CN209675270U - 一种带温控的半导体模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及半导体致冷领域，为解决目前会出现因温度过高而导致半导体模块烧坏的现象的问题，本实用新型采用以下技术方案：一种带温控的半导体模块包括放热面基板、若干个P型半导体、若干个N型半导体、吸热面基板、NTC热敏电阻，导流片和电源，所述的P型半导体和N型半导体均固定连接在所述的放热面基板和吸热面基板之间，所述的P型半导体和N型半导体串联。本实用新型具有可以实时监控模块的温度，可以实现半导体模块的过温保护，具有良好的结构稳定性，使用寿命长的优势。

Description

一种带温控的半导体模块

技术领域

本实用新型涉及半导体致冷领域，具体而言涉及一种带温控的半导体模块。

背景技术

目前常用的半导体模块结构都是没有温控装置的，结构通常由上基板、下基板、P型半导体、N型半导体组成。这样的半导体模块可以实现对外部物体的控温——制冷或加热，却无法实现对半导体模块自身的控温。而实际应用中，会出现因温度过高而导致半导体模块烧坏的现象。

CN201520508089.2 用于冷却半导体模块的冷却装置和电设备，该专利公开了以下技术方案：所述半导体模块具有带有上面(111)、下面(112)和四个侧面(113)的底板(11)和至少一个半导体，所述半导体安装到底板的上面上并且与底板热连接，所述冷却装置具有至少一个冷却元件(20)，所述冷却元件具有第一配合面(21)和第二配合面(22)，所述第一配合面设置成支撑到半导体模块(10)的底板(11)的下面(112)上，所述第二配合面设置成支撑到半导体模块(10)的底板(11)的侧面(113)上。该技术方案通过加设了大量的冷却元件来防止半导体过热，一方面成本过高无法大规模使用，另一方面冷却元件结构不稳定容易脱离，影响冷却效果，为解决此问题，目前需要一种具有温控功能的半导体模块。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提供了一种带温控的半导体模块：

一种带温控的半导体模块包括放热面基板、若干个P型半导体、若干个N型半导体、吸热面基板、NTC热敏电阻，导流片和电源，所述的NTC热敏电阻、P型半导体和N型半导体均固定连接在所述的放热面基板和吸热面基板之间，所述的P型半导体和N型半导体相互串联，所述的NTC热敏电阻、P型半导体和N型半导体与所述的电源电连接。

首先，本实用新型在吸热面上增加一个独立的NTC热敏电阻，NTC热敏电阻是一种随温度升高，阻值下降的敏感元器件，通过它可以实现温度测量和温度控制，从而实现热电模块的温度保护。当半导体模块内部温度超过设定温度、NTC通过电阻反馈到外部控制电路上，控制部分依据系统设定值自动判定开或关，进一步实现有效防止半导体模块表面异常高温的风险的功能。

作为优选，所述的电源包括模块电源和NTC电源，所述的P型半导体、所述的N型半导体和所述的模块电源串联形成回路，所述的NTC热敏电阻和所述的NTC电源串联形成回路。

本实用新型将NTC热敏电阻独立于半导体回路，这是由于半导体模块的回路是串联的，采用独立的电路为NTC热敏电阻供电可以保证不论半导体模块何种状况下、NTC热敏电阻都能正常工作，增强了本实用新型热敏电阻工作的稳定性。

作为优选，还包括导流片，所述的导流片包括若干个放热面导流片、若干个吸热面导流片和NTC导流片，所述的吸热面导流片和放热面导流片与所述的模块电源串联，所述的NTC导流片与所述的NTC电源串联形成回路，所述的放热面导流片的一面和所述的放热面基板固定连接，所述的放热面导流片的另一面固定连接有一个P型半导体和一个N型半导体，所述的吸热面导流片的一面和所述的吸热面基板固定连接，所述的吸热面导流片的另一面固定连接有一个P型半导体和一个N型半导体，所述的NTC导流片和所述的NTC热敏电阻电连接，所述的P型半导体、所述的N型半导体、放热面导流片、吸热面导流片和所述的模块电源相互串联形成回路。

本实用新型采用了导流片来连接元件，有助于降低电路损耗，减少产热防止温度过高，在基板上采用放热面导流片、吸热面导流片来串联P型半导体和N型半导体的方案，而导流片则固定连接在基板上，采用该方案可以提高本实用新型使用过程中的稳定性，防止短路或元件错位，另一方面可以提高热敏电阻的检测的准确性。

作为优选，所述的NTC热敏电阻与所述的NTC导流片固定连接，所述的NTC导流片与所述的吸热面基板固定连接，所述的NTC热敏电阻安装在所述的NTC导流片与所述的吸热面基板之间。

本实用新型将NTC热敏电阻设置在吸热面一侧。半导体模块工作中，因放热面一侧设置有散热器、故放热面的温度会得到控制，由于半导体模块工作中需冷、热切换，当切换为加热时、因吸热面一侧没有设置散热器，吸热面的温度就会逐步升高，因此在吸热面设置NTC热敏电阻就可以有效监控吸热面的温度，从而实现热电模块的过温保护。

作为优选，所述的放热面导流片和吸热面导流片均包括铜片和锡焊层，所述的铜片的一面与所述的基板经高温烧结实现固定连接，所述的铜片的另一面与所述的锡焊层经加热实现固定连接。

本实用新型采用了铜片和锡焊层的结构，通过锡焊层提高了本实用新型放热面导流片和吸热面导流片的可焊接性，提高放热面导流片和吸热面导流片的结构稳定性，且通过高温烧结附着在基板上防止在基板上的导流片掉落，提高了本实用新型的使用寿命和结构稳定性。

本实用新型的有益效果在于：1.本实用新型可以实时监控模块的温度，可以实现半导体模块的过温保护；2.本实用新型具有良好的结构稳定性，使用寿命长；3.本实用新型的热敏电阻独立于工作电路外，有助于热敏电阻的稳定使用。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的侧视图；

图3为本实用新型的剖视图；

图4为吸热面导流片的结构示意图.

