CN211828762U - 一种可控硅复合装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种可控硅复合装置。该装置包括：快速可控硅芯片、快速二极管芯片和绝缘陶瓷；快速可控硅芯片和快速二极管芯片均集成于绝缘陶瓷上；快速可控硅芯片和快速二极管芯片均包括控制连接点和高压连接点；快速可控硅芯片的控制连接点与快速二极管芯片的控制连接点连接；快速可控硅芯片的高压连接点与快速二极管芯片的高压连接点连接。本实用新型提供的可控硅复合装置，通过采用快速可控硅芯片、快速二极管芯片和绝缘陶瓷，并将快速可控硅芯片和快速二极管芯片均集成在绝缘陶瓷上，这能够在减小整个装置的体积、减轻整个装置重量的同时，增长使用寿命。并且，通过各连接点的设置，能够避免产生接触不良的问题，进而提高控制效果。

Description

一种可控硅复合装置

技术领域

本实用新型涉及可控硅复合控制领域，特别是涉及一种可控硅复合装置。

背景技术

现有技术中的可控硅复合模块是由两个不同体积的芯片组成，外壳的随意性受到限制，芯片安装引线螺栓压紧方式，增加了螺栓和附属配件，增加了不必要的体积和重量，模块外形也不利于产品二次开发。

并且，可控硅复合模块中各芯片均是以压紧方式进行安装，导电时会产生局部或点发热现象，不利于整个模块的散热分布，模块长期工作在高温状态，会减少模块使用寿命。

此外，现有可控硅复合模块采用插接方式进行连接，在潮湿环境和有腐蚀性空气的环境中长期使用会产生接触不良等问题，在移动的设备上也会产生各种问题，而且控制电极引线过长不利于模块的可靠控制和产生高频谐波干扰现象。

因此，提供一种具有体积小、重量轻、使用寿命长、控制效果好等特点的可控硅复合装置是本领域亟待解决的技术难题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种可控硅复合装置，以解决现有可控硅符合模块存在的体积大、重量重、使用寿命短、控制效果差等问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

一种可控硅复合装置，包括：快速可控硅芯片、快速二极管芯片和绝缘陶瓷；

所述快速可控硅芯片和所述快速二极管芯片均集成于所述绝缘陶瓷上；

所述快速可控硅芯片和所述快速二极管芯片均包括控制连接点和高压连接点；

所述快速可控硅芯片的控制连接点与所述快速二极管芯片的控制连接点连接；所述快速可控硅芯片的高压连接点与所述快速二极管芯片的高压连接点连接。

优选的，所述快速可控硅芯片和所述快速二极管芯片均包括第一高压连接点和第二高压连接点；

所述快速可控硅芯片的所述第一高压连接点与所述快速二极管芯片的所述第一高压连接点连接；所述快速可控硅芯片的所述第二高压连接点与所述快速二极管芯片的所述第二高压连接点连接。

优选的，所述快速可控硅芯片和所述快速二极管芯片还均包括：高压接口；

所述快速可控硅芯片的高压接口和/或所述快速二极管芯片的高压接口与外接控制***的电压输出口连接；

或，所述快速可控硅芯片的高压接口和/或所述快速二极管芯片的高压接口与斩波电路的电压输出口连接。

优选的，所述高压接口为第一高压接口和第二高压接口的集成接口，或所述高压接口为第一高压接口和第二高压连接点的集成接口。

优选的，所述快速二极管芯片还包括第一快速二极管和第二快速二极管；

所述第一快速二极管的输入端与所述快速二极管芯片的高压接口连接；所述第一快速二极管的输出端分别与所述快速二极管芯片的第一高压连接点和所述快速二极管芯片的所述控制连接点连接；

所述第二快速二极管的输入端与所述快速二极管芯片的高压接口连接；所述第二快速二极管的输出端与所述快速二极管芯片的第二高压连接点连接。

优选的，所述快速二极管芯片的所述第一高压连接点包括第一高压连接子点和第二高压连接子点；

所述快速可控硅芯片的第一高压连接点包括第一高压连接子点和第二高压连接子点；

所述第一快速二极管的输出端分别与所述快速二极管芯片的第一高压连接子点、所述第二高压连接子点和所述控制连接点连接；

所述快速二极管芯片的第一高压连接点的第一高压连接子点与所述快速可控硅芯片的第一高压连接点的第一高压连接子点连接；所述快速二极管芯片的第一高压连接点的第二高压连接子点和所述快速可控硅芯片的第一高压连接点的第二高压连接子点连接。

