CN212783425U - 一种可监测温度的igbt功率半导体模块结构 - Google Patents

Abstract

一种可监测温度的IGBT功率半导体模块结构，基板上端中部通过锡膏烧结有主DBC板，主DBC板上通过锡膏烧结有IGBT芯片和FRD芯片，IGBT芯片和FRD芯片之间通过铝线超声键合，主DBC板上端设有功率端子触点；基板上端一侧通过锡膏烧结有第一辅助DBC板，辅助DBC板上端承载有热敏电阻，第一辅助DBC板上端还设有与热敏电阻电连接的温度信号输出触点；基板上端另外一侧通过锡膏烧结有第二辅助DBC板，第二辅助DBC板上端设有信号端子触点；引线端子与温度信号输出触点电连接，信号端子与信号端子触点电连接，功率端子与功率端子触点电连接。本技术方案能够监测IGBT模块芯片的结温，避免芯片温度过高引起的失效。

Description

一种可监测温度的IGBT功率半导体模块结构

技术领域

本实用新型属于集成电路芯片封装技术领域，具体涉及一种可监测温度的IGBT功率半导体模块结构。

背景技术

随着人们对能源和环境可持续发展的日益关注，功率器件受到越来越多能源系统的重视。IGBT作为功率器件之一，具有开发更高电压和电流额等级的优点和潜力，以得到广泛应用。然而，IGBT的持续小型化和功率额定值的快速增加，导致具有显著的高热流，IGBT工作过程中热量主要来源于芯片产生的结温。电子电力器件的工作性能和可靠性与芯片结温直接相关，芯片结温过高也是IGBT模块失效的主要原因，因此监测芯片温度，对于保护IGBT模块，延长使用寿命具有重要意义。

传统技术方案中，IGBT模块散热的主要模式有模块表面与外界空气的对流换热，以及热源的辐射换热，芯片自发热进行的热传导。模块内部以芯片热传导为主导，热量从芯片通过焊料、DBC、铜基板、热沉途径向外界传热，因此采用测试IGBT芯片附近DBC处的温度，能够反应芯片的温度。传统模块内部结构中，不包含测温部分，无法评估模块内部温度。

实用新型内容

为此，本实用新型提供一种可监测温度的IGBT功率半导体模块结构，能够监测IGBT功率半导体模块芯片的结温，避免芯片温度过高引起的失效，提高IGBT模块寿命。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种可监测温度的IGBT功率半导体模块结构，包括基板，所述基板上端中部通过锡膏烧结有主DBC板，所述主DBC板上通过锡膏烧结有IGBT芯片和FRD芯片，所述IGBT芯片和FRD芯片之间通过铝线超声键合，主DBC板上端设有功率端子触点；

所述基板上端一侧通过锡膏烧结有第一辅助DBC板，所述第一辅助DBC板上端承载有热敏电阻，第一辅助DBC板上端还设有与热敏电阻电连接的温度信号输出触点；

所述基板上端另外一侧通过锡膏烧结有第二辅助DBC板，所述第二辅助DBC板上端设有信号端子触点；

所述基板连接有壳体，所述壳体上端连接有引线端子、信号端子和功率端子，所述引线端子与所述温度信号输出触点电连接，所述信号端子与所述信号端子触点电连接，所述功率端子与所述功率端子触点电连接。

作为可监测温度的IGBT功率半导体模块结构的优选方案，所述基板与所述壳体的四角处均设有固定孔，基板与壳体通过螺丝固定连接。

作为可监测温度的IGBT功率半导体模块结构的优选方案，所述壳体的边角处形成有缺口，所述固定孔位于所述缺口的底部。

作为可监测温度的IGBT功率半导体模块结构的优选方案，所述壳体覆盖在所述功率端子触点、温度信号输出触点和信号端子触点上方。

作为可监测温度的IGBT功率半导体模块结构的优选方案，所述基板外接有制冷器。

作为可监测温度的IGBT功率半导体模块结构的优选方案，所述引线端子电连接有单片机，单片机用于对接收的热敏电阻的温度信号进行处理；所述单片机电连接有显示器，显示器用于显示IGBT功率半导体模块的温度。

