CN219106130U - 一种可控硅模块与电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请提出一种可控硅模块与电子设备，涉及半导体封装技术领域。该控硅模块包括第一可控硅组件、第二可控硅组件、第一过桥、第二过桥、热沉底板、外壳、控制端导线以及主电流导线，第一可控硅组件与第二可控硅组件间隔的设置于热沉底板上，第一过桥的两端分别与第一可控硅组件的阴极、第二可控硅组件的阳极电连接，第二过桥的两端分别与第一可控硅组件的阳极、第二可控硅组件的阴极电连接，外壳套设于第一可控硅组件、第二可控硅组件、第一过桥、第二过桥以及热沉底板外；外壳上还设置控制极引出端与主电流引出端。本申请提供具有降低了安装成本，同时增加了可控硅模块的输入与输出端的电气间隙的优点。

Description

一种可控硅模块与电子设备

技术领域

本申请涉及半导体封装技术领域，具体而言，涉及一种可控硅模块与电子设备。

背景技术

单向可控硅能在高电压、大电流条件下工作，具有耐压高、容量大、体积小等特点，广泛应用于交流电机控制、各种整流电源、工业加热控制、调光、无触点开关、电机软启动、静止无功补偿、电焊机、变频器以及UPS电源(Uninterruptible Power Supply，不间断电源)等应用领域。

在单向可控硅的诸多应用中，以两只单向晶闸管反并联作为调压及开关为主。而当前的大功率可控硅模块以两个可控硅芯片形成串联模式，在实际应用中需要在可控硅的端子上安装一个连接片形成两个可控硅的反并联电路。

然而，该应用方式缩短了输入与输出端的电气间隙，同时增加了装配难度、装配成本以及材料成本。

综上，现有的可控硅模块具有成本高、输入与输出端的电气间隙小的问题。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种可控硅模块与电子设备，以解决现有技术中存在的可控硅模块成本高、输入与输出端的电气间隙小的问题。

为了实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案如下：

一方面，本申请实施例提供了一种可控硅模块，所述可控硅模块包括第一可控硅组件、第二可控硅组件、第一过桥、第二过桥、热沉底板、外壳、控制端导线以及主电流导线，所述第一可控硅组件与所述第二可控硅组件间隔的设置于所述热沉底板上，所述第一过桥的两端分别与所述第一可控硅组件的阴极、所述第二可控硅组件的阳极电连接，所述第二过桥的两端分别与所述第一可控硅组件的阳极、所述第二可控硅组件的阴极电连接，所述外壳套设于所述第一可控硅组件、所述第二可控硅组件、所述第一过桥、所述第二过桥以及所述热沉底板外；

所述外壳上还设置控制极引出端与主电流引出端，所述控制端导线的一端与所述第一可控硅组件、所述第二可控硅组件连接，另一端与所述控制极引出端连接；所述主电流导线的一端与所述第一可控硅组件、所述第二可控硅组件连接，另一端与所述主电流引出端连接。

可选地，所述第一过桥与所述第二过桥均设置为弯折形。

可选地，所述第一过桥与所述第二过桥设置为中心对称结构。

可选地，所述第一可控硅组件包括第一陶瓷覆铜片、第一可控硅芯片以及第一电极片，所述第二可控硅组件包括第二陶瓷覆铜片、第二可控硅芯片以及第二电极片，所述第一陶瓷覆铜片与所述第二陶瓷覆铜片间隔地设置于所述热沉底板上；

所述第一可控硅芯片的阳极与所述第一陶瓷覆铜片电连接，所述第一可控硅芯片的阴极与所述第一电极片电连接；

所述第二可控硅芯片的阳极与所述第二陶瓷覆铜片电连接，所述第二可控硅芯片的阴极与所述第二电极片电连接；

所述第一过桥的一端与所述第一电极片电连接，所述第一过桥的另一端与所述第二陶瓷覆铜片电连接；

所述第二过桥的一端与所述第二电极片电连接，所述第二过桥的另一端与所述第一陶瓷覆铜片电连接。

可选地，所述控制端导线包括第一控制端导线、第二控制端导线、第三控制端导线以及第四控制端导线，所述主电流导线包括第一主电流导线与第二主电流导线，

所述控制极引出端包括四个，所述主电流引出端包括两个；所述第一控制端导线的一端与所述第一可控硅芯片的控制端电连接，所述第二控制端导线的一端与所述第一电极片电连接，所述第三控制端导线的一端与所述第二可控硅芯片的控制端电连接，所述第四控制端导线的一端与所述第二电极片电连接，所述第一控制端导线、所述第二控制端导线、所述第三控制端导线以及所述第四控制端导线的另一端分别与四个所述控制极引出端电连接；

