CN211555884U - 一种可控硅模块封装结构 - Google Patents

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Abstract

一种可控硅模块封装结构，在DBC板上设置可控硅芯片，再把DBC板设置在铜基板上，第一FRD芯片的阳极通过键合铝丝引入第三DBC板，第二FRD芯片的阳极通过键合铝丝引入第四DBC板；第三DBC板和第四DBC板之间焊接有第三功率端子；第一FRD芯片和第二FRD芯片的阳极通过第三功率端子引出；第一FRD芯片的阴极通过键合铝丝引入第一DBC板并通过第一功率端子引出；第二FRD芯片的阴极通过键合铝丝引入第二DBC板并通过第一功率端子引出。本技术方案可控硅芯片并联布局，提高模块单位体积的功率密度；结壳热阻小，模块工作时产生的热量能快速散出，热疲劳稳定性提高，提高模块的使用寿命，降低终端客户使用成本。

Description

一种可控硅模块封装结构
技术领域
本实用新型涉及可控硅技术领域，具体涉及一种含有新型封装方式的可控硅模块结构。
背景技术
可控硅模块是由可控硅与二极管通过特定的电路桥接封装而成的模块化半导体产品，封装后的可控硅模块可直接应用于逆变焊接、矿机控制器、UPS不间断电源等设备上。
目前，可控硅模块主要采用焊接封装方式将可控硅芯片阴极，阳极通过控制端子引出，但这种封装方案的模块结壳热阻高，工作时产生的热量不易散出，造成模块失效；模块的功率密度低，中大功率密度需要通过扩大模块体积实现，不适用于中大功率可控硅模块封装；生产过程复杂，产线生产效率低，不适合大批量生产。
实用新型内容
为此，本实用新型提供一种可控硅模块封装结构，提高模块单位体积的功率密度，保证可控硅模块性能的稳定性。
为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种可控硅模块封装结构，包括铜基板、第一DBC板、第二DBC板、第三DBC板、第四DBC板和第五DBC板；所述第一DBC板设有第一可控硅芯片，第二DBC板设有第二可控硅芯片；所述第三DBC板设有第一FRD芯片，第四DBC板设有第二FRD芯片；所述第五DBC板上设有第一信号端子和第二信号端子；
所述第一DBC板和第二DBC板之间通过键合铝丝连接，所述第一DBC板和第三DBC板之间通过键合铝丝连接；所述第二DBC板与所述第四DBC板通过键合铝丝连接；所述第一DBC板和第二DBC板之间焊接有第一功率端子，所述第一DBC板和第二DBC板之间焊接有第二功率端子，第一可控硅芯片和第二可控硅芯片的阳极通过所述第一功率端子引出，第一可控硅芯片和第二可控硅芯片的阴极通过所述第二功率端子引出；
所述第一FRD芯片的阳极通过键合铝丝引入所述第三DBC板，第二FRD芯片的阳极通过键合铝丝引入所述第四DBC板；所述第三DBC板和第四DBC板之间焊接有第三功率端子；
所述第一FRD芯片和第二FRD芯片的阳极通过所述第三功率端子引出；所述第一FRD芯片的阴极通过键合铝丝引入所述第一DBC板并通过第一功率端子引出；所述第二FRD芯片的阴极通过键合铝丝引入所述第二DBC板并通过第一功率端子引出。
作为可控硅模块封装结构的优选方案，所述第一DBC板、第二DBC板、第三DBC板和第四DBC板呈田字型排布在所述铜基板上。
作为可控硅模块封装结构的优选方案，所述第一可控硅芯片的阳极通过焊片焊接在所述第一DBC板；所述第二可控硅芯片的阳极通过焊片焊接在所述第二DBC板。
作为可控硅模块封装结构的优选方案，所述第一可控硅芯片和第二可控硅芯片的阴极通过键合铝丝引到所述第五DBC板并通过所述第一信号端子引出。
作为可控硅模块封装结构的优选方案，所述第一可控硅芯片和第二可控硅芯片的控制极通过键合铝丝引到所述第五DBC板并通过所述第二信号端子引出。
本实用新型引入DBC板、铜基板设计，在DBC板上设置可控硅芯片，再把DBC板设置在铜基板上，基于铝丝键合工艺，将可控硅芯片的阴极、阳极及控制极通过铝丝引导到控制端子上引出；可控硅芯片并联布局，提高模块单位体积的功率密度；铝丝键合工艺成熟，生产效率高，可控硅模块的结壳热阻小，模块工作时产生的热量能快速散出，热疲劳稳定性提高，提高模块的使用寿命；DBC板上可设置多个可控硅芯片，提高模块单位体积功率密度，降低终端客户使用成本；通过铝丝键合，提高生产效率，降低生产成本。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容能涵盖的范围内。
图1为本实用新型实施例中提供的一种可控硅模块封装结构封装芯片前的结构示意图；
图2为本实用新型实施例中提供的一种可控硅模块封装结构示意图。
