CN216849898U - 一种弹性压接式半导体模块封装结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了功率半导体器件技术领域的一种弹性压接式半导体模块封装结构，包括内部可容置子模组的外框，所述外框的一面可拆卸安装有发射极板且另一面密封有法兰盘，所述法兰盘包括固定连接的阴极法兰盘和阳极法兰盘，所述阳极法兰盘位于阴极法兰盘的外围，远离外框一侧的所述阴极法兰盘的表面设置有承压凸起，所述承压凸起于外侧施加压力时与子模组集电极电气连接。本实用新型通过外框密封设置阳极法兰和阴极法兰，使其满足气密性要求；增加了承压凸起，实现与子模组集电极电气连接，且利于提高散热效率。

Description

一种弹性压接式半导体模块封装结构

技术领域

本实用新型涉及一种弹性压接式半导体模块封装结构，属于功率半导体器件技术领域。

背景技术

IGBT是由MOSFET和双极型晶体管复合而成的一种器件，兼具MOSFET和双极型晶体管的优点，具有优良的流通能力、开关速度和耐压水平。

随着电力电子器件发展，对IGBT器件性能提出了更高的要求。传统的焊接式IGBT模块由于散热、应力等设计因素以及焊接引线键合等工艺条件的限制，功率等级不能大幅度提升，同时存在引线脱落、焊层退化等由热应力引起的失效瓶颈。而压接式IGBT器件具有双面散热、易于串联和短路失效的优点，同时其电压等级和容量高，因此在高电压和大功率的场合得到广泛应用。在风电、太阳能灯可再生资源发并网、孤岛供电、大型城市供电以及静止无功发生器和静止同步补偿器等领域具有广泛应用前景

现有压接模块通过子模组内部设置弹性组件，实现了各并联芯片受力均匀性，同时可以通过调整子模组数量灵活调整模块电流等级。但是由于各子模组集电极侧直接跟外界联通，器件密封性差。对于海上柔性直流输电等恶劣工作环境，环境中湿度高同时可能含有腐蚀性的硫化氢等气体，容易进入模块内部腐蚀电气连接结构从而引起器件失效，同时各自模组是独立与外界散热器接触，散热面积有限，散热效率相对较低。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种弹性压接式半导体模块封装结构，通过外框密封设置阳极法兰和阴极法兰，使其满足气密性要求；增加了承压凸起，实现与子模组集电极电气连接，且利于提高散热效率。

为达到上述目的，本实用新型是采用下述技术方案实现的：

本实用新型提供了一种弹性压接式半导体模块封装结构，包括内部可容置子模组的外框，所述外框的一面可拆卸安装有发射极板且另一面密封有法兰盘，所述法兰盘包括固定连接的阴极法兰盘和阳极法兰盘，所述阳极法兰盘位于阴极法兰盘的外围，远离外框一侧的所述阴极法兰盘的表面设置有承压凸起，所述承压凸起于外侧施加压力时与子模组集电极电气连接。

进一步的，所述承压凸起的表面开设有定位孔。

进一步的，所述阳极法兰盘和外框通过注塑成为一个整体。

进一步的，所述阴极法兰盘和阳极法兰盘通过冷压焊结合在一起。

进一步的，所述发射极板胶粘在外框上，且胶粘处边缘涂覆有密封胶。

进一步的，所述外框内侧设置有容置子模组的框架，且外框远离阳极法兰盘的边缘处开设有安装槽，所述发射极板的内侧固定有与框架和安装槽尺寸位置相匹配的固定框，且发射极板与外框安装固定后，固定框可嵌于安装槽内并与子模组相贴合。

进一步的，位于所述框架内的所述子模组间填充有硅胶。

进一步的，所述阴极法兰盘的边缘处厚度薄于承压凸起厚度。

与现有技术相比，本实用新型所达到的有益效果：

本实用新型通过在模块外框设置阳极法兰，同时对应设置阴极法兰，通过冷压焊将法兰密封，使其满足气密性要求；同时承压凸起增加了模块集电极侧散热面积，有利于提高散热效率，相比于现有技术，子模组与外界直接联通改为在外框增加法兰进行密封，同时在模块内部灌硅胶，最后在发射极板与外框边缘涂覆密封胶，保证了模块气密性，使得模块可以应用于湿度高以及含有腐蚀性气体的工作环境，同时法兰面作为散热器增加了模块散热面积，有利于增强模块散热能力，提升模块可靠性。

附图说明

图1是现有压接型IGBT封装结构示意图；

图2是本实用新型实施例一提供的弹性压接型IGBT封装结构整体示意图一；

图3是本实用新型实施例一提供的弹性压接型IGBT封装结构整体示意图二；

图4是本实用新型实施例一提供的弹性压接型IGBT封装结构剖面图；

图5是本实用新型实施例一提供的弹性压接型IGBT封装结构框架示意图之一；

图6是本实用新型实施例一提供的弹性压接型IGBT封装结构框架示意图之二；

图7是本实用新型实施例一提供的弹性压接型IGBT封装结构安装示意图之一；

图8是本实用新型实施例一提供的弹性压接型IGBT封装结构安装示意图之二。

图中：1、外框；2、发射极板；3、阳极法兰盘；4、阴极法兰盘；5、承压凸起；6、定位孔；7、子模组；8、固定框；101、框架；102、安装槽。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