所述第一主电流导线的一端与所述第一陶瓷覆铜片电连接，所述第二主电流导线的一端与所述第二陶瓷覆铜片电连接。

可选地，所述第一控制端导线的一端穿过所述第一电极片并与所述第一可控硅芯片的控制端电连接；所述第三控制端导线的一端穿过所述第二电极片并与所述第一可控硅芯片的控制端电连接。

可选地，所述主电流引出端包括两个，且两个所述主电流引出端分别位于所述第一可控硅组件与所述第二可控硅组件的正上方。

可选地，所述外壳内还填充有硅凝胶。

可选地，所述可控硅模块还包括螺丝，所述螺丝与所述控制极引出端连接，并用于外接引线。

另一方面，本申请实施例还提供了一种电子设备，所述电子设备包括上述的可控硅模块。

相对于现有技术，本申请具有以下有益效果：

本申请提供了一种可控硅模块与电子设备，该控硅模块包括第一可控硅组件、第二可控硅组件、第一过桥、第二过桥、热沉底板、外壳、控制端导线以及主电流导线，第一可控硅组件与第二可控硅组件间隔的设置于热沉底板上，第一过桥的两端分别与第一可控硅组件的阴极、第二可控硅组件的阳极电连接，第二过桥的两端分别与第一可控硅组件的阳极、第二可控硅组件的阴极电连接，外壳套设于第一可控硅组件、第二可控硅组件、第一过桥、第二过桥以及热沉底板外；外壳上还设置控制极引出端与主电流引出端，控制端导线的一端与第一可控硅组件、第二可控硅组件连接，另一端与控制极引出端连接；主电流导线的一端与第一可控硅组件、第二可控硅组件连接，另一端与主电流引出端连接。由于本申请中，通过可控硅模块内部的第一过桥与第二过桥实现可控硅组件的反并联，进而无须在可控硅端子上安装连接片，降低了安装成本，同时增加了可控硅模块的输入与输出端的电气间隙。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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，还可以根据这些附图获得其它相关的附图。

图1为现有技术中的可控硅模块封装后的结构示意图。

图2为本申请实施例提供的可控硅模块封装后的结构示意图。

图3为本申请实施例提供的可控硅模块的另一种结构示意图。

图中：

100-可控硅模块；110-热沉底板；120-第一可控硅组件；121-第一陶瓷覆铜片；122-第一可控硅芯片；123-第一电极片；130-第二可控硅组件；131-第二陶瓷覆铜片；132-第二可控硅芯片；133-第二电极片；140-第一过桥；150-第二过桥；161-第一控制端导线；162-第二控制端导线；163-第三控制端导线；164-第四控制端导线；171-第一主电流导线；172-第二主电流导线；180-外壳；181-控制极引出端；182-主电流引出端。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

正如背景技术中所述，现有技术中的可控硅模块一般存在成本高、输入与输出端的电气间隙小的问题。

如图1所示，为现有技术中可控硅模块的封装结构示意图，如图所示，当采用反并联结构时，需要在端子1与端子2之间设置连接片4，使端子1与端子2之间形成电连接，同时，端子1与端子2均需要使用螺丝进行固定，因此成本较高。其中，如图所示，本申请所述的反并联结构，指两只晶闸管反向并联，即晶闸管1的阳极与晶闸管2的阴极电连接，晶闸管2的阳极与晶闸管1的阴极电连接，并形成并联。