图中：1、铜基板；2、第一DBC板；3、第二DBC板；4、第三DBC板；5、第四DBC板；6、第五DBC板；7、第一可控硅芯片；8、第二可控硅芯片；9、第一FRD芯片；10、第二FRD芯片；11、第一信号端子；12、第二信号端子；13、第一功率端子；14、第二功率端子；15、第三功率端子。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
参见图1和图2，提供一种1800V/150A的可控硅模块结构，包括铜基板1、第一DBC板2、第二DBC板3、第三DBC板4、第四DBC板5和第五DBC板6；所述第一DBC板2设有第一可控硅芯片7，第二DBC板3设有第二可控硅芯片8；所述第三DBC板4设有第一FRD芯片9，第四DBC板5设有第二FRD芯片10；所述第五DBC板6上设有第一信号端子11和第二信号端子12；
所述第一DBC板2和第二DBC板3之间通过键合铝丝连接，所述第一DBC板2和第三DBC板4之间通过键合铝丝连接；所述第二DBC板3与所述第四DBC板5通过键合铝丝连接；所述第一DBC板2和第二DBC板3之间焊接有第一功率端子13，所述第一DBC板2和第二DBC板3之间焊接有第二功率端子14，第一可控硅芯片7和第二可控硅芯片8的阳极通过所述第一功率端子13引出，第一可控硅芯片7和第二可控硅芯片8的阴极通过所述第二功率端子14引出；
所述第一FRD芯片9的阳极通过键合铝丝引入所述第三DBC板4，第二FRD芯片10的阳极通过键合铝丝引入所述第四DBC板5；所述第三DBC板4和第四DBC板5之间焊接有第三功率端子15；
所述第一FRD芯片9和第二FRD芯片10的阳极通过所述第三功率端子15引出；所述第一FRD芯片9的阴极通过键合铝丝引入所述第一DBC板2并通过第一功率端子13引出；所述第二FRD芯片10的阴极通过键合铝丝引入所述第二DBC板3并通过第一功率端子13引出。
具体的，所述第一可控硅芯片7的阳极通过焊片焊接在所述第一DBC板2；所述第二可控硅芯片8的阳极通过焊片焊接在所述第二DBC板3。所述第一可控硅芯片7和第二可控硅芯片8的阴极通过键合铝丝引到所述第五DBC板6并通过所述第一信号端子11引出。所述第一可控硅芯片7和第二可控硅芯片8的阴极通过键合铝丝引到所述第五DBC板6并通过所述第一信号端子11引出。第一可控硅芯片7和第二可控硅芯片8的控制极通过键合铝丝引到所述第五DBC板6并通过所述第二信号端子12引出。
为了解决传统技术方案中焊接封装可控硅模块结壳热阻大，产生的热量不易散出，造成模块失效；模块的功率密度低，不适用于中大功率可控硅模块封装；传统焊接式封装工艺复杂，生产效率低，不适合大批量生产等问题，本实用新型引入DBC板、铜基板设计，在DBC板上设置可控硅芯片，再把DBC板设置在铜基板1上，基于铝丝键合工艺，将可控硅芯片的阴极、阳极及控制极通过铝丝引导到控制端子上引出，即包括铜基板1、第一DBC板2、第二DBC板3、第三DBC板4、第四DBC板5和第五DBC板6；第一DBC板2设有第一可控硅芯片7，第二DBC板3设有第二可控硅芯片8；第三DBC板4设有第一FRD芯片9，第四DBC板5设有第二FRD芯片10；第五DBC板6上设有第一信号端子11和第二信号端子12；第一DBC板2和第二DBC板3之间通过键合铝丝连接，第一DBC板2和第三DBC板4之间通过键合铝丝连接；第二DBC板3与第四DBC板5通过键合铝丝连接；第一DBC板2和第二DBC板3之间焊接有第一功率端子13，第一DBC板2和第二DBC板3之间焊接有第二功率端子14，第一可控硅芯片7和第二可控硅芯片8的阳极通过第一功率端子13引出，第一可控硅芯片7和第二可控硅芯片8的阴极通过第二功率端子14引出；第一FRD芯片9的阳极通过键合铝丝引入第三DBC板4，第二FRD芯片10的阳极通过键合铝丝引入第四DBC板5；第三DBC板4和第四DBC板5之间焊接有第三功率端子15；第一FRD芯片9和第二FRD芯片10的阳极通过第三功率端子15引出；第一FRD芯片9的阴极通过键合铝丝引入第一DBC板2并通过第一功率端子13引出；第二FRD芯片10的阴极通过键合铝丝引入第二DBC板3并通过第一功率端子13引出。本技术方案中可控硅芯片并联布局，提高模块单位体积的功率密度；铝丝键合工艺成熟，生产效率高，可控硅模块的结壳热阻小，模块工作时产生的热量能快速散出，热疲劳稳定性提高，提高模块的使用寿命；DBC板上可设置多个可控硅芯片，提高模块单位体积功率密度，降低终端客户使用成本；通过铝丝键合，提高生产效率，降低生产成本。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。

