CN205004332U - 一种集成式功率场效应晶体管模组 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种集成式功率场效应晶体管模组，包括功率场效应晶体管、铜底板、铜上板和触发板，所述的功率场效应晶体管为并联设置的多只，每只功率场效应晶体管的D极均与所述铜底板和铜上板两块板中的任一块板相焊接，S极均与另一块板相焊接，G极均与所述的触发板相焊接，所述功率场效应晶体管与铜底板、铜上板及触发板焊接后电气连通，所述功率场效应晶体管与铜底板、铜上板及触发板焊接后用环氧树脂灌封形成整体的模组，整个模组表现为一个D极、一个S极和一个G极。该模组把多个功率场效应晶体管先并联预装成模块再进行模块间并联，使得生产工艺易于实施和控制，从而为整机的产品质量提供了保证。

Description

一种集成式功率场效应晶体管模组

技术领域

本实用新型属于电力电子设备，具体是指一种集成式功率场效应晶体管模组。

背景技术

功率场效应晶体管(PowerMOSFET)具有损耗小、工作频率高、驱动功率小等优点而在电力电子电路中得到广泛的应用。

在大电流低电压直流电源中，采用肖特基二极管作为整流管的高频开关电源由于整流效率明显高于可控硅整流电源已得到广泛的应用。但如果采用压降更低、损耗更小的功率场效应晶体管取代肖特基二极管生产同步整流高频开关电源，则整流效率将得到进一步的提高。

功率场效应晶体管均有三个极，1个漏极(漏极也称之为D极)、1个源极(源极也称之为S极)和1个栅极(栅极也称之为G极)。由于单只功率场效应晶体管的功率都较小，如果把功率场效应晶体管应用于大电流同步整流高频开关电源中，只能采用很多功率场效应晶体管并联的方式，并联数常达几十只，甚至上百只。功率场效应晶体管体积小，数量多，安装方式都是采用焊接方式，这样给功率场效应晶体管的安装、散热、触发、均流以及设备维护等带来很大的困难。生产工艺上实施难度大也造成了电源整机的可靠性下降，限制了同步整流高频开关电源的推广应用。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种集成式功率场效应晶体管模组，该模组把多个功率场效应晶体管先并联预装成模块再进行模块间并联，使得生产工艺易于实施和控制，从而为整机的产品质量提供了保证。

本实用新型的上述目的通过如下的技术方案来实现的：一种集成式功率场效应晶体管模组，其特征在于：所述模组包括功率场效应晶体管、铜底板、铜上板和触发板，所述的功率场效应晶体管为并联设置的多只，每只功率场效应晶体管的D极均与所述铜底板和铜上板两块板中的任一块板相焊接，S极均与另一块板相焊接，G极均与所述的触发板相焊接，所述功率场效应晶体管与铜底板、铜上板及触发板焊接后电气连通，所述功率场效应晶体管与铜底板、铜上板及触发板焊接后用环氧树脂灌封形成整体的模组，整个模组表现为一个D极、一个S极和一个G极。

本实用新型的集成式功率场效应晶体管模组，既可以选择铜上板作为模组的D极，铜底板作为模组的S极，也可以选择铜底板作为模组的D极，铜上板作为模组的S极，具体结构如下：

每只功率场效应晶体管的D极均与所述铜底板相焊接，S极均与铜上板相焊接，所述铜底板即为模组的D极，所述铜上板即为模组的S极。

每只功率场效应晶体管的D极均与所述铜上板相焊接，S极均与铜底板相焊接，所述铜上板即为模组的D极，所述铜底板即为模组的S极，所述铜底板与所述功率场效应晶体管之间还放置有氧化铝陶瓷片，以隔离功率场效应晶体管底部和铜底板直接接触。

本实用新型中的铜底板和铜上板均可以分别作为漏极和源极，并且极性可互换。因为通常功率场效应晶体管底部与漏极电气相连，所以如果把铜底板作为源极时，在功率场效应晶体管与铜底板间需放入一件氧化铝陶瓷片或其它绝缘导热材料，以隔离功率场效应晶体管底部和铜底板的直接接触。

由于铜热导率很高，散热快，为了防止功率场效应晶体管过热，要求除焊点外，铜板的其它位置温度不能太高，这样要把功率场效应晶体管焊接在整件铜底板上是困难的，工艺上很难掌握，本实用新型在铜底板上还开设有一排栅孔，用于分隔功率场效应晶体管在铜底板上的焊点，用栅孔分隔焊点，使得焊接时焊点旁边迅速升温，方便焊接。焊接时铜底板的整体温度不高，保护功率场效应晶体管不会过热损坏。