同时，当端子1与端子2作为输入端，端子3作为输出端时，则输入与输出端的电气间隙即为端子2与端子3之间的间距，其间距相对较小。

有鉴于此，本申请提供了一种可控硅模块，通过在可控硅模块内部设置第一过桥与第二过桥的方式，达到降低成本与增加、输入与输出端的电气间隙的效果。

下面对本申请提供的可控硅模块进行示例性说明：

作为一种实现方式，请参阅图2与图3，可控硅模块100包括第一可控硅组件120、第二可控硅组件130、第一过桥140、第二过桥150、热沉底板110、外壳180、控制端导线以及主电流导线，第一可控硅组件120与第二可控硅组件130间隔的设置于热沉底板110上，第一过桥140的两端分别与第一可控硅组件120的阴极、第二可控硅组件130的阳极电连接，第二过桥150的两端分别与第一可控硅组件120的阳极、第二可控硅组件130的阴极电连接，外壳180套设于第一可控硅组件120、第二可控硅组件130、第一过桥140、第二过桥150以及热沉底板110外；外壳180上还设置控制极引出端181与主电流引出端182，控制端导线的一端与第一可控硅组件120、第二可控硅组件130连接，另一端与控制极引出端181连接；主电流导线的一端与第一可控硅组件120、第二可控硅组件130连接，另一端与主电流引出端182连接。

由于本申请中，在可控硅模块100的内部设置了第一过桥140与第二过桥150，且通过第一过桥140与第二过桥150实现了第一可控硅组件120与第二可控硅组件130的反并联，因此，在端口处无须设置连接片，进而也无须利用螺丝固定2个端子，降低了成本。同时，第一可控硅组件120与第二可控硅组件130对应的输入与输出端可以设置得更远，增大了电气间隙。

如图3所示，在一种实现方式中，第一可控硅组件120包括第一陶瓷覆铜片121、第一可控硅芯片122以及第一电极片123，第二可控硅组件包括第二陶瓷覆铜片131、第二可控硅芯片132以及第二电极片133，第一陶瓷覆铜片121与第二陶瓷覆铜片131间隔地设置于热沉底板110上；第一可控硅芯片122的阳极与第一陶瓷覆铜片121电连接，第一可控硅芯片122的阴极与第一电极片123电连接；第二可控硅芯片132的阳极与第二陶瓷覆铜片131电连接，第二可控硅芯片132的阴极与第二电极片133电连接；第一过桥140的一端与第一电极片123电连接，第一过桥140的另一端与第二陶瓷覆铜片131电连接；第二过桥150的一端与第二电极片133电连接，第二过桥150的另一端与第一陶瓷覆铜片121电连接。

其中，热沉底板110用于散热，第一陶瓷覆铜片121与第二陶瓷覆铜片131的底面与热沉底板110形成良好接触，并具备相应的导热功能，第一陶瓷覆铜片121与第二陶瓷覆铜片131的表面粉分别与第一可控硅芯片122、第二可控硅芯片132连接，且第一可控硅芯片122与第二可控硅芯片132即为上述的单向晶闸管。

通过第一过桥140与第二过桥150与第一可控硅芯片122、第二可控硅芯片132的连接，实现了第一可控硅芯片122与第二可控硅芯片132在外壳180内部实现反并联。其中，为了保证连接的稳定性，第一过桥140与第二过桥150均设置为弯折形，并且，第一过桥140与第二过桥150还可以弯折多次，在此不做限定。

并且，为了简化工艺，第一过桥140与所述第二过桥150设置为中心对称结构，使得在制作第一过桥140与第二过桥150时，更加便于制作。

同时，本申请中，对现有的可控硅模块100的整体结构改动相对较小，其外壳180还可以在现有的模块中使用，也可以适配于本申请提供的可控硅模块100，使得无需制备新的模具，节省了制作成本。

由于第一可控硅芯片122与第二可控硅芯片132通过第一过桥140与第二过桥150实现反并联，第一可控硅芯片122与第二可控硅芯片132的距离可设置相对较远。再次技术上，当外壳180沿用现有技术中的外壳180时，其输入/输出端子可以分别设为端子A与端子C，进而可以提升输入与输出端的电气间隙。

并且，在一种实现方式中，可控硅模块100还包括螺丝，螺丝与控制极引出端181连接，并用于外接引线。在此基础上，相比与现有技术中，在每个端子上均需要的设置与螺丝，本申请中，可以只在两个端子上设置螺丝，因此在减少了连接片的基础上，还减少了一个螺丝，降低了成本，同时减轻了可控硅模块100的重量。

