CN117954399B - 一种高耐温度的IGBT、SiC混合功率模块 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及半导体器件技术领域，具体的说是一种高耐温度的IGBT、SiC混合功率模块，包括散热板和锁定组件，散热板的顶面贴装有陶瓷覆板，陶瓷覆板的顶面贴装有混合功率板，陶瓷覆板的顶部贴装有与混合功率板连接的三个功率端子，通过设置推塞块的推拉方式可以实现信号端子、连接桥和连接铜板快速连接和断开，且使用铜质材料的信号端子、连接桥和连接铜板，这些材料具有较好的导热性和耐高温性能，在高耐温的情况下，推塞块和锁定组件的设计可以确保在不损坏模块的情况下进行拆卸，当推塞块被推动时，控制座会转动，使锁定块从锁定槽中脱离，从而释放连接桥和连接铜板，有利于避免在高温下进行焊接操作可能带来焊点变形或失效的问题。
Description
技术领域
本发明涉及半导体器件技术领域，具体的说是一种高耐温度的IGBT、SiC混合功率模块。
背景技术
目前，IGBT和SiC混合功率模块在功率电路中应用越来越广泛，IGBT 是一种绝缘栅双极型晶体管，具有低开关损耗和高频开关能力，SiC 是一种宽带隙半导体材料，具有较高的热导率、低导通电阻和高耐压能力，IGBT和SiC混合功率模块可以结合IGBT低开关损耗和SiC低导通损耗的特点，从而提高功率转换效率，减少能源消耗，混合功率模块适用于高性能、高功率密度以及对效率和可靠性要求较高的领域，提升了功率电子系统的性能和效率。
中国专利申请号为201910372349.0的发明专利，名称为一种高耐温度循环的IGBT模块及其封装工艺，包括散热铜板、设置于所述散热铜板上的陶瓷覆铜板、贴装于所述陶瓷覆铜板上的IGBT、与所述陶瓷覆铜板连接的信号端子和功率端子、以及壳体，所述信号端子采用相邻两个信号端子并联的方式进行注塑配合，通过注塑工艺与所述壳体形成一体，其下端通过超声波焊接工艺与所述陶瓷覆铜板连接，但是由于信号端子与壳体注塑成一体后，连接桥被焊接在陶瓷覆铜板上，这使得拆卸时需要解除焊接，之后待安装有电子元件之后再接着焊接，在高温环境下，传统的焊接操作可能导致焊点变形或失效，且现有的解决方式是通过工具或者机械冲击来解决这个拆卸操作，而超声波焊接是一种较为牢固的焊接方式，从而在连接桥在拆卸时可能导致元器件损坏、板材破裂、连接桥变形以及增加维修成本和时间等不利后果。
因此有必要提出一种高耐温度的IGBT、SiC混合功率模块以解决上述技术问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种高耐温度的IGBT、SiC混合功率模块，解决了在高温环境下，传统在对壳体拆卸时，由于信号端子与壳体注塑成一体后，连接桥被焊接在陶瓷覆铜板上，使得对对壳体拆卸容易导致元器件损坏、板材破裂、连接桥变形以及增加维修成本和时间等不利后果的技术问题。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案实现：
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高耐温度的IGBT、SiC混合功率模块，包括散热板和锁定组件，所述散热板的顶面贴装有陶瓷覆板，所述陶瓷覆板的顶面贴装有混合功率板，所述陶瓷覆板的顶部贴装有与混合功率板连接的三个功率端子，且功率端子为U型装结构，所述散热板的顶部通过锁扣安装有外壳，所述外壳的一侧设置有多组信号端子，所述外壳的另一侧卡接有推塞块，且推塞块在功率端子内侧滑动连接，所述锁定组件设置在陶瓷覆板上，用于控制信号端子和陶瓷覆板连接。
优选的，所述锁定组件包括设置在多组信号端子底部的连接桥，所述信号端子呈L型状结构，所述陶瓷覆板的左侧顶部贴装有底座，所述底座的右侧顶部安装有立座，前后两个立座之间转动连接有控制座，所述控制座呈V型状结构，所述立座的顶部安装有辅助板，所述辅助板远离控制座的一侧转动连接有转盘，所述转盘和控制座之间设置有压缩弹簧，所述控制座的左侧安装有锁定块，所述连接桥对应锁定块的一侧开设有锁定槽，所述陶瓷覆板的左侧顶部贴装有呈Z型状的连接铜板，所述连接桥的右侧开设有与连接铜板相适配的槽口。