本实用新型中，所述铜底板上开设有散热螺孔，用于连接导电散热板，所述铜上板上开设有螺钉孔，用于连接导电排。铜底板和铜上板上开设的孔洞，用于模块与导电散热板和导电排的连接，方便模块的安装和维护

本实用新型中，所述触发板上焊接有触发电阻以及用于吸收功率场效应晶体管D极和S极间尖峰过电压的电阻及电容。

功率场效应晶体管的漏极－源极间的尖峰过电压吸收对保护功率场效应晶体管极其重要，一般采用电阻/电容(RC)吸收法。电阻/电容离功率场效应晶体管的漏极和源极越近，吸收效果越好。本实用新型把电阻/电容直接安装在触发板上，吸收效果好，结构也变得简洁。

本实用新型的集成式功率场效应晶体管模组，首先把多只(优选10只左右)功率场效应晶体管固定在1件铜底板上，然后把功率场效应晶体管的D极或S极焊接在铜底板上，再把S极或漏极D极焊接在1件铜上板上，G极焊接在触发板上，最后用模具定位并用环氧树脂等绝缘材料进行灌封。封装后对外表现为只有1个漏极(D极)、1个源极(S极)和1个栅极(G极)。铜底板和铜上板上均预留了螺栓孔，模块与导电排采用螺栓连接，功率场效应晶体管的安装、维护变得很方便。模块浇注灌封后，功率场效应晶体管得到很好的固定，与周边接触面增大，加大了散热面、触发和均流特性得到大幅改善，可靠性提高。为功率场效应晶体管在大电流电力电子电路中的应用提供了一个非常实用的安装方式。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细说明。

图1为本实用新型集成式功率场效应晶体管模组的立体图；

图2为本实用新型集成式功率场效应晶体管模组除去环氧树脂后的装配图；

图3是图2的爆炸图。

附图标记说明：

1－触发板；2－铜上板；21－螺钉孔；3－功率场效应晶体管；

31－G极；32－D极；33－S极；34－定位螺孔；4－氧化铝陶瓷片；

41－陶瓷孔；5－铜底板；51－固定螺孔；52－焊接孔；53－栅孔；

54－散热螺孔；6－环氧树脂

具体实施方式

如图1至图3所示的一种集成式功率场效应晶体管模组，包括功率场效应晶体管3、铜底板5、铜上板2和触发板1，功率场效应晶体管3为并联设置的10只，铜底板5和铜上板2均为开有孔洞的铜板，触发板1为开有孔洞的线路板，并联设置的10只功率场效应晶体管3中，每只功率场效应晶体管3的D极32均与铜上板2相焊接，S极33均铜底板5相焊接，G极31均与触发板1相焊接，铜上板2即为模组的D极，铜底板5即为模组的S极，铜底板5与功率场效应晶体管3之间还放置有氧化铝陶瓷片4，以隔离功率场效应晶体管3底部和铜底板5直接接触，氧化铝陶瓷片4也可以采用绝缘材料替代，功率场效应晶体管3与铜底板5、铜上板2及触发板1焊接后电气连通，功率场效应晶体管3与铜底板5、铜上板2及触发板1焊接后用模具固定并用环氧树脂6灌封形成整体的模组，整个模组表现为一个D极、一个S极和一个G极，环氧树脂6也可以采用其他绝缘树脂材料替代。

铜底板5上开设有散热螺孔54，用于连接导电散热板，铜上板2上开设有螺钉孔21，用于连接导电排。铜底板5上还开设有一排栅孔53。触发板1上焊接有触发电阻以及用于吸收功率场效应晶体管3的D极和S极间尖峰过电压的电阻及电容。

本实施例中的铜底板5开设有用于固定功率场效应晶体管3的固定螺孔51、用于与功率场效应晶体管3的S极33相焊接的焊接孔52、用于分隔焊接孔52的栅孔53以及用于连接铜底板5与导电散热板的散热螺孔54。栅孔53用于分隔功率场效应晶体管3在铜底板5上的焊点，这是由于铜底板5整体较大，与功率场效应晶体管3焊接时散热快，使得焊接很难实施。用栅孔53分隔焊点，可方便焊接，并且降低焊接时铜底板5的温度，保护功率场效应晶体管3不会过热损坏。

根据功率场效应晶体管模块的铜底板5作S极、铜上板2作D极的要求，首先对功率场效应晶体管3的管脚进行折弯。功率场效应晶体管3的S极33向下折弯，D极32和G极31向上折弯。

把功率场效应晶体管3折弯后的S极33插入铜底板5的焊接孔52内，并且在功率场效应晶体管3与铜底板5间放入1件氧化铝陶瓷片4或其它绝缘导热材料，以隔离功率场效应晶体管3底部和铜底板5，用铜螺钉把功率场效应晶体管3和氧化铝陶瓷片4固定在铜底板5上，然后焊接铜底板5与功率场效应晶体管3的S极33。