优选的，所述快速可控硅芯片的参数值为设定数值；所述参数值包括工作电压值、工作电流值、频率值、控制电压值、控制电流值和导通压降值。

优选的，所述工作电压值的设定数值为2000V；所述工作电流值的设定数值为500A；所述频率值的设定数值为1KHz；所述控制电压值的设定数值为0.3V；所述控制电流值的设定数值小于100mA；所述导通压降值的设定数值为0.7V。

优选的，所述快速可控硅芯片的控制连接点与所述快速二极管芯片的控制连接点的连接方式和所述快速可控硅芯片的高压连接点与所述快速二极管芯片的高压连接点的连接方式均为插接或焊接。

优选的，所述快速可控硅芯片的个数和所述快速二极管芯片的个数均为多个。

根据本实用新型提供的具体实施例，本实用新型公开了以下技术效果：

本实用新型提供的可控硅复合装置，通过采用快速可控硅芯片、快速二极管芯片和绝缘陶瓷，并将快速可控硅芯片和快速二极管芯片均集成在绝缘陶瓷上，这能够在大大减小整个装置的体积、减轻整个装置重量的同时，增长使用寿命。

并且，通过各连接点的设置，能够避免产生接触不良的问题，进而提高控制效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型可控硅复合装置的第一结构示意图；

图2为本实用新型可控硅复合装置的第二结构示意图。

符号说明：

1-快速可控硅芯片，2-快速二极管芯片，21-第一快速二极管，22-第二快速二极管，A1-第一高压接口，A2-第二高压接口，k1-快速二极管芯片的第一高压连接点，k11-快速二极管芯片的第一高压连接子点，k12-快速二极管芯片的第二高压连接子点，k2-快速二极管芯片的第二高压连接点，G1-快速二极管芯片的控制连接点，k’1-快速可控硅芯片的第一高压连接点，k’11-快速可控硅芯片的第一高压连接子点，k’12-快速可控硅芯片的第二高压连接子点，k’2- 快速可控硅芯片的第二高压连接点，G’1-快速可控硅芯片的控制连接点。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的目的是提供一种可控硅复合装置，以解决现有可控硅符合模块存在的体积大、重量重、使用寿命短、控制效果差等问题。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1为本实用新型可控硅复合装置的第一结构示意图，图2为本实用新型可控硅复合装置的第二结构示意图。如图1和2所示，一种可控硅复合装置，包括：快速可控硅芯片1、快速二极管芯片2和绝缘陶瓷(图中未示出)。

快速可控硅芯片1和快速二极管芯片2均集成于绝缘陶瓷上。

快速可控硅芯片1和快速二极管芯片2均包括控制连接点和高压连接点。

快速可控硅芯片1的控制连接点与快速二极管芯片2的控制连接点连接。快速可控硅芯片1的高压连接点与快速二极管芯片2的高压连接点连接。

快速可控硅芯片1和快速二极管芯片2均包括第一高压连接点和第二高压连接点。

快速可控硅芯片1的第一高压连接点k’1与快速二极管芯片2的第一高压连接点k1连接。快速可控硅芯片1的第二高压连接点k’2与快速二极管芯片2 的第二高压连接点k2连接。

快速可控硅芯片1和快速二极管芯片2还均包括：高压接口。

快速可控硅芯片1的高压接口和/或快速二极管芯片2的高压接口与外接控制***的电压输出口连接。

或，快速可控硅芯片1的高压接口和/或快速二极管芯片2的高压接口与斩波电路的电压输出口连接。

高压接口为第一高压接口A1(A’1)和第二高压接口A2(A’2)的集成接口，或高压接口为第一高压接口A1(A’1)和快速二极管芯片2的第二高压连接点k2的集成接口。

快速二极管芯片2还包括第一快速二极管21和第二快速二极管22。

第一快速二极管21的输入端与快速二极管芯片2的高压接口连接。第一快速二极管21的输出端分别与快速二极管芯片2的第一高压连接点k1和控制连接点G1连接。

第二快速二极管22的输入端与快速二极管芯片2的高压接口连接。第二快速二极管22的输出端与快速二极管芯片2的第二高压连接点k2连接。

快速二极管芯片2的第一高压连接点k1包括第一高压连接子点k11和第二高压连接子点k12。

快速可控硅芯片1的第一高压连接点k’1包括第一高压连接子点k’11和第二高压连接子点k’12。

第一快速二极管21的输出端分别与快速二极管芯片2的第一高压连接子点k11、第二高压连接子点k12和控制连接点G1连接。

快速二极管芯片2的第一高压连接点k1的第一高压连接子点k11与快速可控硅芯片1的第一高压连接点k’1的第一高压连接子点k’11连接。快速二极管芯片2的第一高压连接点k1的第二高压连接子点k12和快速可控硅芯片1的第一高压连接点k’1的第二高压连接子点k’12连接。

