[实用新型]一种电力半导体压接式绝缘型模块

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种电力半导体压接式绝缘型模块。

背景技术

电力半导体模块有焊接式和压接式两大类，同时又各有绝缘型和非绝缘型两种，而本实用新型是针对压接式绝缘型的。

图1示出了普通的压接模块的内部结构示意图，它是将电力半导体芯片（整流管、晶闸管、GTR…等）通过模块结构件压装在铜底板上，所有的电极都从模块上端引出，所有电极与铜底板用陶瓷片（AL₂O₃、ALN、BeO等）作电绝缘和导热。模块工作时，铜底板是不带电的，各电极和铜底板之间的绝缘电压要求达到2500伏（A·C）以上，以保障人们的生命财产安全。

图2示出了图1中的底下部分结构，其中的陶瓷片起着导热和绝缘的双重作用，而陶瓷本身的抗弯强度很低（易碎），通常它要承受10MP以上的压力，因而对陶瓷片本身的上下表面以及与陶瓷片相接触的公用电极和铜底板表面的平整度、粗糙度的要求相当的高，并要求所施加的压力是均匀和平行的，这些要求是很难做到的。将产生如下的不良后果：1、陶瓷片破裂，绝缘电压通不过，要返工，成本增加；2、表面接触不良，接触热阻增大，严重影响芯片的通流能力；3、灌封的硅凝胶很容易渗透到各接触面间的缝隙中去，使导热变差，也严重影响通流能力。

综上，电力半导体模块的制造，除了要有良好地芯片性能之外，导热和绝缘问题是影响模块性能成品率和可靠工作的关键。

发明内容

本实用新型的发明目的在于克服现有技术的上述不足而提供过一种DCB瓷片与铜底板焊接成一体的电力半导体压接式绝缘型模块，既能提高绝缘电压VISO的合格率，又能适当降低模块结壳热阻。

本实用新型的技术方案是：包括位于公用电极上部的钢压板、碟形弹簧、钢平垫、绝缘套、芯片、铜压块和位于公用电极下部的铜底板，在公用电极与铜底板之间设有DCB陶瓷片，DCB陶瓷片下表面与铜底板焊接为一体。

焊接成一体后，在所述铜底板上表面未与DCB陶瓷片焊接的部分涂一层硅凝胶或硅橡胶，或在铜底板上表面未与DCB陶瓷片焊接的部分铺设硅橡胶膜或聚四氟乙烯膜，或是整个模块灌封硅凝胶。

本实用新型中的陶瓷片可以是标准的DCB瓷片，铜-瓷片-铜，三层的厚度分别为0.3mm、0.63mm、0.3mm，也可以是非标准的。实验证明，其均能受10MP以上的压力而不被压碎。

本实用新型用DCB瓷片替换通常使用的陶瓷裸片，并将其与铜底板焊接成一体。DCB瓷片与铜底板焊接完成后，即可马上测其绝缘电压。

本实用新型的优点如下：

1）本实用新型适用各种电力半导体器件底色压接式绝缘型模块。

2）本实用新型只是将DCB瓷片替换常规使用的陶瓷裸片，并把它与铜底板焊接成一体。其他的结构无需做任何的改动，简单、易行。

3）因为DCB瓷片的抗弯强度较好，加上DCB瓷片的无氧铜的优越的延展性，在10MP以上的压力下，也不会被压碎，绝缘电压能得到保障。

4）由于使用DCB瓷片与铜底板的焊接和无氧铜优越的延展性，使其DCB瓷片上下两面的接触热阻几乎降至为零，并消除了灌封硅凝胶时渗透到瓷片上下两面的胶膜而产生的附加热阻，从而大大降低了整个模块的结壳热阻，提高了模块的通流能力，可靠性得到了提高。

5）本实用新型可降低对铜底板上表面的平整度、粗糙度的加工要求，使加工成本降低。

6）本实用新型中只是将DCB瓷片取代ALN或BeO瓷片，其成本基本相当，增加了一简单的焊接工序，费用很低，它远远低于瓷片碎裂和返工增加的成本。

7）本实用新型大大提高了模块生产中绝缘电压的合格率，绝缘电压的合格率由原来的95%左右提高到99%乃至100%，工作效率和整个模块的成品率大大提高，产生不小的经济效益。

8）本实用新型解决了绝缘问题，因而消除了人们测试高压时常被电击而产生的紧张和恐惧心理，也消除了因绝缘电压不合格，对产品进行返工修复的麻烦心理，有益于操作人员的身心健康，社会效益大大提高。

附图说明

图1是现有普通的压接模块内部结构示意图。

图2是现有普通的压接模块内部底下部分结构示意图。

图3是本实用新型的结构示意图。

图4是本实用新型DCB瓷片的结构示意图。

图中，1、公用电极，2、铜底板，3、DCB瓷片，4、焊接层，5、中间层，6、无氧铜片。

具体实施方式