[发明专利]超声波焊接机专用超大功率整流电力电子器件模块

说明书

技术领域

本发明涉及一种三相整流电力电子器件模块，尤其涉及与超声波焊接机配套使用的专用三相整流电力电子器件模块。

背景技术

目前超声波焊接机所使用的三相整流电力电子器件模块的额定电流都在1000A以下，随着特种超声波焊接机的发展，迫切需要超大功率的三相整流电力电子器件模块，这就要大幅度提高其额定电流，然而目前电流大于1000A的大功率和3000A以上的超大功率三相整流模块的产品质量还很不稳定，严格地讲，现有的超大功率三相整流模块还不能满足超声波焊机的设计需要。现有1000A以下三相整流模块都包括六只硅二极管，它们按三相整流电路连接，即分成三组，二只串联后，再由三个二极管的阴极并联后得直流电源的正极，另三个二极管的阳极并联得直流电源的负极。每个硅二极管由紫铜底板、绝缘板、电极片、保护层钼片、硅芯片和导体组成，硅芯片、保护层钼片、电极片、绝缘板和铜质散热板之间均通过银锡烧结成一体，硅芯片和绝缘板之间通过整体的铜片导体刚性相连，绝缘板为氧化铍，氧化铍不仅具有很强的毒性，长期接触对人体会造成伤害，而且它的膨胀系数与硅芯片相差很大，将氧化铍与硅芯片用刚性的导体通过焊接方式连接起来，当通入大电流受热后其变形量很大，极易拉损硅芯片，造成电压击穿，为了克服这一不足，人们特意在氧化铍上表面增设了能减少绝缘板受热变形量的保护层钼片，即使如此，能够增加的电流量有限，当通过的电流增加到1000A以上时，保护层钼片则不起作用，这种结构的三相整流电力电器件模块无法实现向大电流方向发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超声波焊接机专用超大功率整流电力电子器件模块。

本发明所述超声波焊接机专用超大功率整流电力电子器件模块，它包括紫铜底板、氮化铝陶瓷覆铜板、由六只超快恢复二极管芯片连接成的三相桥式整流电路、三只交流接线柱、二只直流接线柱、内部电极、铜丝线索、硅胶层、环氧树脂层和塑料外壳，所述氮化铝陶瓷覆铜板为三层复合结构，它由银铜合金层、氮化铝绝缘层和铜铝合金层复合而成，超快恢复二极管芯片的上端面通过铜丝线索与氮化铝陶瓷覆铜板上的银铜合金层通过银锡烧结方式固定连接，在超快恢复二极管芯片的下端面依次设有保护层钼片和电极片，三者通过银锡烧结方式固定在氮化铝陶瓷覆铜板上的银铜合金层上，氮化铝陶瓷覆铜板的铜铝合金层通过银锡烧结方式固定在紫铜底板上，在紫铜底板的下面设有网状散热结构。

由于将绝缘层由原来的氧化铍绝缘层改为由铜银合金层、氮化铝绝缘层和铜铝合金层组成的复合板材，其中，铜银合金层和铜铝合金层既具有优异的导电散热性能，又具有良好的焊接性能，而氮化铝是优异的绝缘层，它不仅具有优异的绝缘性能，而且无毒性，对人体不会产生任何伤害，它还具有传热导热快，热膨胀系数小，当通入大电流受热后其变形量较小；用紫铜线索取代整体式铜质导体，彻底消除硅芯片拉损现象，在底部增设网状散热结构更利于散热，且能减少紫铜用量，它的极限电流可达到3500A，能够满足超大焊机的需要。

附图说明：

图1、图2为三相整流电力电子器件模块的结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为六只超快恢复二极管芯片的三相整流电路图；

图4为超快恢复二极管芯片的连接结构示意图；

图中：1-紫铜底板；2-氮化铝陶瓷覆铜板；3-超快恢复二极管芯片；4-交流接线柱；5-直流接线柱；6-内部电极；7-铜丝线索；8-硅胶层；9-环氧树脂层；10-塑料外壳；11-保护层钼片；12-电极片；21-银铜合金层；22-氮化铝绝缘层；23-铜铝合金层。

具体实施方式：

下面结合附图说明本发明的具体实施方式：

本发明所述超声波焊接机专用超大功率整流电力电子器件模块，如图1～图4所示，它包括紫铜底板1、氮化铝陶瓷覆铜板2、由六只超快恢复二极管芯片3连接成的三相桥式整流电路、三只交流接线柱4、二只直流接线柱5、内部电极6、铜丝线索7、硅胶层8、环氧树脂层9和塑料外壳10，所述氮化铝陶瓷覆铜板2为三层复合结构，它由银铜合金层21、氮化铝绝缘层22和铜铝合金层23复合而成，超快恢复二极管芯片3的上端面通过铜丝线索7与氮化铝陶瓷覆铜板2上的银铜合金层21通过银锡烧结方式固定连接，在超快恢复二极管芯片3的下端面依次设有保护层钼片11和电极片12，三者通过银锡烧结方式固定在氮化铝陶瓷覆铜板2上的银铜合金层21上，氮化铝陶瓷覆铜板2的铜铝合金层23通过银锡烧结方式固定在紫铜底板1上，在紫铜底板1的下面设有网状散热结构。