作为一种实现方式，控制端导线包括第一控制端导线161、第二控制端导线162、第三控制端导线163以及第四控制端导线164，主电流导线包括第一主电流导线171与第二主电流导线172，控制极引出端181包括四个，主电流引出端182包括两个；第一控制端导线161的一端与第一可控硅芯片122的控制端电连接，第二控制端导线162的一端与第一电极片123电连接，第三控制端导线163的一端与第二可控硅芯片132的控制端电连接，第四控制端导线164的一端与第二电极片133电连接，第一控制端导线161、第二控制端导线162、第三控制端导线163以及第四控制端导线164的另一端分别与四个控制极引出端181电连接；第一主电流导线171的一端与第一陶瓷覆铜片121电连接，第二主电流导线172的一端与第二陶瓷覆铜片131电连接。

其中，为了布局更加方便，本申请采用垂直结构布局，其中，两个主电流引出端182分别位于第一可控硅组件120与第二可控硅组件130的正上方。当主电流引出端与主电流导线进行连接时，其均采用垂直布线连接。

作为一种实现方式，第一控制端导线161的一端穿过第一电极片123并与第一可控硅芯片122的控制端电连接；第三控制端导线163的一端穿过第二电极片133并与第一可控硅芯片122的控制端电连接。

并且，为了保护第一可控硅芯片122与第二可控硅芯片132间电压隔离，外壳180内还填充有硅凝胶。

本申请提供的可控硅模块100可以通过以下工艺制作而成：

首先，从下到上依次连接热沉底板110、第一陶瓷覆铜片121、第二陶瓷覆铜片131、第一可控硅芯片122、第二可控硅芯片132、第一电极片123以及第二电极片133；同时，装配于第一陶瓷覆铜片121正面的第一主电流导线171与装配于第二陶瓷覆铜片131正面的第二主电流导线172、装配于第一可控硅芯片122的第一控制端导线161与第二控制端导线162，装配于第二可控硅芯片132的第三控制端导线163与第四的控制端导线，同时把第一过桥140、第二过桥150的两端分别与第一陶瓷覆铜片121、第二陶瓷覆铜片131、第一电极片123以及第二电极片133进行连接，实现第一可控硅芯片122与第二可控硅芯片132的反并联，用治具装夹，并完成焊接。

其中，焊接方式可以为银烧结焊料、可以为Pb_92.5Sn₅Ag_2.5焊料，也可以采用Sn_96.5Ag₃Cu_0.5焊料，在此不做限定。优选的，本方案选用Pb_92.5Sn₅Ag_2.5焊料，并使用回流焊炉进行焊接；

把第一控制端导线161、第二控制端导线162、第三控制端导线163以及第四控制端导线164的另一端与四个控制极引出端181连接；接着把外壳180安装于完成烧结的热沉底板110上，并注入相应量的硅凝胶并固化。优选地，硅凝胶覆盖住第一可控硅芯片122、第二可控硅芯片132、第一电极片123、第二电极片133、第一过桥140以及第二过桥150，接着将引出端子引脚折弯，并将可控硅模块100测试出厂。

基于上述实现方式，本申请实施例还提供了一种电子设备，该电子设备包括上述的可控硅模块100。

综上所述，本申请提供了一种可控硅模块与电子设备，该可控硅模块包括第一可控硅组件、第二可控硅组件、第一过桥、第二过桥、热沉底板、外壳、控制端导线以及主电流导线，第一可控硅组件与第二可控硅组件间隔的设置于热沉底板上，第一过桥的两端分别与第一可控硅组件的阴极、第二可控硅组件的阳极电连接，第二过桥的两端分别与第一可控硅组件的阳极、第二可控硅组件的阴极电连接，外壳套设于第一可控硅组件、第二可控硅组件、第一过桥、第二过桥以及热沉底板外；外壳上还设置控制极引出端与主电流引出端，控制端导线的一端与第一可控硅组件、第二可控硅组件连接，另一端与控制极引出端连接；主电流导线的一端与第一可控硅组件、第二可控硅组件连接，另一端与主电流引出端连接。由于本申请中，通过可控硅模块内部的第一过桥与第二过桥实现可控硅组件的反并联，进而无须在可控硅端子上安装连接片，降低了安装成本，同时增加了可控硅模块的输入与输出端的电气间隙。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本申请。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本申请内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (10)

