CN203659850U - 一种压接式绝缘型电力半导体模块 - Google Patents

一种压接式绝缘型电力半导体模块 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种压接式绝缘型电力半导体模块，该模块以共用电极为界，分为上半部分结构和底下部分结构，上半部分结构由压板、蝶形弹簧、绝缘体、电力半导体芯片和阴极压板依次压接组成，底下部分结构包括共用电极和铜底板，其特征在于，在共用电极和铜底板之间设有DCB陶瓷片，DCB陶瓷片的上表面贴有无氧铜层与共用电极焊接成一体，DCB陶瓷片的下表面也贴有无氧铜层压接在铜底板上，整个模块布满硅凝胶。本实用新型的绝缘结构提高了整个模块生产的成品率，并降低了对共用电极和铜底板加工的严格要求，且大大地减小了这部分的接触热阻，使得热特性大大改善，完全解决了现有技术中的绝缘和导热问题。

Description

一种压接式绝缘型电力半导体模块
技术领域
本实用新型涉及电力半导体模块技术，具体是一种新型压接式绝缘型电力半导体模块。 
背景技术
电力半导体模块根据其制造方式分为焊接式和压接式两大类，同时根据绝缘性又可分为焊接式绝缘型模块、焊接式非绝缘型模块、压接式绝缘型模块、压接式非绝缘型模块四类。 
如附图1所示，是现有的压接式绝缘型电力半导体模块的结构图。该压接式绝缘型电力半导体模块是由压板9、蝶形弹簧8、绝缘体7、电力半导体芯片10、阴极压板6、绝缘陶瓷片5、共用电极1依次两两结构压接在一起，最后再压装在模块的铜底板4上构成的。在模块组装完成后对其整体进行一次性的硅凝胶的灌封，待其固化后，该模块即可待用。由于电力半导体芯片之间的连接已在模块内部完成，加上铜底板不带电，可以把多个模块安装在同一个散热器上，联接成各种电路。模块工作时，铜底板是不带电的，共用电极和铜底板之间的绝缘电压要求达到2500V以上，以保障人们的生命财产安全。为了达到上述绝缘电压的要求，就要保证模块的绝缘效果，但是现有的压接式模块只是在其底下部分压接了绝缘陶瓷片5，如附图2所示，即在共用电极与铜底板之间压接了普通的绝缘陶瓷片来绝缘。这种绝缘结构存在以下问题：一是普通的绝缘陶瓷片会碎裂，绝缘通不过，绝缘陶瓷片起着导热和绝缘的双重作用，而陶瓷本身的抗弯强度很低，容易压碎，一般它要承受10MP以上的压力，它的上下表面及共用电极和铜底板的表面的平整度、粗糙度、平行度就要求相当的高，并要求所施加的压力均匀和平行，这些严格的要求在实践中是很难达到的；二是粗糙度和平行度不好，绝缘陶瓷片与共用电极表面之间的接触不良使热阻增大，压力不均使电力半导体芯片的通态能力较差，甚至把芯片烧毁；三是由于接触不良，灌封流动性很好的硅凝胶时，胶很容易渗透到陶瓷片上下两接触面的缝隙中去，严重影响了绝缘陶瓷片的导热效果。 
发明内容
本实用新型的目的是解决上述背景技术中的绝缘和导热两大问题，设计一种新型的压接式电力半导体模块。 
为了解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种压接式绝缘型电力半导体模块，以共用电极为界，分为上部结构和下部结构，上部结构由压板、蝶形弹簧、绝缘体、电力半导体芯片和阴极压板依次压接组成，下部结构包括共用电极和铜底板，其特征在于，在共用电极和铜底板之间设有DCB陶瓷片，DCB陶瓷片的上表面贴有无氧铜层与共用电极焊接成一体，DCB陶瓷片的下表面也贴有无氧铜层压接在铜底板上，整个模块外层布满硅凝胶。 
优选的：DCB陶瓷片是AL2O3和ALN陶瓷片。 
本实用新型的有益效果：DCB陶瓷片的抗弯强度好，在其上下表面贴上无氧铜增加了优越的延展性，增强了抗压力，与共用电极焊接成一体，使得绝缘电压能够得到保障，并使得DCB陶瓷片上下两表面的接触热阻降至为零，从而大大降低了整个模块的结壳热阻，提高了模块的通态能力和热学性能。 
附图说明
图1，现有的压接式绝缘型电力半导体模块的结构图； 
图2，现有压接式绝缘型电力半导体模块的下部结构图；
图3，本发明压接式绝缘型电力半导体模块的下部结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作详细的说明。 
结合图1和图3所示，分别是现有的压接式绝缘型电力半导体模块的结构图和本实用新型模块的下部结构图。本实用新型的上部结构与现有的压接式绝缘型电力半导体模块的上部结构完全相同，其具体结构都是由压板9、蝶形弹簧8、绝缘体7、电力半导体芯片10和阴极压板6依次压接组成。本实用新型的下部结构从上到下依次排列的是共用电极1、无氧铜层3、DCB陶瓷片2、无氧铜层3和铜底板4。共用电极1与DCB陶瓷片2上表面贴有的无氧铜层3通过专用焊膏在260℃的温度下用定位卡具焊接成一体；焊完后，清洗干净，在共用电极1的下表面未焊接的区域涂上硅凝胶，待其固化后，测其绝缘电压；最后将其下表面贴有无氧铜层3的DCB陶瓷片直接压接在模块的铜底板上，再对组装完成的模块进行一次整体性的灌封硅凝胶，再一次固化后，该模块即可待用。 
本实用新型采用新型的DCB陶瓷片2作为绝缘片，DCB陶瓷片是AL2O3和ALN陶瓷片。并在其上下表面加工有无氧铜层3通过焊接与压接的方式分别与共用电极1和铜底板4组装在一起，这种绝缘结构大大地提高了模块绝缘电压的合格率，提高了整个模块生产的成品率，并降低了对共用电极和铜底板加工的严格要求，且大大地减小了这部分的接触热阻，使得热特性大大改善，完全解决了现有技术中的绝缘和散热导热问题。 

Claims (1)

1.一种压接式绝缘型电力半导体模块，以共用电极（1）为界，分为上部结构和下部结构，上部结构由压板（9）、蝶形弹簧（8）、绝缘体（7）、电力半导体芯片（10）和阴极压板（6）依次压接组成，下部结构包括共用电极（1）和铜底板（4），其特征在是：在共用电极（1）和铜底板（4）之间设有DCB陶瓷片（2），DCB陶瓷片的上表面贴有无氧铜层（3）与共用电极焊接成一体，DCB陶瓷片的下表面也贴有无氧铜层（3）压接在铜底板上，整个模块外层布满硅凝胶。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104253119A (zh) * 2014-07-21 2014-12-31 襄阳茂晟源电子科技有限公司 一种电力半导体压接式绝缘型模块
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