Claims (5)

1.一种可控硅模块封装结构，其特征在于，包括铜基板(1)、第一DBC板(2)、第二DBC板(3)、第三DBC板(4)、第四DBC板(5)和第五DBC板(6)；所述第一DBC板(2)设有第一可控硅芯片(7)，第二DBC板(3)设有第二可控硅芯片(8)；所述第三DBC板(4)设有第一FRD芯片(9)，第四DBC板(5)设有第二FRD芯片(10)；所述第五DBC板(6)上设有第一信号端子(11)和第二信号端子(12)；
所述第一DBC板(2)和第二DBC板(3)之间通过键合铝丝连接，所述第一DBC板(2)和第三DBC板(4)之间通过键合铝丝连接；所述第二DBC板(3)与所述第四DBC板(5)通过键合铝丝连接；所述第一DBC板(2)和第二DBC板(3)之间焊接有第一功率端子(13)，所述第一DBC板(2)和第二DBC板(3)之间焊接有第二功率端子(14)，第一可控硅芯片(7)和第二可控硅芯片(8)的阳极通过所述第一功率端子(13)引出，第一可控硅芯片(7)和第二可控硅芯片(8)的阴极通过所述第二功率端子(14)引出；
所述第一FRD芯片(9)的阳极通过键合铝丝引入所述第三DBC板(4)，第二FRD芯片(10)的阳极通过键合铝丝引入所述第四DBC板(5)；所述第三DBC板(4)和第四DBC板(5)之间焊接有第三功率端子(15)；
所述第一FRD芯片(9)和第二FRD芯片(10)的阳极通过所述第三功率端子(15)引出；所述第一FRD芯片(9)的阴极通过键合铝丝引入所述第一DBC板(2)并通过第一功率端子(13)引出；所述第二FRD芯片(10)的阴极通过键合铝丝引入所述第二DBC板(3)并通过第一功率端子(13)引出。
2.根据权利要求1所述的一种可控硅模块封装结构，其特征在于，所述第一DBC板(2)、第二DBC板(3)、第三DBC板(4)和第四DBC板(5)呈田字型排布在所述铜基板(1)上。
3.根据权利要求1所述的一种可控硅模块封装结构，其特征在于，所述第一可控硅芯片(7)的阳极通过焊片焊接在所述第一DBC板(2)；所述第二可控硅芯片(8)的阳极通过焊片焊接在所述第二DBC板(3)。
4.根据权利要求1所述的一种可控硅模块封装结构，其特征在于，所述第一可控硅芯片(7)和第二可控硅芯片(8)的阴极通过键合铝丝引到所述第五DBC板(6)并通过所述第一信号端子(11)引出。
5.根据权利要求1所述的一种可控硅模块封装结构，其特征在于，所述第一可控硅芯片(7)和第二可控硅芯片(8)的控制极通过键合铝丝引到所述第五DBC板(6)并通过所述第二信号端子(12)引出。
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