集成霍爾電流傳感器的功率半導體模塊的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及電力電子領域，具體涉及集成霍爾電流傳感器的功率半導體模塊。
【背景技術】
[0002]功率模塊是功率電子電力器件如金屬氧化物半導體(功率M0S管)、絕緣柵型場效應晶體管(IGBT)，快恢復二極管(FRD)按一定的功能組合封裝成的電力開關模塊，其主要用于電動汽車，光伏發電，風力發電，工業變頻等各種場合下的功率轉換。功率半導體模塊的拓撲結構為單管、兩單元、六單元等，可以根據需要組合成半橋、三相全橋等電路形式。在實際使用過程中，常常需要獲取輸出電流值。
[0003]傳統功率半導體模塊存在的一個缺陷就是不具備電流采樣功能，不能對輸出電流的大小直接進行測量，這樣造成的問題就是，在需要測量輸出電流時，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小型化，而且安裝麻煩、成本較高，且響應速度較慢。
【發明內容】
[0004]發明目的:針對上述問題，本發明旨在提供集成霍爾電流傳感器的功率半導體模塊。
[0005]技術方案:一種集成霍爾電流傳感器的功率半導體模塊，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朝上的磁芯開口，所述磁芯開口處插有一個引腳朝上的霍爾元件;所述外殼在位于磁芯開口上方的對應位置處設有插孔，所述霍爾元件的引腳從插孔中穿出。
[0006]進一步的，所述插孔的尺寸不大于磁芯開口的尺寸。
[0007]進一步的，所述霍爾元件的引腳與采樣控制端子一起焊接在驅動PCB板上。
[0008]進一步的，所述霍爾元件在磁芯開口處使用環氧膠或者粘結膠固定。
[0009]進一步的，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:本發明將霍爾電流傳感器集成在功率半導體模塊的內部，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體模塊的保護。同時，霍爾電流傳感器的測量精度較高、測量頻率范圍較廣并具有良好的隔離效果，使用環氧膠或者粘結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。本發明增加了控制系統的集成度、小型化程度以及穩定性，且降低了后續使用成本。
【附圖說明】
[0011 ]圖1是本發明的第一種連接方式的內部結構示意圖；
[0012]圖2是本發明的第二種連接方式的內部結構示意圖；
[0013]圖3是本發明的第一種連接方式的結構示意圖；
[0014]圖4是本發明的第二種連接方式的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0015]如圖1所示，一種集成霍爾電流傳感器的功率半導體模塊，包括輸出電極1、負電極
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通過一個傳感器磁芯9。所述傳感器磁芯9具有一個朝上的磁芯開口，磁芯的開口處為后續霍爾元件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應位置處設有插孔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可以在功率半導體模塊組裝時插入磁芯開口，再安裝外殼；也可以在功率半導體模塊組裝完成后，在外殼7的插孔11處插入，此時霍爾元件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焊接在后續安裝的驅動PCB板上，然后在功率半導體模塊上安裝驅動PCB板時，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氧膠或者粘結膠固定。環氧膠或者粘結膠可以在霍爾元件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內注入未固化的環氧膠或者粘結膠，再將霍爾元件10插入插孔11，凝固后即可保證霍爾元件10的位置固定及后續連接的可靠性。
[0019 ]電流流經輸出電極1并在輸出電極1的周圍產生磁場，霍爾元件10通過檢測該磁場的磁感應強度得到對應的電流值，并轉化為電壓信號傳輸給控制電路，在電流異常時，由控制電路通過采樣控制端子關斷功率器件，從而保護功率器件。
[0020]霍爾元件10的引腳可直接與采樣控制端子4一起焊接在驅動PCB板上，實現了快速采樣及穩定可靠連接。
[0021]功率半導體模塊的輸出電極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現連接。
[0022]本發明將霍爾電流傳感器集成在功率半導體模塊的內部，增加了控制系統的集成度、小型化程度、以及穩定性，且降低了后續使用成本。
【主權項】
1.一種集成霍爾電流傳感器的功率半導體模塊，包括輸出電極(1)、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)具有一個朝上的磁芯開口，所述磁芯開口處插有一個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應位置處設有插孔(11)，所述霍爾元件(10)的引腳從插孔(11)中穿出。2.根據權利要求1所述的集成霍爾電流傳感器的功率半導體模塊，其特征在于，所述插孔(11)的尺寸不大于磁芯開口的尺寸。3.根據權利要求1所述的集成霍爾電流傳感器的功率半導體模塊，其特征在于，所述霍爾元件(10)的引腳與采樣控制端子(4) 一起焊接在驅動PCB板上。4.根據權利要求1所述的集成霍爾電流傳感器的功率半導體模塊，其特征在于，所述霍爾元件(10)在磁芯開口處使用環氧膠或者粘結膠固定。5.根據權利要求1所述的集成霍爾電流傳感器的功率半導體模塊，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朝上的磁芯開口，所述磁芯開口處插有一個引腳朝上的霍爾元件；所述外殼在位于磁芯開口上方的對應位置處設有插孔，所述霍爾元件的引腳從插孔中穿出。本發明將電流傳感器集成在功率半導體模塊的內部，增加了控制系統的集成度、小型化程度以及穩定性，且降低了后續使用成本。
【IPC分類】H01L43/06
【公開號】CN105428521
【申請號】CN201510781571
【發明人】王玉林, 滕鶴松
【申請人】揚州國揚電子有限公司
【公開日】2016年3月23日
【申請日】2015年11月13日