CN108494275A - 一种高导热大功率同步整流模块 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高导热大功率同步整流模块，设有基板、多个MOS管单元、驱动信号端和源极汇流排；其特征在于：导电层的电性连接线路还包含有对应每一个MOS管单元的D极设置的漏极焊接点，使得每一个MOS管单元的D极均焊接在对应的漏极焊接点上；基板还设有绝缘层和漏极汇流导热层，漏极汇流导热层由铜板和对应每一个MOS管单元的D极设置的连接柱构成，绝缘层位于导电层与铜板之间，每一根连接柱的长度相等，且每一根连接柱均嵌入绝缘层中，使得每一根连接柱均电性连接在铜板与对应的MOS管单元的D极之间。本发明适用于大功率输出的同步整流，具有电性连接线路布线简单方便、均流性能好、适于水冷散热、导热性能好、同步整流性能强的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种高导热大功率同步整流模块，属于电力电子器件领域。
背景技术
目前，应用于氧化、电镀、电解等行业内的大功率整流设备，一般都是低压大电流设备，随着设备效率的要求越来越高，要求整流器件的损耗也要尽可能低。目前采用低功耗MOS管同步整流的方式能够有效实现大电流，低损耗的性能要求。要实现大电流的同步整流，一般都是采用多个整流模块并联，每个整流模块采用多个MOS管并联的方式，具体的：如图1所示，现有的高导热大功率同步整流模块设有环氧基版1’、多个MOS管单元、驱动信号端2’、源极汇流排3’和漏极汇流排4’，驱动信号端2’用于输入控制MOS管单元同步整流的驱动信号，源极汇流排3’用于输出同步整流后的汇总电流，环氧基版1’设有电性连接线路，该电性连接线路包含有栅极连接线路11G’、源极连接线路11S’和漏极连接线路11D’，MOS管单元、驱动信号端2’、源极汇流排3’和漏极汇流排4’均焊接在环氧基版1’上，使得：每一个MOS管单元的G极均通过栅极连接线路11G’与驱动信号端2’电性连接，每一个MOS管单元的S极均通过一条源极连接线路11S’与源极汇流排3’电性连接，每一个MOS管单元的D极均通过一条漏极连接线路11D’与漏极汇流排4’电性连接。
上述现有的高导热大功率同步整流模块存在以下不足：
由于各个MOS管单元的G极、D极和S极均在环氧基版1’的同一面上实现连接，造成G极的电性连接线路与D极的电性连接线路存在交叉的情况，这一方面加大了电性连接线路布线的难度，另一方面还造成了各个MOS管的D极连接线路长度可能不相等，影响各个MOS管单元之间的均流。同时，由于高导热大功率同步整流模块是大功率器件，很难克服高功率散热的问题，在大功率负载，高热的应用环境下，同步整流模块很有可能面临严重失效的问题。
所以，很有必要提供一种高导热大功率的同步整流模块，用于解决同步整流模块的均流、散热、失效等问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种高导热大功率同步整流模块。
解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种高导热大功率同步整流模块，设有基板、多个MOS管单元、驱动信号端和源极汇流排，所述基板设有导电层，该导电层为通过蚀刻方式形成的电性连接线路，该电性连接线路包含有栅极连接线路和源极连接线路，所述MOS管单元、驱动信号端和源极汇流排均焊接在所述导电层上，使得：每一个所述MOS管单元的G极均通过所述栅极连接线路与所述驱动信号端电性连接，每一个所述MOS管单元的S极均通过一条所述源极连接线路与所述源极汇流排电性连接，且每一根所述源极连接线路的长度相等；其特征在于：所述导电层的电性连接线路还包含有对应每一个所述MOS管单元的D极设置的漏极焊接点，使得每一个所述MOS管单元的D极均焊接在对应的漏极焊接点上；所述的基板还设有绝缘层和漏极汇流导热层，所述漏极汇流导热层由铜板和对应每一个所述MOS管单元的D极设置的连接柱构成，所述绝缘层位于所述导电层与所述铜板之间，每一根所述连接柱的长度相等，且每一根所述连接柱均嵌入所述绝缘层中，使得每一根所述连接柱均电性连接在所述铜板与对应的MOS管单元的D极之间。
作为本发明的优选实施方式：所述MOS管单元的数量为偶数，该偶数个MOS管单元分为两组，每一组所述MOS管单元均沿所述源极汇流排的延伸方向均匀间隔布置，且该两组MOS管单元沿所述源极汇流排对称布置。
作为本发明的优选实施方式：所述的MOS管单元为包含一个或多个MOS管的芯片。
作为本发明的优选实施方式：所述导电层的电性连接线路为铜箔线路，所述源极汇流排为导电铜排。
