集成霍爾電流傳感器的功率半導(dǎo)體模塊的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電力電子領(lǐng)域,具體涉及集成霍爾電流傳感器的功率半導(dǎo)體模塊。
【背景技術(shù)】
[0002]功率模塊是功率電子電力器件如金屬氧化物半導(dǎo)體(功率M0S管)、絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)晶體管(IGBT),快恢復(fù)二極管(FRD)按一定的功能組合封裝成的電力開關(guān)模塊,其主要用于電動(dòng)汽車,光伏發(fā)電,風(fēng)力發(fā)電,工業(yè)變頻等各種場(chǎng)合下的功率轉(zhuǎn)換。功率半導(dǎo)體模塊的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為單管、兩單元、六單元等,可以根據(jù)需要組合成半橋、三相全橋等電路形式。在實(shí)際使用過程中,常常需要獲取輸出電流值。
[0003]傳統(tǒng)功率半導(dǎo)體模塊存在的一個(gè)缺陷就是不具備電流采樣功能,不能對(duì)輸出電流的大小直接進(jìn)行測(cè)量,這樣造成的問題就是,在需要測(cè)量輸出電流時(shí),需要在與交流輸出電極相連的母排上安裝電流傳感器。從而將采樣到的電信號(hào)傳輸給控制部分。但是,在母排上安裝電流傳感器占用空間較大,有時(shí)甚至需要將母排折彎來配合電流傳感器的安裝,這種方式不僅不利于系統(tǒng)小型化,而且安裝麻煩、成本較高,且響應(yīng)速度較慢。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]發(fā)明目的:針對(duì)上述問題,本實(shí)用新型旨在提供集成霍爾電流傳感器的功率半導(dǎo)體模塊。
[0005]技術(shù)方案:一種集成霍爾電流傳感器的功率半導(dǎo)體模塊,包括輸出電極、采樣控制端子、底板、陶瓷基板、外殼,所述輸出電極連接有平行于底板方向設(shè)置的輸出電極臂,所述輸出電極臂與陶瓷基板相連,所述輸出電極臂上套有傳感器磁芯,所述傳感器磁芯具有一個(gè)朝上的磁芯開口,所述磁芯開口處插有一個(gè)引腳朝上的霍爾元件;所述外殼在位于磁芯開口上方的對(duì)應(yīng)位置處設(shè)有插孔,所述霍爾元件的引腳從插孔中穿出。
[0006]進(jìn)一步的,所述插孔的尺寸不大于磁芯開口的尺寸。
[0007]進(jìn)一步的,所述霍爾元件的引腳與采樣控制端子一起焊接在驅(qū)動(dòng)PCB板上。
[0008]進(jìn)一步的,所述霍爾元件在磁芯開口處使用環(huán)氧膠或者粘結(jié)膠固定。
[0009]進(jìn)一步的,所述輸出電極臂與陶瓷基板通過超聲波焊接方式或者邦定鋁線方式相連。
[0010]有益效果:本實(shí)用新型將霍爾電流傳感器集成在功率半導(dǎo)體模塊的內(nèi)部,簡化了電流傳感器的安裝方式,更有利于控制器的集成及功率半導(dǎo)體模塊的保護(hù)。同時(shí),霍爾電流傳感器的測(cè)量精度較高、測(cè)量頻率范圍較廣并具有良好的隔離效果,使用環(huán)氧膠或者粘結(jié)膠固定霍爾元件的位置既靈活方便,又保證了霍爾元件的牢固性。本實(shí)用新型增加了控制系統(tǒng)的集成度、小型化程度以及穩(wěn)定性,且降低了后續(xù)使用成本。
【附圖說明】
[0011]圖1是本實(shí)用新型的第一種連接方式的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖;
[0012]圖2是本實(shí)用新型的第二種連接方式的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖;
[0013]圖3是本實(shí)用新型的第一種連接方式的結(jié)構(gòu)示意圖;
[0014]圖4是本實(shí)用新型的第二種連接方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]如圖1所示,一種集成霍爾電流傳感器的功率半導(dǎo)體模塊,包括輸出電極1、負(fù)電極2、正電極3、采樣控制端子4、底板5、陶瓷基板6、外殼7,所述輸出電極1連接有平行于底板5方向設(shè)置的輸出電極臂8,所述輸出電極臂8與陶瓷基板6相連,所述輸出電極臂8上套有傳感器磁芯9,使每相交流輸出電極1通過一個(gè)傳感器磁芯9。所述傳感器磁芯9具有一個(gè)朝上的磁芯開口,磁芯的開口處為后續(xù)霍爾元件10的插入位置,霍爾元件10的引腳朝上。
[0016]如圖3所示,為了配合該霍爾元件10的插入,所述外殼7在位于磁芯開口上方的對(duì)應(yīng)位置處設(shè)有插孔11,所述霍爾元件10的引腳從插孔11中穿出。插孔11的尺寸不大于磁芯開口的尺寸。使得整個(gè)霍爾元件10能從插孔11中穿過。
