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    港華半導體
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    新聞動態 / NEWS INFORMATION
    三相整流模塊的結構及特點
    來源:港華電力半導體 | 作者:港華 | 發布時間: 2019-05-27 | 722 次瀏覽 | 分享到:
    模塊化結構提高了產品的密集性、安全性和可靠性,同時也可降低裝置的生產成本,縮短新產品進入市場的周期,提高企業的市場競爭力。由于電路的聯線已在模塊內部完成,因此,縮短了元器件之間的連線,可實現優化布線和對稱性結構的設計,使裝置線路的寄生電感和電容參數大大降低,有利于實現裝置的高頻化。此外,模塊化結構與同容量分立器件結構相比,還具有體積小、重量輕、結構緊湊、外接線簡單、便于維護和安裝等優點,因而大大縮小了裝置的何種,降低裝置的重量和成本,且模塊的主電極端子、控制端子和輔助端子與銅底板之間具有2.5kV以上有效值的絕緣耐壓,使之能與裝置內各種模塊共同安裝在一個接地的散熱器上,有利于裝置體積的進一步縮小,簡化裝置的結構設計。

        FRED整流橋開關模塊是由六個超快恢復二極管芯片和一個大功率高壓晶閘管芯片按一定電路連成后共同封裝在一個PPS(加有40%玻璃纖維)外殼內制成,模塊內部的電聯接方式如圖1所示。圖中VD1~VD6為六個FRED芯片,相互聯成三相整流橋、晶閘管T串接在電橋的正輸出端上。圖2示出了模塊外形結構示意圖,現將圖中的主要結構件的功能分述如下:

    1)鋁基導熱底板:其功能為陶瓷覆鋁板(DBC基板)提供聯結支撐和導熱通道,并作為整個模塊的結構基礎。因此,它必須具有高導熱性和易焊性。由于它要與DBC基板進行高溫焊接,又因它們之間熱線性膨脹系數鋁為16.7×10-6/℃,DBC約不5.6×10-6/℃)相差較大,為此,除需采用摻磷、鎂的銅銀合金外,并在焊接前對銅底板要進行一定弧度的預彎,這種存在s一定弧度的焊成品,能在模塊裝置到散熱器上時,使它們之間有充分的接觸,從而降低模塊的接觸熱阻,保證模塊的出力。

    2)DBC基板:它是在高溫下將氧化鋁(Al2O3)或氮化鋁(AlN)基片與銅箔直接雙面鍵合而成,它具有優良的導熱性、絕緣性和易焊性,并有與硅材料較接近的熱線性膨脹系數(硅為4.2×10-6/℃,DBC為5.6×10-6/℃),因而可以與硅芯片直接焊接,從而簡化模塊焊接工藝和降低熱阻。同時,DBC基板可按功率電路單元要求刻蝕出各式各樣的圖形,以用作主電路端子和控制端子的焊接支架,并將銅底板和電力半導體芯片相互電氣絕緣,使模塊具有有效值為2.5kV以上的絕緣耐壓。

    3)電力半導體芯片:超快恢復二極管(FRED)和晶閘管(SCR)芯片的PN結是玻璃鈍化保護,并在模塊制作過程中再涂有RTV硅橡膠,并灌封有彈性硅凝膠和環氧樹脂,這種多層保護使電力半導體器件芯片的性能穩定可靠。半導體芯片直接焊在DBC基板上,而芯片正面都焊有經表面處理的鉬片或直接用鋁絲鍵合作為主電極的引出線,而部分連線是通過DBC板的刻蝕圖形來實現的。根據三相整流橋電路共陽和共陰的連接特點,FRED芯片采用三片是正燒(即芯片正面是陰極、反面是陽極)和三片是反燒(即芯片正面是陽極、反面是陰極),并利用DBC基板的刻蝕圖形,使焊接簡化。同時,所有主電極的引出端子都焊在DBC基板上,這樣使連線減少,模塊可靠性提高。

    4)外殼:殼體采用抗壓、抗拉和絕緣強度高以及熱變溫度高的,并加有40%玻璃纖維的聚苯硫醚(PPS)注塑型材料組成,它能很好地解決與銅底板、主電極之間的熱脹冷縮的匹配問題,通過環氧樹脂的澆注固化工藝或環氧板的間隔,實現上下殼體的結構連接,以達到較高的防護強度和氣閉密封,并為主電極引出提供支撐。

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