优选的，所述锁定块和锁定槽为弧形状结构，且所述锁定块的底部为尖端结构。
优选的，所述连接桥的底部安装有活动板，所述底座的顶部开设有滑槽，所述活动板在滑槽上滑动连接，所述活动板的顶部开设有第一插口，所述外壳的左侧安装有固定座，所述固定座的前后两端滑动连接有弹簧杆，所述弹簧杆的底部安装有插块，所述弹簧杆的顶部安装有拉板，所述信号端子呈L型装结构，所述信号端子的水平端安装有挡板，所述信号端子的水平端在连接桥上滑动连接，所述连接桥的顶部开设有第一限位孔，所述挡板在第一限位孔上滑动连接，所述第一限位孔的内侧安装有与信号端子固定连接的膨胀弹簧。
优选的，所述辅助板的顶部安装有弧形限位框，所述控制座的顶部转动连接有限位杆，所述限位杆在弧形限位框内侧滑动连接，所述限位杆和压缩弹簧固定连接。
优选的，所述活动板的顶部开设有第二插口。
优选的，所述插块的底部为三角状结构，所述第一插口和第二插口和插块底部的三角状相适配，所述插块位于三角状的两侧滑动连接有滚珠。
优选的，所述第二插口设置在第一插口左侧，所述外壳的左侧开设有与活动板滑动连接的开口，所述第一插口和第二插口均在开口内，所述开口的左右两侧安装有密封圈。
本发明的有益效果：
（1）本发明通过设置推塞块的推拉方式可以实现信号端子、连接桥和连接铜板快速连接和断开，且使用铜质材料的信号端子、连接桥和连接铜板，这些材料具有较好的导热性和耐高温性能，在高耐温的情况下，推塞块和锁定组件的设计可以确保在不损坏模块的情况下进行拆卸，当推塞块被推动时，控制座会转动，使锁定块从锁定槽中脱离，从而释放连接桥和连接铜板，有利于避免在高温下进行焊接操作可能带来焊点变形或失效的问题，本发明不仅提高了模块的耐高温性能，还提供了便捷的拆卸方式，有助于降低维修成本和时间；
（2）本发明通过锁定块为弧形状结构，可以在控制座转动过程中，锁定块可以怼活动板限位移动，通过设置固定座、弹簧杆、插块和拉板的互相配合下可以对活动板进行锁定，避免了连接桥和控制座之间的碰撞，从而有效防止陶瓷覆板上的电气元件受到损坏；
（3）本发明通过设置弧形限位框和限位杆，避免连接桥对连接铜板产生冲击，同时减少外力对控制座的冲击和损坏，提高连接桥和连接铜板连接的稳定性和可靠性。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明整体结构示意图；
图2为本发明整体结构爆炸图；
图3为本发明信号端子、连接桥和活动板示意图；
图4为本发明锁定组件示意图；
图5为图4中A的局部放大图；
图6为本发明外壳开口截面图。
图中：
1、散热板；12、陶瓷覆板；13、混合功率板；14、功率端子；15、信号端子；16、外壳；161、密封圈；17、推塞块；18、连接铜板；
2、锁定组件；21、连接桥；211、活动板；212、第一插口；2121、第二插口；213、固定座；214、弹簧杆；215、插块；216、拉板；217、挡板；218、膨胀弹簧；219、第一限位孔；22、底座；23、立座；24、控制座；25、辅助板；26、转盘；27、压缩弹簧；28、锁定块；281、锁定槽；29、弧形限位框；291、限位杆。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1至图6，本发明提供一种技术方案：
实施例一：如图1-图5所示，一种高耐温度的IGBT、SiC混合功率模块，包括散热板1和锁定组件2，散热板1的顶面贴装有陶瓷覆板12，陶瓷覆板12的顶面贴装有混合功率板13，陶瓷覆板12的顶部贴装有与混合功率板13连接的三个功率端子14，且功率端子14为U型装结构，散热板1的顶部通过锁扣安装有外壳16，外壳16的一侧设置有多组信号端子15，外壳16的另一侧卡接有推塞块17，且推塞块17在功率端子14内侧滑动连接，锁定组件2设置在陶瓷覆板12上，用于控制信号端子15和陶瓷覆板12连接，锁定组件2包括设置在多组信号端子15底部的连接桥21，信号端子15呈L型状结构，陶瓷覆板12的左侧顶部贴装有底座22，底座22的右侧顶部安装有立座23，前后两个立座23之间转动连接有控制座24，推塞块17的左侧在控制座24的右侧上紧贴，控制座24呈V型状结构，立座23的顶部安装有辅助板25，辅助板25远离控制座24的一侧转动连接有转盘26，转盘26和控制座24之间设置有压缩弹簧27，控制座24的左侧安装有锁定块28，连接桥21对应锁定块28的一侧开设有锁定槽281，陶瓷覆板12的左侧顶部贴装有呈Z型状的连接铜板18，信号端子15、连接桥21和连接铜板18均为铜质材料制成，使用陶瓷覆板 12 和铜质材料的信号端子 15、连接桥 21 以及连接铜板 18，这些材料通常具有较好的耐高温性能，能够在高温环境下保持稳定的性能，连接铜板18和陶瓷覆板12通过超声波焊接，且连接桥21的右侧开设有与连接铜板18相适配的槽口。