[0017]霍爾元件10可以在功率半導(dǎo)體模塊組裝時(shí)插入磁芯開口,再安裝外殼;也可以在功率半導(dǎo)體模塊組裝完成后,在外殼7的插孔11處插入,此時(shí)霍爾元件10與傳感器磁芯9便組成了霍爾電流傳感器;還可以先將霍爾元件10焊接在后續(xù)安裝的驅(qū)動(dòng)PCB板上,然后在功率半導(dǎo)體模塊上安裝驅(qū)動(dòng)PCB板時(shí),使霍爾元件10插入到外殼7的插孔11處,與傳感器磁芯9組成霍爾電流傳感器。
[0018]為了防止霍爾元件10移位,霍爾元件10在磁芯開口處使用環(huán)氧膠或者粘結(jié)膠固定。環(huán)氧膠或者粘結(jié)膠可以在霍爾元件10插入插孔11后從插孔11注入外殼7凝固,也可以先向插孔11內(nèi)注入未固化的環(huán)氧膠或者粘結(jié)膠,再將霍爾元件10插入插孔11,凝固后即可保證霍爾元件10的位置固定及后續(xù)連接的可靠性。
[0019]電流流經(jīng)輸出電極1并在輸出電極1的周圍產(chǎn)生磁場(chǎng),霍爾元件10通過檢測(cè)該磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度得到對(duì)應(yīng)的電流值,并轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)傳輸給控制電路,在電流異常時(shí),由控制電路通過采樣控制端子關(guān)斷功率器件,從而保護(hù)功率器件。
[0020]霍爾元件10的引腳可直接與采樣控制端子4 一起焊接在驅(qū)動(dòng)PCB板上,實(shí)現(xiàn)了快速采樣及穩(wěn)定可靠連接。
[0021]功率半導(dǎo)體模塊的輸出電極1與陶瓷基板6的連接可以如圖1和圖3所示,采用超聲波焊接工藝連接;也可以如圖2和圖4所示,采用邦定粗鋁線來實(shí)現(xiàn)連接。
[0022]本實(shí)用新型將霍爾電流傳感器集成在功率半導(dǎo)體模塊的內(nèi)部,增加了控制系統(tǒng)的集成度、小型化程度、以及穩(wěn)定性,且降低了后續(xù)使用成本。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種集成霍爾電流傳感器的功率半導(dǎo)體模塊,包括輸出電極(1)、采樣控制端子(4)、底板(5)、陶瓷基板¢)、外殼(7),所述輸出電極(1)連接有平行于底板(5)方向設(shè)置的輸出電極臂(8),所述輸出電極臂(8)與陶瓷基板(6)相連,其特征在于:所述輸出電極臂(8)上套有傳感器磁芯(9),所述傳感器磁芯(9)具有一個(gè)朝上的磁芯開口,所述磁芯開口處插有一個(gè)引腳朝上的霍爾元件(10);所述外殼(7)在位于磁芯開口上方的對(duì)應(yīng)位置處設(shè)有插孔(11),所述霍爾元件(10)的引腳從插孔(11)中穿出。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成霍爾電流傳感器的功率半導(dǎo)體模塊,其特征在于,所述插孔(11)的尺寸不大于磁芯開口的尺寸。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成霍爾電流傳感器的功率半導(dǎo)體模塊,其特征在于,所述霍爾元件(10)的引腳與采樣控制端子(4) 一起焊接在驅(qū)動(dòng)PCB板上。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成霍爾電流傳感器的功率半導(dǎo)體模塊,其特征在于,所述霍爾元件(10)在磁芯開口處使用環(huán)氧膠或者粘結(jié)膠固定。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成霍爾電流傳感器的功率半導(dǎo)體模塊,其特征在于,所述輸出電極臂(8)與陶瓷基板(6)通過超聲波焊接方式或者邦定鋁線方式相連。
【專利摘要】一種集成霍爾電流傳感器的功率半導(dǎo)體模塊,包括輸出電極、采樣控制端子、底板、陶瓷基板、外殼,所述輸出電極連接有平行于底板方向設(shè)置的輸出電極臂,所述輸出電極臂與陶瓷基板相連,所述輸出電極臂上套有傳感器磁芯,所述傳感器磁芯具有一個(gè)朝上的磁芯開口,所述磁芯開口處插有一個(gè)引腳朝上的霍爾元件;所述外殼在位于磁芯開口上方的對(duì)應(yīng)位置處設(shè)有插孔,所述霍爾元件的引腳從插孔中穿出。本實(shí)用新型將電流傳感器集成在功率半導(dǎo)體模塊的內(nèi)部,增加了控制系統(tǒng)的集成度、小型化程度以及穩(wěn)定性,且降低了后續(xù)使用成本。
【IPC分類】H01L43/06
【公開號(hào)】CN205141028
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520908941
【發(fā)明人】王玉林, 滕鶴松
【申請(qǐng)人】揚(yáng)州國揚(yáng)電子有限公司
【公開日】2016年4月6日
【申請(qǐng)日】2015年11月13日