作为本发明的优选实施方式：所述的高导热大功率同步整流模块还设有对应每一个所述MOS管单元设置的阻容吸收单元，所述导电层的电性连接线路还包含有阻容吸收单元连接线路；每一个所述阻容吸收单元均焊接在所述导电层上，使得每一个所述阻容吸收单元均通过一条所述阻容吸收单元连接线路电性连接在对应的MOS管单元D极与S极之间。
作为本发明的优选实施方式：所述的MOS管单元、驱动信号端、源极汇流排和阻容吸收单元均为贴片元件，它们均采用贴片焊接方式焊接在所述导电层上。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
第一，本发明适用于大功率输出的同步整流，具有电性连接线路布线简单方便、均流性能好、适于水冷散热、导热性能好、同步整流性能强的优点，具体为：
本发明中的多个MOS管单元并联连接，能够用于同步整流，在大功率高热的同步整流应用场景中，由于本发明通过漏极汇流导热层实现各个MOS管单元D极的电流汇流，使得：一方面，避免了MOS管单元G极、D极和S极的电性连接线路在导电层发生交叉，使导电层的电性连接线路布线更为简单方便，并确保了每一根连接在S极与源极汇流排之间的源极连接线路的长度相等、每一根连接在D极与铜板之间的连接柱的长度相等，以保证高导热大功率同步整流模块中各个MOS管之间的均流；另一方面，铜板适于直接贴合在水冷散热器上，使得MOS管产生的热量可以通过连接柱和绝缘层快速的传递给铜板，再通过水冷散热器散热，以快速降低MOS管整流时的温升，增强了MOS管通过大电流的能力，增强本发明的同步整流性能。
第二，本发明将两组MOS管单元沿所述源极汇流排对称布置，能够在确保本发明均流性能的前提下，提高了MOS管单元在基板上的排布密度，以提高对基板的面积利用率。
第三，本发明的MOS管单元采用贴片元件，能够更为方便快捷的进行焊接，而且MOS管无需进行引脚折弯等处理，不会对MOS管单元的性能造成潜在的损伤。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：
图1为现有的高导热大功率同步整流模块的结构示意图；
图2为本发明的高导热大功率同步整流模块的结构示意图；
图3为本发明的高导热大功率同步整流模块的剖视结构示意图。
具体实施方式
如图2和图3所示，本发明公开的是高导热大功率同步整流模块，设有基板1、多个MOS管单元、驱动信号端2和源极汇流排3，驱动信号端2用于输入控制MOS管单元同步整流的驱动信号，源极汇流排3用于输出同步整流后的汇总电流，基板1设有导电层11，该导电层11为通过蚀刻方式形成的电性连接线路，该电性连接线路包含有栅极连接线路11G和源极连接线路11S，MOS管单元、驱动信号端2和源极汇流排3均焊接在导电层11上，使得：每一个MOS管单元的G极均通过栅极连接线路11G与驱动信号端2电性连接，每一个MOS管单元的S极均通过一条源极连接线路11S与源极汇流排3电性连接，且每一根源极连接线路11S的长度相等。
本发明的发明构思为：导电层11的电性连接线路还包含有对应每一个MOS管单元的D极设置的漏极焊接点11D，使得每一个MOS管单元的D极均焊接在对应的漏极焊接点11D上；基板1还设有绝缘层12和漏极汇流导热层13，漏极汇流导热层13由铜板131和对应每一个MOS管单元的D极设置的连接柱132构成，绝缘层12位于导电层11与铜板131之间，每一根连接柱132的长度相等，且每一根连接柱132均嵌入绝缘层12中，使得每一根连接柱132均电性连接在铜板131与对应的MOS管单元的D极之间。
其中，上述绝缘层12应采用导热性和绝缘性好的材料，上述漏极汇流导热层13即铜板131和各根连接柱132可以采用铜质材料一体制成。
从而，本发明中的多个MOS管单元并联连接，能够用于同步整流，在大功率高热的同步整流应用场景中，由于本发明通过漏极汇流导热层13实现各个MOS管单元D极的电流汇流，使得：一方面，避免了MOS管单元G极、D极和S极的电性连接线路在导电层11发生交叉，使导电层11的电性连接线路布线更为简单方便，并确保了每一根连接在S极与源极汇流排3之间的源极连接线路11S的长度相等、每一根连接在D极与铜板131之间的连接柱132的长度相等，以保证高导热大功率同步整流模块中各个MOS管之间的均流；另一方面，铜板131适于直接贴合在水冷散热器上，使得MOS管产生的热量可以通过连接柱132和绝缘层12快速的传递给铜板131，再通过水冷散热器散热，以快速降低MOS管整流时的温升，增强了MOS管通过大电流的能力，增强本发明的同步整流性能。
在上述发明构思的基础上，本发明采用以下优选的结构：
