直流电机励磁控制的功率模块制造技术

本实用新型专利技术涉及一种直流电机励磁控制的功率模块，直接敷铜基板固定在铜底板上，两晶闸管芯片、三个二极管芯片分别位于直接敷铜基板的四个角落及中间，各晶闸管芯片的阳极和各二极管芯片的阴极分别焊接在直接敷铜基板上，各晶闸管芯片的阴极以及各二极管芯片的阳极分别通过过渡片及连接桥板与直接敷铜基板连接，直接敷铜基板上的输入区固定有输入端子、输出区固定有输出端子、门极区固定有控制端子，外壳固定在铜底板上，各二极管芯片、晶闸管芯片、过渡片、连接桥板以及输入端子、输出端子和控制端子的一侧通过灌注软弹性胶密封在外壳内。本实用新型专利技术具有结构合理，散热分布均匀、低壳温、使用可靠的特点。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种直流电机励磁控制的功率模块，属于半控整流桥晶闸管模块制造

技术介绍
现有直流电机励磁控制的功率模块包括直接敷铜基板(DBC)、晶闸管芯片、二极管芯片、输入、输出以及控制端子和外壳。晶闸管芯片、二极管芯片以及输入、输出以及控制端子分别固定在直接敷铜基板上。但直接敷铜基板是在中间的陶瓷材料上、下两端面覆有铜箔层，而中间一般为氧化铝陶瓷是用于保证上下铜箔之间的绝缘。使用时是将功率模块的直接敷铜基板安装至散热器上，其底部热扩散面积较小，因此功率模块底部的壳温较高，使用条件较为苛刻。另外，该功率模块在焊接过程后，往往会出现一些变形，使得功率模块的底面往往不能与散热器形成良好、紧密的接触，故会影响功率模块在工作中的散热效果，如果热量长时间积累在功率模块中不能及时散掉，会大大影响功率模块的质量，甚至损坏功率模块中的芯片，导致功率模块损坏。其次，由于直接敷铜基板中间为陶瓷片，在安装压力作用下很容易破裂，导致功率模块的绝缘耐压失效。再则，目前用于直流电机励磁控制的功率模块其晶闸管芯片和二极管芯片都集中在直接敷铜基板的中间区域，因此散热分布不均匀。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种结构合理，散热分布均匀、低壳温、使用可靠的直流电机励磁控制的功率模块。本技术为达到上述目的的技术方案是一种直流电机励磁控制的功率模块， 包括直接敷铜基板、晶闸管芯片以及二极管芯片和外壳，其特征在于所述直接敷铜基板固定在铜底板上，且直接敷铜基板连接有两个晶闸管芯片构成的晶闸管组和三个二极管芯片构成的二极管组，所述两晶闸管芯片、两个二极管芯片分别位于直接敷铜基板的四个角落， 另一个二极管芯片位于直接敷铜基板中间，各晶闸管芯片的阳极和各二极管芯片的阴极分别焊接在直接敷铜基板上，各晶闸管芯片的阴极以及各二极管芯片的阳极分别通过过渡片及连接桥板与直接敷铜基板连接，直接敷铜基板上的输入区固定有输入端子、输出区固定有输出端子、门极区固定有控制端子，外壳固定在铜底板上，各二极管芯片、晶闸管芯片、过渡片、连接桥板以及输入端子、输出端子和控制端子的一侧通过灌注软弹性胶密封在外壳内。本技术将直接敷铜基板固定在铜底板上，通过铜底板传递各晶闸管芯片和各二极管芯片工作时所生的热量，故功率模块壳温低，同时铜底板在安装时可以承受更大的安装应力，不会造成直接敷铜基板中陶瓷的破裂，安装可靠方便。本技术将两晶闸管芯片、两个二极管芯片分别位于直接敷铜基板的四个角落，另一个二极管芯片位于直接敷铜基板的中间，使各芯片在直接敷铜基板上能分布均匀，因此散热更加均匀，故而能使功率模块长时间稳定工作，结构合理。本技术通过软弹性胶对各二极管芯片、晶闸管芯片、过渡片、连接桥板以及输入端子、输出端子和控制端子进行灌注软弹性胶密封，通过软弹性胶对二极管芯片和晶闸管芯片进行保护，不仅使连接桥板和各端子能释放因振动而产生的机械应力以及工作中所产生的热应力，而且通过软弹性胶使热应力不会作用于二极管芯片和和晶闸管芯片上，因此功率模块的工作可靠性得到很大提高。附图说明以下结合附图对本技术的实施例作进一步的详细描述。图I是本实用直流电机励磁控制的功率模块的结构示意图。图2是图I的俯视结构不意图。图3是图2的A-A剖视结构示意图。