[實用新型]一種緊湊型功率模塊

無效

• 申請號: 201020589827.8
• 申請日: 2010-11-04
• 公開（公告）號: CN201845769U
• 公開（公告）日: 2011-05-25
• 發明（設計）人: 劉志宏;姚禮軍;呂鎮;金曉行
• 申請（專利權）人: 嘉興斯達微電子有限公司
• 主分類號: H01L25/00
• 分類號: H01L25/00;H01L23/04;H01L23/48
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 沈志良

技術領域

本實用新型涉及一種功率模塊，具體地說是一種緊湊型功率模塊。

背景技術

功率半導體模塊主要應用于電能轉換的應用場合，如：電機驅動、電源、輸變電等，功率半導體模塊包括：IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)、功率MOSFET(場效應晶體管)、晶閘管以及功率二極管等，功率半導體模塊是將以上功率半導體芯片封裝成各種電路基本單元，應用于電力電子系統功率回路。目前電力電子行業使用量最大的IGBT封裝仍然采用的是34mm、62mm寬度的封裝結構，模塊內部集成的電路結構主要為半橋電路、斬波電路等，但是該模塊結構具有30mm高度，這種類型的功率模塊功率密度不高。此外，由于該傳統類型功率模塊的高度為30mm，其內部功率回路的寄生電感較大，無法適應某些應用領域對高功率密度和低寄生電感的要求。

發明內容

本實用新型的目的是設計出一種緊湊型功率模塊。

本實用新型要解決的是現有功率模塊高度高導致的內部功率回路寄生電感較大和功率密度不高的問題。

本實用新型的技術方案是：它包括銅散熱基板、殼體，封裝于殼體內的電路結構，殼體包括外殼和蓋于外殼上的外蓋，電路結構包括功率端子、信號端子、絕緣陶瓷基板、IGBT芯片、二極管芯片；絕緣陶瓷基板通過高溫回流焊接到銅散熱基板上，在絕緣陶瓷基板上焊接有功率二極管芯片和IGBT芯片IGBT芯片、二極管芯片相互之間，通過鋁線連接起來，至少3個功率端子焊接在絕緣陶瓷基板對應位置上；殼體高度為15-18mm，最佳為17mm，所述的模塊殼體高度是指銅散熱基板底部到功率端子頂部的高度；功率端子露出模塊外蓋部分折成需要的角度。

本實用新型的優點是：本實用新型和功率端子可折成需要的角度，所以功率模塊的總高度可以做到15-18mm，相較于傳統的30mm高度的功率模塊，總高度減小了近一半，這樣在功率模塊內部可以減小功率墩子的高度，體現在功率模塊性能上就是減小了功率模塊的功率回路寄生電感，在功率模塊的高頻應用中可以減小功率半導體器件關斷時的電壓過沖，有利于提高功率半導體模塊的可靠性，是在傳統封裝系列結構上的改進。

附圖說明

圖1為半橋功率模塊外形結構示意圖。

圖2為半橋功率模塊內部結構示意圖。

圖3為全橋功率模塊外形結構示意圖。

圖4為全橋功率模塊內部結構示意圖。

圖5為三電平功率模塊外形結構示意圖。

圖6為三電平功率模塊內部結構示意圖。

圖7為半橋電路原理圖。

圖8為全橋電路原理圖。

圖9為三電平電路原理圖。

圖10為功率模塊高度示意圖。

圖11為功率端子的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖及實施例對本實用新型作進一步的說明。

如圖所示，本實用新型包括銅散熱基板5、殼體，封裝于殼體內的電路結構。殼體包括外殼3和蓋于外殼3上的外蓋1(或11、或14)，電路結構包括功率端子4、信號端子2、絕緣陶瓷基板7、IGBT芯片9(或13)、二極管芯片芯片6(或12)。絕緣陶瓷基板7通過高溫回流焊接到銅散熱基板5上，在絕緣陶瓷基板7上焊接有IGBT9(或13)和功率二極管6(或12)芯片，IGBT芯片9(或13)、功率二極管6(或12)與絕緣陶瓷基板7上刻蝕的電路結構連接起來，并通過鋁線將IGBT芯片9(或13)、二極管芯片6(或12)相互之間連接起來。至少3個功率端子4焊接在絕緣陶瓷基板7的對應位置上。殼體高度D為15-18mm，最佳為17mm(如圖10所示)。所述的模塊殼體高度是指銅散熱基板5底部到功率端子4頂部的高度。功率端子4露出模塊外蓋部分折成90度，在外蓋1對應功率端子折彎后的安裝孔處嵌有安裝螺母。這樣模塊的用戶可以將外部電路與該功率端子4通過螺絲緊固的方式連接在一起。

絕緣陶瓷基板7上焊接有信號引線8，信號引線8另一端焊接在對應的信號端子2上并引出到模塊外部。注塑外殼3通過環氧密封膠與銅散熱基板5的外側部分粘結在一起。模塊內部灌有硅凝膠，固化后對模塊內部的功率芯片提供保護作用，避免來自外界環境的污染。外蓋1(或11或14)和外殼3之間通過螺絲緊固一起。模塊內部封裝的電路結構包括半橋電路結構或全橋電路結構、或三電平電路結構。

功率端子4的底部為U型結構(如圖11所示)。該U型結構不但有利于底部焊接部位的緩沖，而且有利于減小功率端子的高度，從而減小模塊的整體高度。

半橋模塊的電路原理圖見圖7，外形見圖1，它有3個功率端子4引出到模塊外部，模塊內部封裝成半橋電路結構。