当多组信号端子15和外壳16注塑呈一体之后，想要对外壳16拆卸时，通过推塞块17从外壳16上打开并推出外壳16之后，控制座24通过压缩弹簧27释放弹性时自动向右侧转动，这时锁定块28从锁定槽281内部脱离，从而使得连接桥21和连接铜板18脱离，这时对外壳16拆卸时，多组信号端子15和连接桥21可以从底座22上脱离，当维修好之后，可以通过推塞块17对控制座24进行推压，使得控制座24向左侧转动，并使得锁定块28通过锁定槽281内侧锁定，确保连接桥21和连接铜板18连接稳定性和可靠性，本发明通过设置推塞块17的推拉方式可以实现信号端子15、连接桥21和连接铜板18连接和断开，在拆卸过程中可以使得连接桥21和连接铜板18快速断开，避免了传统焊接方式可能导致的损坏、变形等问题，从而简化拆卸过程，降低了维修成本和时间，提高了维修效率。
通过推塞块 17 的推拉方式实现信号端子 15、连接桥 21 和连接铜板 18 的连接和断开，这种可拆卸技术方案可以使得在高温环境下进行维修和更换更加方便，解决了传统焊接方式可能在高温下导致损坏或变形的问题，有助于提高IGBT、SiC混合功率模块的耐高温性能和维修效率。
如图3-图4所示，锁定块28和锁定槽281为弧形状结构，且锁定块28的底部为尖端结构。
弧形状的设计可以提供更大的接触面积，从而增加了锁定的稳定性和可靠性，尖端结构能够更好地引导锁定块28的位置，使得在控制座24转动时，锁定块28能够准确地脱离或锁定在锁定槽281内部，起到了良好的定位作用，确保了连接桥21和连接铜板18的正确装配位置。
如图2、图3和图4所示，连接桥21的底部安装有活动板211，底座22的顶部开设有滑槽，活动板211在滑槽上滑动连接，活动板211的顶部开设有第一插口212，外壳16的左侧安装有固定座213，固定座213的前后两端滑动连接有弹簧杆214，弹簧杆214的底部安装有插块215，弹簧杆214的顶部安装有拉板216，信号端子15呈L型装结构，信号端子15的水平端安装有挡板217，信号端子15的水平端在连接桥21上滑动连接，连接桥21的顶部开设有第一限位孔219，挡板217在第一限位孔219上滑动连接，第一限位孔219的内侧安装有与信号端子15固定连接的膨胀弹簧218。
当锁定组件2对连接桥21解锁之后，使得控制座24自动向右侧转动，在转动过程中，锁定块28可以在锁定槽281内侧推动连接桥21，使得连接桥21和活动板211向左侧移动，这时膨胀弹簧218进入压缩状态，挡板217在第一限位孔219上限位移动，然后释放弹簧杆214的弹簧势能，使得插块215可以在第一插口212上锁定，这时锁定块28完全从锁定槽281上脱离，避免在对外壳16和散热板1拆卸过程中，使得连接桥21和控制座24之间发生碰撞，导致陶瓷覆板12上的电气元件损坏，通过本发明设置对连接桥21限位移动并对活动板211锁定，可以使得连接桥21从控制座24的底部脱离，避免了连接桥21和控制座24之间的碰撞，从而有效防止陶瓷覆板12上的电气元件受到损坏。
值得注意的是，通过在活动板211的顶部设置第一插口212和插块215，以及在连接桥21的顶部设置第一限位孔219和挡板217，可以实现对连接桥21的限位移动和锁定功能，这种设计确保了连接桥21在正常使用时的稳定性和可靠性，同时为后期在组装过程中可以灵活使用。
如图4和图5所示，辅助板25的顶部安装有弧形限位框29，控制座24的顶部转动连接有限位杆291，限位杆291在弧形限位框29内侧滑动连接，限位杆291和压缩弹簧27固定连接。
当控制座24旋转到特定位置时，限位杆291会在弧形限位框29的内侧滑动，从而限制控制座24的转动范围，防止锁定块28对连接桥21过渡转动，导致连接桥21对连接铜板18冲撞，而且在控制座24进行转动时，压缩弹簧27可以提供一定的缓冲和弹性，减少外力对控制座24的冲击和损坏。