图中所示：放热面基板1、导流片2、P型半导体3、N型半导体4、吸热面基板5、NTC热敏电阻7、电源8、模块电源81、NTC电源82、放热面导流片21、吸热面导流片22、NTC导流片23、铜片211、锡焊层213。

具体实施方式

下面结合具体实施案例对本实用新型作进一步解释：

实施例

如图1至图4所示，一种带温控的半导体模块，包括放热面基板1、若干个P型半导体3、若干个N型半导体4、吸热面基板5、NTC热敏电阻7、导流片2和电源8， P型半导体3和N型半导体4均固定连接在放热面基板1和吸热面基板5之间，电源8包括模块电源81和NTC电源82，NTC热敏电阻7和NTC电源82串联。导流片2包括若干个放热面导流片21、若干个吸热面导流片22和NTC导流片23，吸热面导流片22和放热面导流片21与模块电源81串联，NTC导流片23与NTC电源82串联，放热面导流片的一面和放热面基板1固定连接，放热面导流片的另一面固定连接有一个P型半导体3和一个N型半导体4，吸热面导流片的一面和吸热面基板5固定连接，吸热面导流片的另一面固定连接有一个P型半导体3和一个N型半导体4，P型半导体3、吸热面导流片22、N型半导体4、放热面导流片21、模块电源81相互串联形成回路，NTC导流片23和NTC热敏电阻7固定连接。所述的NTC热敏电阻7通过锡焊焊接在所述的NTC导流片23上，所述的NTC热敏电阻7安装在所述的NTC导流片23与所述的吸热面基板1之间， NTC导流片23通过高温烧结与吸热面基板5固定连接。放热面导流片21和吸热面导流片22均包括铜片211和锡焊层213，所述的铜片的一面与所述的基板经高温烧结实现固定连接，所述的铜片211的另一面与所述的锡焊层213经加热固定连接。

本实用新型在装配中，先分别在放热面基板1和吸热面基板5的吸热面导流片22和放热面导流片上涂抹一层焊锡层，将P型半导体3、N型半导体4、NTC热敏电阻7和NTC导流片23分别放置到吸热面基板5的相应位置，然后盖上放热面基板1，利用治具将上、下基板夹紧牢固，送到加热设备加热，完成组件焊接工序，由此实现半导体元件和冷热面基板的连接，然后将这个焊接好的部件放在冷却平台上。在本实用新型的使用过程中，模块电源81和多个放热面导流片21、吸热面导流片22、P型半导体3、N型半导体4串联，形成回路，而NTC热敏电阻7、NTC电源82、NTC导流片23三者串联，形成回路。实现了本实用新型的正常使用和过温保护。

Claims (5)

1.一种带温控的半导体模块，包括放热面基板、若干个P型半导体、若干个N型半导体、吸热面基板、NTC热敏电阻，电源，其特征在于：所述的NTC热敏电阻、P型半导体和N型半导体均固定连接在所述的放热面基板和吸热面基板之间，所述的P型半导体和N型半导体相互串联，所述的NTC热敏电阻、P型半导体和N型半导体与所述的电源电连接。

2.根据权利要求1所述的一种带温控的半导体模块，其特征在于：所述的电源包括模块电源和NTC电源，所述的P型半导体、所述的N型半导体和所述的模块电源串联形成回路，所述的NTC热敏电阻和所述的NTC电源串联形成回路。

3.根据权利要求2所述的一种带温控的半导体模块，其特征在于：还包括导流片，所述的导流片包括若干个放热面导流片、若干个吸热面导流片和NTC导流片，所述的吸热面导流片和放热面导流片与所述的模块电源串联，所述的NTC导流片与所述的NTC电源串联形成回路，所述的放热面导流片的一面和所述的放热面基板固定连接，所述的放热面导流片的另一面固定连接有一个P型半导体和一个N型半导体，所述的吸热面导流片的一面和所述的吸热面基板固定连接，所述的吸热面导流片的另一面固定连接有一个P型半导体和一个N型半导体，所述的NTC导流片和所述的NTC热敏电阻电连接，所述的P型半导体、所述的N型半导体、放热面导流片、吸热面导流片和所述的模块电源相互串联形成回路。

4.根据权利要求3所述的一种带温控的半导体模块，其特征在于：所述的NTC热敏电阻与所述的NTC导流片固定连接，所述的NTC导流片与所述的吸热面基板固定连接，所述的NTC热敏电阻安装在所述的NTC导流片与所述的吸热面基板之间。

5.根据权利要求4所述的一种带温控的半导体模块，其特征在于：所述的放热面导流片和吸热面导流片均包括铜片和锡焊层，所述的铜片的一面与所述的基板经高温烧结实现固定连接，所述的铜片的另一面与所述的锡焊层经加热实现固定连接。