把功率场效应晶体管3的D极32和G极31分插入铜上板2和触发板1的焊接孔并焊接。在功率场效应晶体管3与铜底板5、铜上板2和触发板1焊接完成后，用灌封模具固定，然后用环氧树脂6等绝缘材料进行灌封，灌封完成后形成整体的模组，整个模组表现为一个D极、一个S极和一个G极。

本实用新型把多个功率场效应晶体管先预装成一个模块，再把模块安装在同步整流高频开关电源的导电散热板或导电排上，这样需要安装的模块的并联数将大幅减少为只有几个，而且模块与散热板或导电排间采用螺栓连接，产品的结构安装变得非常方便简洁，生产工艺易于实施和控制，功率场效应晶体管的散热得到改善，大大提高整机质量的可靠性，也方便了产品的维护。

当然，本实用新型发明的功率场效应晶体管模块应用并不局限于在同步整流高频开关电源，对于需要多个功率场效应晶体管并联使用的电路，使用本实用新型的模块结构均可起到改进生产工艺，提高产品可靠性的作用。

作为本实施例的变换，该集成式功率场效应晶体管模组也可以采用铜底板5作为模组的D极，铜上板2作为模组的S极，此时实施过程与上述过程基本相同，每只功率场效应晶体管3的D极均与铜底板5相焊接，S极均铜上板2相焊接，铜底板5即为模组的D极，铜上板2即为模组的S极，只是功率场效应晶体管3与铜底板5间无须放入氧化铝陶瓷片4。铜底板5、铜上板2的焊孔位置以及功率场效应晶体管3的折弯方向根据极性要求作相应调整即可。

因此，本实施例的集成式功率场效应晶体管模组，既可以选择铜上板2作为模组的D极，铜底板5作为模组的S极，也可以选择铜底板5作为模组的D极，铜上板2作为模组的S极，并联的多只功率场效应晶体管3中，每只功率场效应晶体管3的D极均与铜底板5和铜上板2两块板中的任一块板相焊接，S极均另一块板相焊接，G极均与触发板1相焊接。

本实用新型的上述实施例并不是对本实用新型保护范围的限定，本实用新型的实施方式不限于此，凡此种种根据本实用新型的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本实用新型上述基本技术思想前提下，对本实用新型上述结构做出的其它多种形式的修改、替换或变更，均应落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种集成式功率场效应晶体管模组，其特征在于：所述模组包括功率场效应晶体管(3)、铜底板(5)、铜上板(2)和触发板(1)，所述的功率场效应晶体管(3)为并联设置的多只，每只功率场效应晶体管(3)的D极均与所述铜底板(5)和铜上板(2)两块板中的任一块板相焊接，S极均与另一块板相焊接，G极均与所述的触发板(1)相焊接，所述功率场效应晶体管(3)与铜底板(5)、铜上板(2)及触发板(1)焊接后电气连通，所述功率场效应晶体管(3)与铜底板(5)、铜上板(2)及触发板(1)焊接后用环氧树脂(6)灌封形成整体的模组，整个模组表现为一个D极、一个S极和一个G极。

2.根据权利要求1所述的集成式功率场效应晶体管模组，其特征在于：每只功率场效应晶体管(3)的D极均与所述铜底板(5)相焊接，S极均与铜上板(2)相焊接，所述铜底板(5)即为模组的D极，所述铜上板(2)即为模组的S极。

3.根据权利要求1所述的集成式功率场效应晶体管模组，其特征在于：每只功率场效应晶体管(3)的D极均与所述铜上板(2)相焊接，S极均与铜底板(5)相焊接，所述铜上板(2)即为模组的D极，所述铜底板(5)即为模组的S极，所述铜底板(5)与所述功率场效应晶体管(3)之间还放置有氧化铝陶瓷片(4)，以隔离功率场效应晶体管(3)底部和铜底板(5)直接接触。

4.根据权利要求2或3所述的集成式功率场效应晶体管模组，其特征在于：所述铜底板(5)上还开设有一排栅孔(53)。

5.根据权利要求2或3所述的集成式功率场效应晶体管模组，其特征在于：所述铜底板(5)上开设有散热螺孔(54)，用于连接导电散热板，所述铜上板(2)上开设有螺钉孔(21)，用于连接导电排。

6.根据权利要求2或3所述的集成式功率场效应晶体管模组，其特征在于：所述触发板(1)上焊接有触发电阻以及用于吸收功率场效应晶体管(3)D极和S极间尖峰过电压的电阻及电容。