快速可控硅芯片1的参数值为设定数值。参数值包括工作电压值、工作电流值、频率值、控制电压值、控制电流值和导通压降值。其中，工作电压值的设定数值为2000V。工作电流值的设定数值为500A。频率值的设定数值为 1KHz。控制电压值的设定数值为0.3V。控制电流值的设定数值小于100mA。导通压降值的设定数值为0.7V。

快速可控硅芯片1的控制连接点G’1与快速二极管芯片2的控制连接点 G1的连接方式和快速可控硅芯片1的高压连接点与快速二极管芯片2的高压连接点的连接方式均为插接或焊接。

快速可控硅芯片1的个数和快速二极管芯片2的个数均为多个。

作为本实用新型的第一实施例：

如图1所示，第一快速二极管21的输入端与快速二极管芯片2的高压接口(该高压接口包括第一高压接口A1和第二高压接口A2)连接，第一快速二极管21的输出端分别与第一高压连接子点k11、第二高压连接子点k12和控制连接点G1连接。快速二极管芯片2的第一高压连接子点k11与快速可控硅芯片1的第一高压连接子点k’11连接。快速二极管芯片2的第二高压连接子点k12与快速可控硅芯片1的第二高压连接子点k’12连接。快速二极管芯片2的控制连接点G1与快速可控硅芯片1的控制连接点G’1连接。

第二快速二极管22的输入端与快速二极管芯片2的高压接口(该高压接口包括第一高压接口A1和第二高压接口A2)连接。第二快速二极管22的输出端与快速二极管芯片2的第二高压连接点k2连接。快速二极管芯片2的第二高压连接点k2与快速可控硅芯片1的第二高压连接点k’2连接。

快速可控硅芯片1的高压接口(该高压接口包括第一高压接口A’1和第二高压接口A’2)和快速二极管芯片2的高压接口均可以与外接控制***或斩波电路的电压输出口连接。本实用新型所指的外接控制***为现有技术中能够采用可控硅符合模块的所有电器设备。

作为本实用新型第二实施例：

如图2所示，在本实用新型的这一实施例中，将上述实施例中的高压接口替换为第一高压接口A1和快速二极管芯片2的第二高压连接点K2的集成接口，同时，第二快速二极管22的输入端与快速二极管芯片2的第二高压接口 A2连接，第二快速二极管22的输入端与第一高压接口A1和快速二极管芯片 2的第二高压连接点K2的集成接口连接。第一快速二极管21的输入端与快速二极管芯片2的集成接口连接。

除上述连接关系及接口改变外，其他部分与第一实施例中所公开的连接关系完全相同。

此外，如图1和图2所示，本实用新型提供的技术方案中，快速可控硅芯片上的第一高压连接点、高压接口为多个，以使一个快速可控硅芯片上可以安装多个快速二极管芯片，进而在提高装置集成度的同时，便于更换连接接口，提高装置使用寿命。

本实用新型提供的可控硅复合装置的工艺步骤为：

丝网印刷→自动贴片→真空回流焊接→X光缺陷检测→自动引线键合→壳体倒模→壳体注塑→端子安装→功能测试。

工艺条件包括设计工艺和工艺技术。其中，设计工艺包括：

性能设计：为稳定的短路电流设计通道。芯粒排列紧密可靠设计。高压设计：设计厚度和浓度。边界设计。高效率控制设计。

工艺技术包括：深沟槽刻划。外延电阻率和厚度。薄硅片处理。高能注入。低温、激活。

相对于现有技术公开的可控硅符合模块，本实用新型提供的可控硅复合装置还进行了以下改进：

1、装置包括快速可控硅芯片和快速二极管芯片，设计安装孔位采用通用国际标准安装62X108尺寸，有利于和其他老款型号的代换、互换安装。各芯片采用多颗引线并联输出，多个晶圆电流平衡输出，性能稳定，温升一致，提高每个晶圆体的效率，装置中各个芯片基于绝缘陶瓷上面，内部导电部分和散热都采用焊接方式，导电性能和导热性能大大提升。外壳封装按照62X106标准封装，安装固定孔位100A-800A流通用，有利于模块的互换代用，在有限的空间内进一步提升了产品质量和标准。装置各芯片并联扩大了使用范围，降低了晶圆浪费需要多大电流按技术要求选择合适的模块，电路设计有利于高精度控制。并联芯片也可使导通压降下降，各芯片输出采用多股导线焊接的方式，可使整体装置的效率提升，以应用于各种不同的环境，使用范围更通用广泛。

