[實(shí)用新型]高絕緣耐壓功率半導(dǎo)體模塊

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201420643402.9
• 申請(qǐng)日: 2014-10-31
• 公開（公告）號(hào): CN204216019U
• 公開（公告）日: 2015-03-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李新安;劉婧;邢雁;王維;孫婭男;楊成標(biāo);周霖;孫偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖北臺(tái)基半導(dǎo)體股份有限公司
• 主分類號(hào): H01L23/10
• 分類號(hào): H01L23/10;H01L23/24;H01L23/367;H01L21/50
• 代理公司: 襄陽嘉琛知識(shí)產(chǎn)權(quán)事務(wù)所 42217
• 代理人: 嚴(yán)崇姚

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于功率半導(dǎo)體模塊制造技術(shù)領(lǐng)域。特別是涉及一種應(yīng)用于電力電子裝置，不僅對(duì)模塊絕緣要求高，而且可滿足高效生產(chǎn)的功率半導(dǎo)體模塊。

背景技術(shù)

目前，功率半導(dǎo)體模塊大都由外殼、散熱底板、電極、芯片、絕緣導(dǎo)熱片、壓塊、壓板、緊固螺釘、門極片和外殼內(nèi)填充的硅凝（橡）膠層構(gòu)成，絕緣耐壓一般在2500V（交流有效值）。隨著環(huán)保節(jié)能設(shè)備的大量應(yīng)用，進(jìn)線電壓不斷提高，有380V、660V、1100V系統(tǒng)，在電機(jī)軟啟動(dòng)、變頻、無功補(bǔ)償設(shè)備制造領(lǐng)域?qū)Π雽?dǎo)體器件的耐壓要求越來越高，功率半導(dǎo)體模塊作為設(shè)備中的關(guān)鍵部件，2200V重復(fù)峰值電壓已不能滿足需求，如果采用模塊串聯(lián)技術(shù)，需要考慮均壓等問題，成本增加，設(shè)備體積增大，所以目前通常采用重復(fù)峰值電壓2500V以上高壓模塊就能很好地解決上述問題，但這種模塊制造技術(shù)芯片與散熱底板之間絕緣強(qiáng)度往往達(dá)不到要求，目前采取的措施：一種方法是增加絕緣導(dǎo)熱層厚度和在關(guān)鍵部位涂抹硅橡膠等絕緣材料來解決，但這種方法熱阻會(huì)增加，通流能力就降低，另外不能保證穩(wěn)定的成品率；另外一種方法是增加底板絕緣薄膜（專利201220273618.1），這種方法雖然能夠增加絕緣電壓，但薄膜定位和安裝非常麻煩，生產(chǎn)效率很低。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的就是針對(duì)上述不足之處而提供一種滿足高效生產(chǎn)的高絕緣耐壓功率半導(dǎo)體模塊，既能夠滿足軟啟動(dòng)、變頻和無功補(bǔ)償?shù)仍O(shè)備中對(duì)功率半導(dǎo)體模塊有高絕緣耐壓的需求，又能提高生產(chǎn)效率。

本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是：一種高絕緣耐壓功率半導(dǎo)體模塊，包括外殼、蓋板、散熱底板、電極、芯片、鋁墊片、絕緣導(dǎo)熱片、壓塊、門極組件、輔助陰極、絕緣板、墊塊、壓板、緊固螺釘、門極片、門極塊和外殼內(nèi)填充的硅凝膠或硅橡膠層，其特征在于：在所述的散熱底板上與芯片對(duì)應(yīng)的部位設(shè)有圓形凸臺(tái)；所述的外殼底部設(shè)有與側(cè)壁連為一體的外殼底面，該外殼底面上設(shè)有與圓形凸臺(tái)對(duì)應(yīng)的圓形通孔，正好套裝在圓形凸臺(tái)上；所述圓形凸臺(tái)的高度大于外殼底面的厚度，且圓形凸臺(tái)直徑小于絕緣導(dǎo)熱片的直徑；在所述的芯片與壓板之間設(shè)有絕緣板；所述的絕緣導(dǎo)熱片、電極下端、芯片和壓塊均位于硅凝膠或硅橡膠層中。

本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案中所述的圓形凸臺(tái)可以是與散熱底板是連為一體的。

本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案中所述的圓形凸臺(tái)還可以是加裝在散熱底板上的鋁墊片。

本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案中所述的外殼、絕緣板為PBT材質(zhì)或PPS材質(zhì)的外殼、絕緣板。

本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案中所述的絕緣導(dǎo)熱片的直徑等于電極下端與芯片接觸部位的直徑。

本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案中所述的絕緣導(dǎo)熱片為Be₂O₃/Al₂O₃/AlN/DBC材質(zhì)的絕緣導(dǎo)熱片。

本實(shí)用新型技術(shù)解決方案中所述的芯片為用于電力電子功率裝置的晶閘管或整流管芯片。

本實(shí)用新型由于在現(xiàn)有功率半導(dǎo)體模塊的基礎(chǔ)上，在散熱底板上與芯片對(duì)應(yīng)的部位設(shè)有圓形凸臺(tái)，外殼底部開有圓孔，正好套在凸臺(tái)上，在圓形凸臺(tái)周圍的散熱底板表面上設(shè)有外殼底面，該圓形凸臺(tái)的高度大于外殼底面厚度，圓形凸臺(tái)直徑小于絕緣導(dǎo)熱片的直徑，在芯片與壓板之間設(shè)有絕緣板，絕緣導(dǎo)熱片、電極下端、芯片和壓塊均位于硅凝膠或硅橡膠層中，因而在無需增加絕緣導(dǎo)熱層厚度或在關(guān)鍵部位涂抹硅橡膠材料，也不需要貼絕緣膜，即可使電極與散熱底板之間的絕緣耐壓≥4500V，可制造滿足不同電壓等級(jí)的單管、串聯(lián)、共陽極或共陰極模塊。本實(shí)用新型可以采用任何電壓等級(jí)的晶閘管或整流管芯片，主要目的在于提高模塊的絕緣耐壓的同時(shí)，提高生產(chǎn)效率，采取本技術(shù)后，在保證絕緣導(dǎo)熱片不被壓破的情況下，可以適當(dāng)減薄絕緣導(dǎo)熱層厚度以減小熱阻并提高通流能力，也不需要底板絕緣膜，安裝方便高效。本實(shí)用新型具有使功率半導(dǎo)體模塊絕緣耐壓達(dá)到4500V以上，能夠滿足軟啟動(dòng)、變頻和無功補(bǔ)償?shù)仍O(shè)備中對(duì)模塊有高絕緣耐壓需求，并且滿足高效生產(chǎn)的特點(diǎn)。本實(shí)用新型主要用于有高絕緣要求的電力電子裝置中的功率半導(dǎo)體模塊的批量高效生產(chǎn)。

附圖說明

為了更清楚說明本實(shí)用新型技術(shù)方案，下面對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡要介紹。顯然，下面描述的附圖僅僅是本發(fā)明一些實(shí)施例，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它附圖。

圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)的縱剖面構(gòu)造圖。

圖2是本實(shí)用新型散熱底板的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是圖2的俯視圖。