本实用新型基板上端中部通过锡膏烧结有主DBC板，主DBC板上通过锡膏烧结有IGBT芯片和FRD芯片，IGBT芯片和FRD芯片之间通过铝线超声键合，主DBC板上端设有功率端子触点；基板上端一侧通过锡膏烧结有第一辅助DBC板，辅助DBC板上端承载有热敏电阻，第一辅助DBC板上端还设有与热敏电阻电连接的温度信号输出触点；基板上端另外一侧通过锡膏烧结有第二辅助DBC板，第二辅助DBC板上端设有信号端子触点；基板连接有壳体，壳体上端连接有引线端子、信号端子和功率端子，引线端子与温度信号输出触点电连接，信号端子与信号端子触点电连接，功率端子与功率端子触点电连接。本技术方案设有监测芯片温度的热敏电阻，热敏电阻有独立DBC进行承载；壳体上有引线端子连接热敏电阻两电极，能够监测IGBT模块芯片的结温，对模块起到过热保护的功能，避免芯片温度过高引起的失效，提高IGBT模块寿命；模块内部贴装热敏电阻，承载热敏电阻的第一辅助DBC板，与芯片贴装的结构相同，贴装方式相同均可采用锡膏焊接的方法，具有工艺兼容性。

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为本实用新型中提供的一种可监测温度的IGBT功率半导体模块结构示意图；

图2为本实用新型中提供的一种可监测温度的IGBT功率半导体模块内部结构示意图；

图3为本实用新型中提供的一种可监测温度的IGBT功率半导体模块热传导示意图。

图中，1、基板；2、主DBC板；3、IGBT芯片；4、FRD芯片；5、功率端子触点；6、第一辅助DBC板；7、热敏电阻；8、温度信号输出触点；9、第二辅助DBC板；10、信号端子触点；11、引线端子；12、信号端子；13、功率端子；14、壳体；15、固定孔；16、缺口。

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、图2和图3，提供一种可监测温度的IGBT功率半导体模块结构，包括基板1，所述基板1上端中部通过锡膏烧结有主DBC板2，所述主DBC板2上通过锡膏烧结有IGBT芯片3和FRD芯片4，所述IGBT芯片3和FRD芯片4之间通过铝线超声键合，主DBC板2上端设有功率端子触点5；

所述基板1上端一侧通过锡膏烧结有第一辅助DBC板6，所述第一辅助DBC板6上端承载有热敏电阻7，第一辅助DBC板6上端还设有与热敏电阻7电连接的温度信号输出触点8；

所述基板1上端另外一侧通过锡膏烧结有第二辅助DBC板9，所述第二辅助DBC板9上端设有信号端子触点10；

所述基板1连接有壳体14，所述壳体14覆盖在所述功率端子触点5、温度信号输出触点8和信号端子触点10上方，壳体14上端连接有引线端子11、信号端子12和功率端子13，所述引线端子11与所述温度信号输出触点8电连接，所述信号端子12与所述信号端子触点10电连接，所述功率端子13与所述功率端子触点5电连接。

辅助参见图3，可监测温度的IGBT功率半导体模块结构的一个实施例中，所述基板1外接有制冷器。IGBT功率半导体模块芯片工作过程中产生热量向四周传递，一部分热量沿图3中箭头方向向基板1传递，基板1外接制冷器达散热目的，一部分热量沿箭头方向传递给第一辅助DBC板6，热敏电阻7直接反应第一辅助DBC板6的温度，间接反应IGBT功率半导体模块芯片的温度。

具体的，所述引线端子11电连接有单片机，单片机用于对接收的热敏电阻7的温度信号进行处理；所述单片机电连接有显示器，显示器用于显示IGBT功率半导体模块的温度。

可监测温度的IGBT功率半导体模块结构的一个实施例中，所述基板1与所述壳体14的四角处均设有固定孔15，基板1与壳体14通过螺丝固定连接。所述壳体14的边角处形成有缺口16，所述固定孔15位于所述缺口16的底部。基板1与壳体14之间采用螺丝固定，方便拆卸，同时缺口16的设计便于螺丝的安装。