作为本发明的优选实施方式：MOS管单元的数量为偶数，该偶数个MOS管单元分为两组，每一组MOS管单元均沿源极汇流排3的延伸方向均匀间隔布置，且该两组MOS管单元沿源极汇流排3对称布置。从而，确保了每一根连接在S极与源极汇流排3之间的源极连接线路11S的长度相等、每一根连接在D极与铜板131之间的连接柱132的长度相等，即在确保本发明均流性能的前提下，提高了MOS管单元在基板1上的排布密度，以提高对基板1的面积利用率。
作为本发明的优选实施方式：MOS管单元2可以为包含一个或多个MOS管的芯片。
作为本发明的优选实施方式：导电层11的电性连接线路为铜箔线路，源极汇流排3为导电铜排。
作为本发明的优选实施方式：高导热大功率同步整流模块还设有对应每一个MOS管单元设置的阻容吸收单元，导电层11的电性连接线路还包含有阻容吸收单元连接线路；每一个阻容吸收单元均焊接在导电层11上，使得每一个阻容吸收单元均通过一条阻容吸收单元连接线路电性连接在对应的MOS管单元D极与S极之间，以降低MOS管单元的关断尖峰，避免MOS管单元的反向电压击穿，从而可以更好的保护MOS管单元。
作为本发明的优选实施方式：MOS管单元、驱动信号端2、源极汇流排3和阻容吸收单元均为贴片元件，它们均采用贴片焊接方式焊接在导电层11上。从而，由于MOS管单元采用贴片元件，能够更为方便快捷的进行焊接，而且MOS管无需进行引脚折弯等处理，不会对MOS管单元的性能造成潜在的损伤。
本发明不局限于上述具体实施方式，根据上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，本发明还可以做出其它多种形式的等效修改、替换或变更，均落在本发明的保护范围之中。
Claims (6)
1.一种高导热大功率同步整流模块，设有基板(1)、多个MOS管单元、驱动信号端(2)和源极汇流排(3)，所述基板(1)设有导电层(11)，该导电层(11)为通过蚀刻方式形成的电性连接线路，该电性连接线路包含有栅极连接线路(11G)和源极连接线路(11S)，所述MOS管单元、驱动信号端(2)和源极汇流排(3)均焊接在所述导电层(11)上，使得：每一个所述MOS管单元的G极均通过所述栅极连接线路(11G)与所述驱动信号端(2)电性连接，每一个所述MOS管单元的S极均通过一条所述源极连接线路(11S)与所述源极汇流排(3)电性连接，且每一根所述源极连接线路(11S)的长度相等；其特征在于：所述导电层(11)的电性连接线路还包含有对应每一个所述MOS管单元的D极设置的漏极焊接点(11D)，使得每一个所述MOS管单元的D极均焊接在对应的漏极焊接点(11D)上；所述的基板(1)还设有绝缘层(12)和漏极汇流导热层(13)，所述漏极汇流导热层(13)由铜板(131)和对应每一个所述MOS管单元的D极设置的连接柱(132)构成，所述绝缘层(12)位于所述导电层(11)与所述铜板(131)之间，每一根所述连接柱(132)的长度相等，且每一根所述连接柱(132)均嵌入所述绝缘层(12)中，使得每一根所述连接柱(132)均电性连接在所述铜板(131)与对应的MOS管单元的D极之间。
2.根据权利要求1所述的高导热大功率同步整流模块，其特征在于：所述MOS管单元的数量为偶数，该偶数个MOS管单元分为两组，每一组所述MOS管单元均沿所述源极汇流排(3)的延伸方向均匀间隔布置，且该两组MOS管单元沿所述源极汇流排(3)对称布置。
3.根据权利要求1所述的高导热大功率同步整流模块，其特征在于：所述的MOS管单元(2)为包含一个或多个MOS管的芯片。
4.根据权利要求1所述的高导热大功率同步整流模块，其特征在于：所述导电层(11)的电性连接线路为铜箔线路，所述源极汇流排(3)为导电铜排。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的高导热大功率同步整流模块，其特征在于：所述的高导热大功率同步整流模块还设有对应每一个所述MOS管单元设置的阻容吸收单元，所述导电层(11)的电性连接线路还包含有阻容吸收单元连接线路；每一个所述阻容吸收单元均焊接在所述导电层(11)上，使得每一个所述阻容吸收单元均通过一条所述阻容吸收单元连接线路电性连接在对应的MOS管单元D极与S极之间。
6.根据权利要求5所述的高导热大功率同步整流模块，其特征在于：所述的MOS管单元、驱动信号端(2)、源极汇流排(3)和阻容吸收单元均为贴片元件，它们均采用贴片焊接方式焊接在所述导电层(11)上。
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