[发明专利]一种集成功率半导体功率模块

说明书

技术领域：

本发明所涉用于电焊机、变频器、伺服机、工业电源中的功率模块，特别是一种集成功率半导体模块，该种模块根据不同的应用需求，选择相应的端子数目及位置，实现所需电路拓扑。

背景技术：

电焊机、变频器、伺服机、工业电源的尺寸都在向小型化发展，其内部通常使用绝缘栅双极性晶体管模块逆变输出，因而现有的一单元、两单元绝缘栅双极性晶体管模块封装形式，由于体积过大，集成度低、功能少和安装繁琐，已不适合在所述的产品上使用。

发明内容：

本发明的目的是提供了一种体积小、低杂散电感、散热性好、可靠性高、集成度高、内部可实现多种电路拓扑的功率模块。

本发明要解决的是现有一单元、两单元绝缘栅双极性晶体管模块体积过大，集成度低、功能少和安装繁琐的问题。

本发明的技术方案是：它包括导热底板、绝缘金属基板、功率半导体芯片、温度传感器、金属插针端子、外框、盖板和金属卡环；所述导热底板焊接面和绝缘金属基板通过钎焊结合；所述绝缘金属基板和功率半导体芯片通过钎焊结合；所述绝缘金属基板和温度传感器通过钎焊结合；所述外框密封于导热底板焊接面上，金属卡环、外框、导热基板紧密配合，所述金属插针端子底部为双层金属结构，金属插针端子针身嵌在外框卡槽内；所述绝缘金属基板、功率半导体芯片、温度传感器及金属插针端子间通过铝线键合连接实现电路拓扑结构；所述盖板边缘留有金属插针端子引出口，盖板和外框紧密配合。

导热底板的背面、即导热底板非焊接面凸起成平面光滑的类球面结构，球面的平整度在0.08mm以内；导热底板四个侧边设有卡口。导热底板是用高导热率、低膨胀系数材料做成，所用的材料包括铜或铝碳化硅材料；导热底板的表面为电镀处理表面，焊料在其处理后的表面的润湿面积大于90％。

绝缘金属基板中间层为陶瓷层，上层和下层为金属层，上下二层金属层之间必须保证绝缘；表面的金属层根据需要电镀，焊料在其处理后的表面的润湿面积大于90％。

温度传感器安装于发热量最大的功率芯片附近，以保证能监测到模块内部最高温度；温度传感器监测温度的最高值须大于模块内部功率芯片的最高温度。

金属插针端子露出壳体的顶端部分定制需要的形状，包括U型或一字型，金属插针端子的表面电镀处理的表面；金属插针端子底部的键合部分为双层金属结构；所述的金属插针端子用高导电率材料制作。

外框为注塑外框，盖板为注塑盖板；所述注塑外框的CTI值大于225；外框内表面同一直线上的金属插针端子的卡槽，间距相同，金属插针端子与外框上的卡槽紧密贴合。外框底部有安装卡扣，与导热底板的四个侧面相匹配，外框上部有固定卡扣和高台螺丝孔，固定卡扣与盖板边缘的卡口相匹配；外框底部为用于密封胶装填的多槽结构。盖板两个窄边上设有固定卡口；盖板边缘设有金属插针端子引出孔，引出孔数目与外框内表面的金属插针端子卡槽的数目相同、引出孔位置与卡槽相匹配。

金属卡环表面为电镀处理表面；所述的铝线外部有绝缘层完全覆盖。

本发明的优点是：体积小、集成度高，内部可以封装多个绝缘栅双极性晶体管单元，并可以附加整流、制动、温度监控等功能；且由于所有控制端子及功率端子都使用金属插针端子引出，可以直接与驱动板通过钎焊结合在一起，方便连接。

附图说明：

图1是本发明的整体结构示意图(窄体)。

图2是本发明的正面横截面结构示意图(窄体)。

图3是本发明的侧面横截面结构示意图(窄体)。

图4是整流加制动加六单元外壳示意图(窄体)。

图5是六单元外壳示意图(窄体)。

图6是本发明的外壳背面示意图(窄体)。

图7是本发明的外壳侧面横截面结构示意图(窄体)。

图8是本发明的导热基板示意图(窄体)。

图9是本发明的一字型金属插针端子结构示意图。

图10是本发明的U字型金属插针端子结构示意图。

图11是整流加制动加六单元外壳示意图(宽体)。

图12是六单元外壳示意图(宽体)。

具体实施方式：

下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

实施实例1