如图3所示，活动板211的顶部开设有第二插口2121。
通过设置第二插口2121，为了防止在组装外壳16时，通过推压活动板211，使得插块215脱离第一插口212之后，进入第二插口2121，这时连接桥21和连接铜板18未接触，为了防止因释放膨胀弹簧218的弹簧势能导致连接桥21对连接铜板18产生冲击力，从而保护连接部件免受损坏，减小惯性距离，之后再继续推压活动板211，使得插块215从第二插口2121脱离即可。
值得注意的是，连接桥21的顶部且位于第一限位孔219的上方安装有防护罩，防止散热介质从第一限位孔219内部渗入，影响信号端子15在连接桥21内部的伸缩。
实施例二：作为本发明的一种实施例，如图3和图6所示，插块215的底部为三角状结构，第一插口212和第二插口2121和插块215底部的三角状相适配，插块215位于三角状的两侧滑动连接有滚珠。
通过将插块215底部设计成三角状结构，并与第一插口212和第二插口2121相适配，可以确保在插入和滑动过程中的稳固连接，通过设计滚珠可以使插块215在第一插口212和第二插口2121中进行平稳的滑动，滚珠可以减少摩擦力，使得插块215的移动更加顺畅和轻便，提高了组装和拆卸的效率。
如图6所示，第二插口2121设置在第一插口212左侧，外壳16的左侧开设有与活动板211滑动连接的开口，第一插口212和第二插口2121均在开口内，开口的左右两侧安装有密封圈161。
通过设置第一插口212和第二插口2121在开口内，防止外壳16内部的散热介质进入第一插口212和第二插口2121内部，影响活动板211的锁定效果，通过在开口的左右两侧安装密封圈161，可以有效地防止液体或气体从连接部位渗漏出来，同时防止外壳16内部的散热介质从开口出泄漏出去，且密封圈161的安装可以提供额外的保护层，防止杂物、灰尘或其他污染物进入连接部位，减少对活动板211、第一插口212和第二插口2121的磨损和腐蚀。
工作原理：该用于一种高耐温度的IGBT、SiC混合功率模块，当多组信号端子15和外壳16注塑呈一体之后，想要对外壳16拆卸时，通过推塞块17从外壳16上打开并推出外壳16之后，控制座24通过压缩弹簧27释放弹性时自动向右侧转动，这时锁定块28从锁定槽281内部脱离，从而使得连接桥21和连接铜板18脱离，这时对外壳16拆卸时，多组信号端子15和连接桥21可以从底座22上脱离，当维修好之后，可以通过推塞块17对控制座24进行推压，使得控制座24向左侧转动，并使得锁定块28通过锁定槽281内侧锁定，确保连接桥21和连接铜板18连接稳定性和可靠性，当锁定组件2对连接桥21解锁之后，使得控制座24自动向右侧转动，在转动过程中，锁定块28可以在锁定槽281内侧推动连接桥21，使得连接桥21和活动板211向左侧移动，这时膨胀弹簧218进入压缩状态，挡板217在第一限位孔219上限位移动，然后释放弹簧杆214的弹簧势能，使得插块215可以在第一插口212上锁定，这时锁定块28完全从锁定槽281上脱离，避免在对外壳16和散热板1拆卸过程中，使得连接桥21和控制座24之间发生碰撞，为了防止在组装外壳16时，通过推压活动板211，使得插块215脱离第一插口212之后，进入第二插口2121，这时连接桥21和连接铜板18未接触，为了防止因释放膨胀弹簧218的弹簧势能导致连接桥21对连接铜板18产生冲击力，从而保护连接部件免受损坏，减小惯性距离，之后再继续推压活动板211，使得插块215从第二插口2121脱离即可。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施方式和说明书中的描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入本发明要求保护的范围内。
Claims (7)
1.一种高耐温度的IGBT、SiC混合功率模块，包括散热板(1)和锁定组件(2)，其特征在于：