图4是本实用直流电机励磁控制的功率模块去除外壳后的结构示意图，图5是本实用直流电机励磁控制的功率模块的等效电路拓扑图。其中1_外壳，1-1-气孔，1~2~加强筋，1-3-定位挡板，2-铜底板，3-第一控制端子，4-第一输出端子，5-第二控制端子，6-第二输入端子，7-第二输出端子，8-第一输入端子，9- 二极管芯片，10-过渡片，11-直接敷铜基板，11-1-门极区，11-2-输入区，11-3-输出区，11-4-定位孔，12-连接桥板，13-晶闸管芯片，14-软弹性胶，15-环氧树脂，16-铝丝。具体实施方式见图I 4所示，本技术的直流电机励磁控制的功率模块，包括直接敷铜基板11、晶闸管芯片13以及二极管芯片9和外壳I。见图3所示，本技术直接敷铜基板11 固定在铜底板2上，可将直接敷铜基板11通过钎焊焊接在铜底板2上，直接敷铜基板11连接有两个晶闸管芯片13构成的晶闸管组和三个二极管芯片9构成的二极管组，通过晶闸管组和二极管组构成半控整流桥晶闸管功率模块，见图5所示，是本技术的等效电路拓扑图。见图I 4所示，本技术两晶闸管芯片13、两个二极管芯片9分别位于直接敷铜基板11的四个角落，而另一个二极管芯片9位于直接敷铜基板11中间，使各芯片能均布在直接敷铜基板11上，也使得散热更加均匀。见图4所示，本技术直接敷铜基板11上设有对各晶闸管芯片13和各二极管芯片9定位的定位孔11-4，通过定位孔11-4方便对各晶闸管芯片13和各二极管芯片9的定位。本技术各晶闸管芯片13的阳极和各二极管芯片9的阴极分别焊接在直接敷铜基板11上，即两个晶闸管芯片13的阳极通过钎焊焊接在直接敷铜基板11上，而三个二极管芯片9通过钎焊焊接在直接敷铜基板11上，各晶闸管芯片13的阴极以及各二极管芯片9的阳极分别通过过渡片10和连接桥板12焊接在直接敷铜基板11上，本技术的过渡片10为钥片或钨片或可伐片，由于过渡片10热膨胀系数介于芯片和连接桥板12之间，因此通过过渡片10使各晶闸管芯片13的阴极以及各二极管芯片9的阳极与各连接桥板12 —端通过钎焊焊接，而连接桥板12的另一端通过纤焊焊接在直接敷铜基板11上，能有效减小由于热膨胀系数不匹配引起晶闸管芯片13、二极管芯片 9与连接桥板12之间的热应力。见图4所示，本技术直接敷铜基板11上的输入区11-2固定有输入端子、输出区11-3固定有输出端子、门极区11-1固定有控制端子，直接敷铜基板11的左右两侧区域为输入区11-2、上下中间区域为输出区11-3，第一输入端子8和第二输入端子6分别固定在左输入区和右输入区的中部，通过第一输入端子8和第二输入端子6将电源引入功率模块，而第一输出端子4和第二输出端子7分别固定在上输出区和下输出区的中部，通过第一输出端子4和第二输出端子7将整流后的电压输出，而直接敷铜基板11的左右下方区域为门极区11-1，晶闸管芯片13的门极通过铝丝16键合在直接敷铜基板11的门极区11-1，左门极区和右门极区分别固定有第一控制端子3和第二控制端子5，通过第一控制端子3和第二控制端子5将控制信号引入。见图3、4所示，本技术的外壳I固定在铜底板2上，外壳I与铜底板2之间可通过粘合剂连接，外壳I与铜底板2之间可采用止口结构，方便定位并可靠连接，各二极管芯片9、晶闸管芯片13、过渡片10、连接桥板12以及输入端子、输出端子和控制端子的一侧通过灌注软弹性胶14密封在外壳I内，将连接区域保护密封，最后再用环氧树脂15灌注充满外壳I空间。见图2、3所示，本技术外壳I上设有纵横交错的加强筋1-2，且加强筋 1-2的下部设有定位挡板1-3,通过定位挡板1-3对各端子进行限位,而外壳I的墙板的外侧设有至少两个气孔1-1，外壳I上可设置有四个或更多个气孔1-1，通过墙板可以阻挡环氧树脂15充入气孔1-1下方的空间，在温度循环作用时，软弹性胶14和环氧树脂15在气孔1-1的下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王涛，姚玉双，麻长胜，姚天保，王晓宝，
申请(专利权)人：江苏宏微科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：