1.一种可控硅模块，其特征在于，所述可控硅模块包括第一可控硅组件、第二可控硅组件、第一过桥、第二过桥、热沉底板、外壳、控制端导线以及主电流导线，所述第一可控硅组件与所述第二可控硅组件间隔的设置于所述热沉底板上，所述第一过桥的两端分别与所述第一可控硅组件的阴极、所述第二可控硅组件的阳极电连接，所述第二过桥的两端分别与所述第一可控硅组件的阳极、所述第二可控硅组件的阴极电连接，所述外壳套设于所述第一可控硅组件、所述第二可控硅组件、所述第一过桥、所述第二过桥以及所述热沉底板外；

所述外壳上还设置控制极引出端与主电流引出端，所述控制端导线的一端与所述第一可控硅组件、所述第二可控硅组件连接，另一端与所述控制极引出端连接；所述主电流导线的一端与所述第一可控硅组件、所述第二可控硅组件连接，另一端与所述主电流引出端连接。

2.如权利要求1所述的可控硅模块，其特征在于，所述第一过桥与所述第二过桥均设置为弯折形。

3.如权利要求1所述的可控硅模块，其特征在于，所述第一过桥与所述第二过桥设置为中心对称结构。

4.如权利要求1所述的可控硅模块，其特征在于，所述第一可控硅组件包括第一陶瓷覆铜片、第一可控硅芯片以及第一电极片，所述第二可控硅组件包括第二陶瓷覆铜片、第二可控硅芯片以及第二电极片，所述第一陶瓷覆铜片与所述第二陶瓷覆铜片间隔地设置于所述热沉底板上；

所述第一可控硅芯片的阳极与所述第一陶瓷覆铜片电连接，所述第一可控硅芯片的阴极与所述第一电极片电连接；

所述第二可控硅芯片的阳极与所述第二陶瓷覆铜片电连接，所述第二可控硅芯片的阴极与所述第二电极片电连接；

所述第一过桥的一端与所述第一电极片电连接，所述第一过桥的另一端与所述第二陶瓷覆铜片电连接；

所述第二过桥的一端与所述第二电极片电连接，所述第二过桥的另一端与所述第一陶瓷覆铜片电连接。

5.如权利要求4所述的可控硅模块，其特征在于，所述控制端导线包括第一控制端导线、第二控制端导线、第三控制端导线以及第四控制端导线，所述主电流导线包括第一主电流导线与第二主电流导线，

所述控制极引出端包括四个，所述主电流引出端包括两个；所述第一控制端导线的一端与所述第一可控硅芯片的控制端电连接，所述第二控制端导线的一端与所述第一电极片电连接，所述第三控制端导线的一端与所述第二可控硅芯片的控制端电连接，所述第四控制端导线的一端与所述第二电极片电连接，所述第一控制端导线、所述第二控制端导线、所述第三控制端导线以及所述第四控制端导线的另一端分别与四个所述控制极引出端电连接；

所述第一主电流导线的一端与所述第一陶瓷覆铜片电连接，所述第二主电流导线的一端与所述第二陶瓷覆铜片电连接。

6.如权利要求5所述的可控硅模块，其特征在于，所述第一控制端导线的一端穿过所述第一电极片并与所述第一可控硅芯片的控制端电连接；所述第三控制端导线的一端穿过所述第二电极片并与所述第一可控硅芯片的控制端电连接。

7.如权利要求1所述的可控硅模块，其特征在于，所述主电流引出端包括两个，且两个所述主电流引出端分别位于所述第一可控硅组件与所述第二可控硅组件的正上方。

8.如权利要求1所述的可控硅模块，其特征在于，所述外壳内还填充有硅凝胶。

9.如权利要求1所述的可控硅模块，其特征在于，所述可控硅模块还包括螺丝，所述螺丝与所述控制极引出端连接，并用于外接引线。

10.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括如权利要求1至9任一项所述的可控硅模块。

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