所述散热板(1)的顶面贴装有陶瓷覆板(12)，所述陶瓷覆板(12)的顶面贴装有混合功率板(13)，所述陶瓷覆板(12)的顶部贴装有与混合功率板(13)连接的三个功率端子(14)，且功率端子(14)为U型装结构，所述散热板(1)的顶部通过锁扣安装有外壳(16)，所述外壳(16)的一侧设置有多组信号端子(15)，所述外壳(16)的另一侧卡接有推塞块(17)，且推塞块(17)在功率端子(14)内侧滑动连接；
所述锁定组件(2)设置在陶瓷覆板(12)上，用于控制信号端子(15)和陶瓷覆板(12)连接；
所述锁定组件(2)包括设置在多组信号端子(15)底部的连接桥(21)，所述信号端子(15)呈L型状结构，所述陶瓷覆板(12)的左侧顶部贴装有底座(22)，所述底座(22)的右侧顶部安装有立座(23)，前后两个立座(23)之间转动连接有控制座(24)，所述控制座(24)呈V型状结构，所述立座(23)的顶部安装有辅助板(25)，所述辅助板(25)远离控制座(24)的一侧转动连接有转盘(26)，所述转盘(26)和控制座(24)之间设置有压缩弹簧(27)，所述控制座(24)的左侧安装有锁定块(28)，所述连接桥(21)对应锁定块(28)的一侧开设有锁定槽(281)，所述陶瓷覆板(12)的左侧顶部贴装有呈Z型状的连接铜板(18)，所述连接桥(21)的右侧开设有与连接铜板(18)相适配的槽口；
当多组信号端子(15)和外壳(16)注塑呈一体之后，对外壳(16)拆卸时，通过推塞块(17)从外壳(16)上打开并推出外壳(16)之后，控制座(24)通过压缩弹簧(27)释放弹性时自动向右侧转动，这时锁定块(28)从锁定槽(281)内部脱离，从而使得连接桥(21)和连接铜板(18)脱离，这时对外壳(16)拆卸时，多组信号端子(15)和连接桥(21)可以从底座(22)上脱离，当维修好之后，可以通过推塞块(17)对控制座(24)进行推压，使得控制座(24)向左侧转动，并使得锁定块(28)通过锁定槽(281)内侧锁定。
2.根据权利要求1中所述的一种高耐温度的IGBT、SiC混合功率模块，其特征在于：所述锁定块(28)和锁定槽(281)为弧形状结构，且所述锁定块(28)的底部为尖端结构。
3.根据权利要求1中所述的一种高耐温度的IGBT、SiC混合功率模块，其特征在于：所述连接桥(21)的底部安装有活动板(211)，所述底座(22)的顶部开设有滑槽，所述活动板(211)在滑槽上滑动连接，所述活动板(211)的顶部开设有第一插口(212)，所述外壳(16)的左侧安装有固定座(213)，所述固定座(213)的前后两端滑动连接有弹簧杆(214)，所述弹簧杆(214)的底部安装有插块(215)，所述弹簧杆(214)的顶部安装有拉板(216)，所述信号端子(15)呈L型装结构，所述信号端子(15)的水平端安装有挡板(217)，所述信号端子(15)的水平端在连接桥(21)上滑动连接，所述连接桥(21)的顶部开设有第一限位孔(219)，所述挡板(217)在第一限位孔(219)上滑动连接，所述第一限位孔(219)的内侧安装有与信号端子(15)固定连接的膨胀弹簧(218)。
4.根据权利要求1中所述的一种高耐温度的IGBT、SiC混合功率模块，其特征在于：所述辅助板(25)的顶部安装有弧形限位框(29)，所述控制座(24)的顶部转动连接有限位杆(291)，所述限位杆(291)在弧形限位框(29)内侧滑动连接，所述限位杆(291)和压缩弹簧(27)固定连接。
5.根据权利要求3中所述的一种高耐温度的IGBT、SiC混合功率模块，其特征在于：所述活动板(211)的顶部开设有第二插口(2121)。
6.根据权利要求3中所述的一种高耐温度的IGBT、SiC混合功率模块，其特征在于：所述插块(215)的底部为三角状结构，所述第一插口(212)和第二插口(2121)和插块(215)底部的三角状相适配，所述插块(215)位于三角状的两侧滑动连接有滚珠。
7.根据权利要求5中所述的一种高耐温度的IGBT、SiC混合功率模块，其特征在于：所述第二插口(2121)设置在第一插口(212)左侧，所述外壳(16)的左侧开设有与活动板(211)滑动连接的开口，所述第一插口(212)和第二插口(2121)均在开口内，所述开口的左右两侧安装有密封圈(161)。
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