所述至少三个快恢复二极管芯片的具体个数为四个，且各快恢复二极管芯片中心之间的连线构成以第二电极中心为中心的长方形。
具体地，在某些实施例中，至少三个快恢复二极管芯片相同极性的第二极与第二电极的连接距离相等，以便在同样的连接条件下，获取更好的均流性。
具体地，在某些实施例中，所述至少三个快恢复二极管芯片相同极性的第二极均通过导电引线与所述第二电极相连，其中，所述导电引线的材质、线径以及长度相同；所述底板为金属底板，所述第一电极由其构成，所述至少三个快恢复二极管芯片相同极性的第一极均通过焊接层与第一电极连接。快恢复二极管相同极性的第二极与第二电极均采用材质、线径以及长度相同的导电引线连接，使得各个芯片与第二电极的连接电阻趋于一致，以便获取更好的均流性。
具体地，在某些实施例中，如图1所示，所述第二电极60通过引出电极70引出至所述外壳的外部。
具体地，在某些实施例中，所述相同极性的第一极为阴极，相同极性的第二极为阳极。
具体地，在某些实施例中，所述相同极性的第一极为阳极，相同极性的第二极为阴极。
具体地，在某些实施例中，所述腔体填充有硅凝胶。
第三实施例
如图2所示，快恢复二极管结构组具体为两个，其中快恢复二极管芯片31-34、绝缘基板42、第二电极61、引出电极91均设于底板中轴线右侧，底板材料为紫铜，绝缘基板为陶瓷基板，第二电极61即为覆盖在陶瓷基板上的片状铜层，快恢复二极管芯片31-34及绝缘基板通过焊接材料钎焊于底板上；快恢复二极管31、32、33、34的中心连线构成以片状铜层的中心为中心的长方形，且均通过导电引线与第二电极连接，底板中轴线的左侧设置有快恢复二极管芯片35-38、绝缘基板41、第二电极62、引出电极92，其位置关系和连接关系跟左侧相同，不再赘述。
具体地，在某些实施例中，本发明的快恢复二极管模块包括一外壳及与其配合构成一腔体的底板，所述腔体内设有至少一个快恢复二极管结构组，所述快恢复二极管结构组包括至少四个快恢复二极管芯片、绝缘基板、第一电极和第二电极，所述的至少四个快恢复二极管芯片、绝缘基板和第一电极均设于底板上，所述第二电极设于绝缘基板上，其中，所述至少四个快恢复二极管芯片相同极性的第一极与第一电极相连，所述至少四个快恢复二极管芯片相同极性的第二极与第二电极相连，并且所述至少四个快恢复二极管芯片的任一个芯片的中心与其它各快恢复二极管的芯片中心的距离之和相等。可选择地，所述至少四个快恢复二极管芯片的任一个芯片与其它各快恢复二极管芯片的最小间距小于其中Ach为快恢复二极管芯片的面积，以芯片的面积限定其最小间距，可有效节省底板的面积，有利于整个模块的小型化。
具体地，在本实施例中，所述腔体填充有硅凝胶。
本发明的快恢复二极管模能够避免快恢复二极管模块因内部芯片不均流导致的击穿损坏、失效问题，从而提高各芯片之间的回路电流的均流性，提高FRD模块的稳定性。根据本实施例的快恢复二极管模块，就能够提高快恢复二极管模块的过电流能力，且功率密度提高了100％。并且紧凑的设计减少了模块散热底板的面积，降低了模块的加工难度和生产成本。
本发明实施例所公开的快恢复二极管模块，提高了各芯片之间的回路电流的均流性，提高FRD模块的稳定性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种快恢复二极管模块，其特征在于：包括一外壳及与其配合构成一腔体的底板，所述腔体内设有至少一个快恢复二极管结构组，所述快恢复二极管结构组包括至少三个快恢复二极管芯片、绝缘基板、第一电极和第二电极，所述的至少三个快恢复二极管芯片、绝缘基板和第一电极均设于底板上，所述第二电极设于绝缘基板上，其中，所述至少三个快恢复二极管芯片极性相同的第一极与第一电极相连，所述至少三个快恢复二极管芯片相同极性的第二极与第二电极相连，并且所述至少三个快恢复二极管芯片的任一个芯片的中心与其它各快恢复二极管的芯片中心的距离之和相等，且所述至少三个快恢复二极管芯片的任一个芯片与其它各快恢复二极管芯片的最小间距小于其中Ach为快恢复二极管芯片的面积。
2.如权利要求1所述的快恢复二极管模块，其特征在于：所述至少三个快恢复二极管芯片的中心之间的连线构成以第二电极中心为中心的正多边形。
3.如权利要求2所述的快恢复二极管模块，其特征在于：所述至少三个快恢复二极管芯片的具体个数为四个，且各快恢复二极管芯片中心之间的连线构成以第二电极中心为中心的长方形。
4.如权利要求1所述的快恢复二极管模块，其特征在于：至少三个快恢复二极管芯片相同极性的第二极与第二电极的连接距离相等。
5.如权利要求1-4任一项所述的快恢复二极管模块，其特征在于：所述至少三个快恢复二极管芯片相同极性的第二极均通过导电引线与所述第二电极相连，所述导电引线的材质、线径以及长度相同。
6.如权利要求1-4任一项所述的快恢复二极管模块，其特征在于：所述底板为金属底板，所述第一电极由所述金属底板构成，所述至少三个快恢复二极管芯片相同极性的第一极均通过焊接层与第一电极连接。
7.如权利要求1-4任一项所述的快恢复二极管模块，其特征在于：所述第二电极通过引出电极引出至所述外壳的外部。
8.如权利要求1-4任一项所述的快恢复二极管模块，其特征在于：所述相同极性的第一极为阴极，相同极性的第二极为阳极。
9.如权利要求1-4任一项所述的快恢复二极管模块，其特征在于：所述相同极性的第一极为阳极，相同极性的第二极为阴极。
10.如权利要求1-4任一项所述的快恢复二极管模块，其特征在于：所述腔体填充有硅凝胶。
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