本实用新型基板1上端中部通过锡膏烧结有主DBC板2，主DBC板2上通过锡膏烧结有IGBT芯片3和FRD芯片4，IGBT芯片3和FRD芯片4之间通过铝线超声键合，主DBC板2上端设有功率端子触点5；基板1上端一侧通过锡膏烧结有第一辅助DBC板6，辅助DBC板上端承载有热敏电阻7，第一辅助DBC板6上端还设有与热敏电阻7电连接的温度信号输出触点8；基板1上端另外一侧通过锡膏烧结有第二辅助DBC板9，第二辅助DBC板9上端设有信号端子触点10；基板1连接有壳体14，壳体14上端连接有引线端子11、信号端子12和功率端子13，引线端子11与温度信号输出触点8电连接，信号端子12与信号端子触点10电连接，功率端子13与功率端子触点5电连接。IGBT功率半导体模块芯片工作过程中产生热量向四周传递，一部分热量沿图3中箭头方向向基板1传递，基板1外接制冷器达散热目的，一部分热量沿箭头方向传递给第一辅助DBC板6，热敏电阻7直接反应第一辅助DBC板6的温度，间接反应IGBT功率半导体模块芯片的温度。本技术方案设有监测芯片温度的热敏电阻7，热敏电阻7有独立DBC进行承载；壳体14上有引线端子11连接热敏电阻7两电极，能够监测IGBT模块芯片的结温，对模块起到过热保护的功能，避免芯片温度过高引起的失效，提高IGBT模块寿命；模块内部贴装热敏电阻7，承载热敏电阻7的第一辅助DBC板6，与芯片贴装的结构相同，贴装方式相同均可采用锡膏焊接的方法，具有工艺兼容性。

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 (6)

1.一种可监测温度的IGBT功率半导体模块结构，其特征在于，包括基板(1)，所述基板(1)上端中部通过锡膏烧结有主DBC板(2)，所述主DBC板(2)上通过锡膏烧结有IGBT芯片(3)和FRD芯片(4)，所述IGBT芯片(3)和FRD芯片(4)之间通过铝线超声键合，主DBC板(2)上端设有功率端子触点(5)；

所述基板(1)上端一侧通过锡膏烧结有第一辅助DBC板(6)，所述第一辅助DBC板(6)上端承载有热敏电阻(7)，第一辅助DBC板(6)上端还设有与热敏电阻(7)电连接的温度信号输出触点(8)；

所述基板(1)上端另外一侧通过锡膏烧结有第二辅助DBC板(9)，所述第二辅助DBC板(9)上端设有信号端子触点(10)；

所述基板(1)连接有壳体(14)，所述壳体(14)上端连接有引线端子(11)、信号端子(12)和功率端子(13)，所述引线端子(11)与所述温度信号输出触点(8)电连接，所述信号端子(12)与所述信号端子触点(10)电连接，所述功率端子(13)与所述功率端子触点(5)电连接。

2.根据权利要求1所述的一种可监测温度的IGBT功率半导体模块结构，其特征在于，所述基板(1)与所述壳体(14)的四角处均设有固定孔(15)，基板(1)与壳体(14)通过螺丝固定连接。

3.根据权利要求2所述的一种可监测温度的IGBT功率半导体模块结构，其特征在于，所述壳体(14)的边角处形成有缺口(16)，所述固定孔(15)位于所述缺口(16)的底部。

4.根据权利要求2所述的一种可监测温度的IGBT功率半导体模块结构，其特征在于，所述壳体(14)覆盖在所述功率端子触点(5)、温度信号输出触点(8)和信号端子触点(10)上方。

5.根据权利要求1所述的一种可监测温度的IGBT功率半导体模块结构，其特征在于，所述基板(1)外接有制冷器。

6.根据权利要求1所述的一种可监测温度的IGBT功率半导体模块结构，其特征在于，所述引线端子(11)电连接有单片机，单片机用于对接收的热敏电阻(7)的温度信号进行处理；所述单片机电连接有显示器，显示器用于显示IGBT功率半导体模块的温度。

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