2、装置内部采用多芯片并联的方式，增加了导电的横截面积(高频电流的集肤效应)，以在高频电路工作时降低损耗。多个芯片并联增加了模块的承载能力，同时也增加了散热面积，模块可靠工作，芯片晶圆使用量较鲜有不技术降低了1/3以上，降低了生产成本。并且，在批量生产中可以节省螺栓安装等多个工序，提高整个装置的生产效率。

3、装置接线端口采用平行输出模式，各个电极高度相同、距离相等，以方便导线铜板安装和操作。并且，固定孔采用对称安装的方式，以使拆卸安装方便快捷。此外，连接点采用焊接或插接的连接方式，方便不同使用环境范围。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (9)

1.一种可控硅复合装置，其特征在于，包括：快速可控硅芯片、快速二极管芯片和绝缘陶瓷；

所述快速可控硅芯片和所述快速二极管芯片均集成于所述绝缘陶瓷上；

所述快速可控硅芯片和所述快速二极管芯片均包括控制连接点和高压连接点；

所述快速可控硅芯片的控制连接点与所述快速二极管芯片的控制连接点连接；所述快速可控硅芯片的高压连接点与所述快速二极管芯片的高压连接点连接。

2.根据权利要求1所述的可控硅复合装置，其特征在于，所述快速可控硅芯片和所述快速二极管芯片均包括第一高压连接点和第二高压连接点；

所述快速可控硅芯片的所述第一高压连接点与所述快速二极管芯片的所述第一高压连接点连接；所述快速可控硅芯片的所述第二高压连接点与所述快速二极管芯片的所述第二高压连接点连接。

3.根据权利要求1所述的可控硅复合装置，其特征在于，所述快速可控硅芯片和所述快速二极管芯片还均包括：高压接口；

所述快速可控硅芯片的高压接口和/或所述快速二极管芯片的高压接口与外接控制***的电压输出口连接；

或，所述快速可控硅芯片的高压接口和/或所述快速二极管芯片的高压接口与斩波电路的电压输出口连接。

4.根据权利要求3所述的可控硅复合装置，其特征在于，所述高压接口为第一高压接口和第二高压接口的集成接口，或所述高压接口为第一高压接口和第二高压连接点的集成接口。

5.根据权利要求2或4所述的可控硅复合装置，其特征在于，所述快速二极管芯片还包括第一快速二极管和第二快速二极管；

所述第一快速二极管的输入端与所述快速二极管芯片的高压接口连接；所述第一快速二极管的输出端分别与所述快速二极管芯片的第一高压连接点和所述快速二极管芯片的所述控制连接点连接；

所述第二快速二极管的输入端与所述快速二极管芯片的高压接口连接；所述第二快速二极管的输出端与所述快速二极管芯片的第二高压连接点连接。

6.根据权利要求5所述的可控硅复合装置，其特征在于，所述快速二极管芯片的所述第一高压连接点包括第一高压连接子点和第二高压连接子点；

所述快速可控硅芯片的第一高压连接点包括第一高压连接子点和第二高压连接子点；

所述第一快速二极管的输出端分别与所述快速二极管芯片的第一高压连接子点、所述第二高压连接子点和所述控制连接点连接；

所述快速二极管芯片的第一高压连接点的第一高压连接子点与所述快速可控硅芯片的第一高压连接点的第一高压连接子点连接；所述快速二极管芯片的第一高压连接点的第二高压连接子点和所述快速可控硅芯片的第一高压连接点的第二高压连接子点连接。

7.根据权利要求1所述的可控硅复合装置，其特征在于，所述快速可控硅芯片的参数值包括工作电压值、工作电流值、频率值、控制电压值、控制电流值和导通压降值；

所述工作电压值的设定数值为2000V；所述工作电流值的设定数值为500A；所述频率值的设定数值为1KHz；所述控制电压值的设定数值为0.3V；所述控制电流值的设定数值小于100mA；所述导通压降值的设定数值为0.7V。

8.根据权利要求1所述的可控硅复合装置，其特征在于，所述快速可控硅芯片的控制连接点与所述快速二极管芯片的控制连接点的连接方式和所述快速可控硅芯片的高压连接点与所述快速二极管芯片的高压连接点的连接方式均为插接或焊接。

9.根据权利要求1所述的可控硅复合装置，其特征在于，所述快速可控硅芯片的个数和所述快速二极管芯片的个数均为多个。

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