[实用新型]晶闸管模块

说明书

技术领域

晶闸管功率模块及其信号端子内部连接方式，属于功率半导体模块制造领域。

背景技术

晶闸管功率模块，是将数个晶闸管芯片按照一定的拓扑功能封装在一起的集合体。一般的，在一个功率模块里，这些晶闸管芯片的底面被焊接于绝缘基板的金属表面上。该绝缘基板使得芯片底部能够实现电气连接，同时还拥有良好的散热性能以及与散热底板实现相对的电气绝缘。芯片的上表面被金属化（一般为银材料），可以用焊接钼片和金属连接桥的方式实现电气连接。这些功率元件在模块中会使用硅胶充分覆盖，使得元件被充分绝缘和避免环境损害。

晶闸管芯片4含三个极，一般背面为阳极A41，正面为阴极K42和门极G43，结构如图8、9所示。一般地，晶闸管模块主要由晶闸管芯片（Thyristor）、覆铜陶瓷基板（DBC）、铜底板以及外壳、电极和信号线等构成。按照晶闸管模块的使用需要，在模块的内部，芯片的门极G43和阴极K42要与模块对应的信号端子分别连接，电路图如图7。

芯片4与信号端常规地连接方式是：芯片表面（阴极42）焊接钼片，在钼片和DBC铜箔间用连接桥5连接，然后相同DBC铜箔区域焊接高温线9的一端；高温线9的另外一端与信号端子（端子一~四21~24）用烙铁焊接或者电流点焊连接在一起，从而实现电气连接。另外为保证信号端固定，需要用塑料支撑架81固定住信号端，如图10。

目前这种连接的方式的主要缺点有：高温线9与DBC板铜箔区域51（如图10所示）的焊接是点与面的焊接，工艺难度大。在模块封装工艺中，此步骤是钎焊，需要将高温线9使用特殊工装固定；高温线9的焊接端需要通过剥线，上锡等预处理；作业人员的装配步骤繁琐；另外工艺效果不理想，即使使用真空还原环境下的钎焊，仍然有相当比例的返工，增加工时和成本。

高温线9与信号端子（21~24）的连接潜在失效风险高。使用点焊时，通常使得高温线9的铜芯被压薄，这种连接受材料表面的清洁状态影响很大，经常有虚焊的风险，且不易被及时发现。

连接阴极的高温线与连接门极的高温线需要相互缠绕以达到消除电感的目的。且相同型号的每只产品，需要保持芯片到信号端的走线距离一致（尽管图10中显示的长度不一致，但在实际产品中，四根高温线9的长度要求一样）。实现难度大，失效多。另外悬空无固定的高温线9容易在后续操作中被外壳压住，造成新的失效。

实用新型内容

    本实用新型针对以上问题，提供了一种晶闸管模块；它采用了全新的芯片与信号端的连接方式，进而能简化工艺和材料，使得产品具有高可靠性和高一致性的连接结构，从而显著优化产品性能。

本实用新型的技术方案是：包括底板、壳体、基板、芯片一、芯片二、电极一、电极二、电极三、信号端子Ga、信号端子Ka、信号端子Kb和信号端子Gb；两所述芯片的正面为阳极A，背面设有阴极K和门极G；所述基板的顶面印制有相互绝缘的导电块区一、导电块区二、导电块区三、导电线区一、导电线区二、导电线区三和导电线区四；

所述电极一、芯片一的阳极A和所述芯片二的阴极K连接所述导电块区一；

所述电极二和所述芯片一的阴极K连接所述导电块区二；

所述电极三、芯片二的阳极A连接所述导电块区三；

所述芯片一的门极G通过铝丝连接所述导电线区一，所述导电线区一再连接所述信号端子Ga；

所述芯片一的阴极K通过连接桥连接所述导电线区二，所述导电线区二再连接所述信号端子Ka；

所述芯片二的阴极K通过连接桥连接所述导电线区三，所述导电线区三再连接所述信号端子Kb；

所述芯片二的门极G通过铝丝连接所述导电线区四，所述导电线区四再连接所述信号端子Gb。

所述电极一包括片状本体和连接脚，所述连接脚为双脚结构，包括连接脚一、连接脚二和横接部分，所述连接脚一和连接脚二处于所述横接部分的底部、且通过所述横接部分相连，所述横接部分的顶部连接所述本体；所述连接脚一的底面为连接面一，所述连接脚二的底面为连接面二，两所述连接面之间形成跨度连接结构。

所述连接面一和连接面二的面积之和，等于所述电极二工作面面积，等于所述电极三的工作面积。

各所述信号端子底部具有S形底脚；所述S型底脚分为上C型弯和下C型弯，所述上C型弯的深度大于所述下C型弯的深度。