实施例：

图1为目前常见的一种弹性压接式半导体模块封装结构，模块由外框、发射极板、PCB板、多个并联的子模组组成。子模组由半导体芯片、芯片正面导电体、芯片反面导电体、弹性组件(触电元件、弹簧元件、柱、接触套筒、导电垫片、栅极引线、集电极板、发射极板)以及外框组成，模块工作时通过在集电极板外侧施加压力，弹簧元件发生形变将芯片正反面压紧实现电气导通，同集电极板直接与外界散热器连接，将芯片热量导出，该部分为现有技术内容，在此不再继续赘述。

本实施例提出了一种弹性压接式半导体模块封装结构，请参阅图2-3，包括外框1、阳极法兰盘3、阴极法兰盘4和承压凸起5，阳极法兰盘3位于外框1的底面，二者通过注塑成为一个整体，阴极法兰盘4整体是一个导电电极，中间部分做的比较厚，形成承压凸起5，用来承受外界压力，阴极法兰盘4的边缘处厚度薄于承压凸起5厚度，用于应力缓冲，请结合参阅图4-8，装配时，通过承压凸起5上的定位孔6进行定位，将阴极法兰盘4和阳极法兰盘3通过冷压焊结合在一起，再将各子模组7依次放进外框1，外框1的内侧设置有容置子模组7的框架101，且外框1远离阳极法兰盘3的边缘处开设有安装槽102，当子模组7放入框架101内后，然后在外框1内部灌硅胶，最后将发射极板2胶粘在外框1上并在边缘涂覆密封胶实现模块密封，发射极板2的内侧固定有与框架101和安装槽102尺寸位置相匹配的固定框8，当发射极板2安装完成后，固定框8可嵌于安装槽102内，并与子模组7相贴合，进一步固定子模组7。工作时，在承压凸起5外侧施加压力实现与子模组7集电极电气连接，承压凸起5作为一个大导电体增加了与外界散热器的接触面积，可以有效的提升模块散热效率，提升模块可靠性。

本实施例针对弹性压接模块各子模组发射极与外界直接联通的问题，通过在模块外框设置阳极法兰，同时对应设置阴极法兰，通过冷压焊将法兰密封，使其满足气密性要求；同时承压凸起增加了模块集电极侧散热面积，有利于提高散热效率，经过如上改进，通过将子模组与外界直接联通改为在外框增加法兰进行密封，同时在模块内部灌硅胶，最后在发射极板与外框边缘涂覆密封胶，保证了模块气密性，使得模块可以应用于湿度高以及含有腐蚀性气体的工作环境，同时法兰面作为散热器增加了模块散热面积，有利于增强模块散热能力，提升模块可靠性。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种弹性压接式半导体模块封装结构，其特征是，包括内部可容置子模组的外框，所述外框的一面可拆卸安装有发射极板且另一面密封有法兰盘，所述法兰盘包括固定连接的阴极法兰盘和阳极法兰盘，所述阳极法兰盘位于阴极法兰盘的外围，远离外框一侧的所述阴极法兰盘的表面设置有承压凸起，所述承压凸起于外侧施加压力时与子模组集电极电气连接。

2.根据权利要求1所述的弹性压接式半导体模块封装结构，其特征是，所述承压凸起的表面开设有定位孔。

3.根据权利要求1所述的弹性压接式半导体模块封装结构，其特征是，所述阳极法兰盘和外框通过注塑成为一个整体。

4.根据权利要求1所述的弹性压接式半导体模块封装结构，其特征是，所述阴极法兰盘和阳极法兰盘通过冷压焊结合在一起。

5.根据权利要求1所述的弹性压接式半导体模块封装结构，其特征是，所述发射极板胶粘在外框上，且胶粘处边缘涂覆有密封胶。

6.根据权利要求1所述的弹性压接式半导体模块封装结构，其特征是，所述外框内侧设置有容置子模组的框架，且外框远离阳极法兰盘的边缘处开设有安装槽，所述发射极板的内侧固定有与框架和安装槽尺寸位置相匹配的固定框，且发射极板与外框安装固定后，固定框可嵌于安装槽内并与子模组相贴合。

7.根据权利要求6所述的弹性压接式半导体模块封装结构，其特征是，位于所述框架内的所述子模组间填充有硅胶。

8.根据权利要求1所述的弹性压接式半导体模块封装结构，其特征是，所述阴极法兰盘的边缘处厚度薄于承压凸起厚度。

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