一种低导通电阻高压大功率固体继电器的制作方法

专利2026-06-10  0


本发明属于机电元件类固体继电器领域,尤其是涉及一种低导通电阻高压大功率固体继电器,该继电器具有高气密性、高输出电压、低导通电阻、高负载体积比、高集成度、组装简单等显著特点。


背景技术:

1、常见的金属封装大功率高压固体继电器为非气密性设计,输出引线常见为玻璃可伐合金4j29材料,使用玻璃粉与底板烧结组装,输出功率器件多采用si基材料场效应管mosfet芯片,内部元器件多采用分立元器件。由于si基场效应管mosfet芯片材料和输出引线材料限制,无法做到较高的输出电压和较高的负载体积比。使用分立器件使得产品集成度低、体积大、散热不充分等缺点。


技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种低导通电阻高压大功率固体继电器,该继电器为金属气密性封装结构,包括输入引线、与所述输入引线电气连接的输入电路模块、与所述输入电路模块电气连接的输出功率组件,以及输出引线;所述输出功率组件包括sic材料的场效应管mosfet芯片,所述场效应管mosfet芯片的输出端作为所述输出功率组件的输出端用于与所述输出引线电气连接;所述输出引线被配置为用于降低继电器输出电阻和所述场效应管mosfet芯片散热通道热阻的tu1无氧铜材料。

2、本发明提供的低导通电阻高压大功率固体继电器另一种结构是:该继电器为金属气密性封装结构,包括:

3、输入电路模块,主要由厚膜电路基板、以及布设于所述厚膜电路基板上的电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、电阻r5、光伏u1、光伏u2、开关二极管芯片d1、开关二极管芯片d2、稳压二极管芯片d3和三极管芯片q1构成;

4、输出功率组件,主要由底座、连接片、dbc板和场效应管mosfet芯片构成;所述连接片和所述dbc板焊接在所述底座上,所述场效应管mosfet芯片布局于所述dbc板上;

5、输入引线,与所述输入电路模块电气连接;

6、输出引线,经所述连接片和所述dbc板与所述场效应管mosfet芯片形成电气连接;

7、所述连接片和所述dbc板上分别布设有走线,实现电气连接,所述走线被配置为用于降低内部线路导通电阻的tu1无氧铜材料;所述输出引线被配置为用于降低继电器输出电阻和所述场效应管mosfet芯片散热通道热阻的tu1无氧铜材料;所述场效应管mosfet芯片为sic材料场效应管芯片。

8、在一些实施方式中,所述输出功率组件布局于dbc板上,所述dbc板上布设有实现电气连接的走线,所述走线被配置为用于降低继电器内部线路导通电路的tu1无氧铜材料。

9、在一些实施方式中,所述场效应管mosfet芯片被配置为并联的场效应管mosfet芯片v1和场效应管mosfet芯片v2。

10、在一些实施方式中,该继电器中的电阻采用电阻浆料形成。

11、在一些实施方式中,构成所述输入电路模块、所述输出功率组件的二极管芯片、三极管芯片和场效应管芯片均采用裸芯片。

12、本发明提供的固体继电器采用金属气密性封装,可靠性较非气密性设计高。输出引线采用tu1无氧铜材料,降低了继电器导通电阻,提高了继电器的负载体积比(负载体积比即产品负载电流与体积的比值,一定的体积下热阻一定,功率p=i2r,导通电阻r越低,负载电流i越大,进而产品负载体积比越大)。输出功率器件采用sic材料场效应管mosfet芯片,与si基材料场效应管mosfet芯片相比,具有更加优越的开关性能和更高的可靠性;此外,sic材料场效应管mosfet芯片的低导通电阻和紧凑的芯片尺寸确保了场效应管mosfet低电容和栅源电荷,因此,sic材料场效应管mosfet芯片具有更高的效率、更快的工作频率、更高的功率密度、更低的电磁干扰等优势,采用sic材料的mosfet输出电压可高达1200v以上。

13、本发明开关二极管芯片、稳压二极管芯片、三极管芯片、场效应管mosfet芯片均采用裸芯片,集成度高,组装简单。

14、采用本发明的技术效果可以达到的技术效果是:本发明提高了输出电压、降低了导通电阻、提高了负载体积比和提高产品集成度。该继电器可以被拓宽到军用战斗机、民航客机、新能源汽车等高压高可靠应用领域。



技术特征:

1.一种低导通电阻高压大功率固体继电器,其特征在于,该继电器为金属气密性封装结构,包括输入引线、与所述输入引线电气连接的输入电路模块、与所述输入电路模块电气连接的输出功率组件,以及输出引线;所述输出功率组件包括sic材料的场效应管mosfet芯片,所述场效应管mosfet芯片的输出端作为所述输出功率组件的输出端用于与所述输出引线电气连接;所述输出引线被配置为用于降低继电器输出电阻和所述场效应管mosfet芯片散热通道热阻的tu1无氧铜材料。

2.根据权利要求1所述的低导通电阻高压大功率固体继电器,其特征在于,所述输出功率组件布局于dbc板上,所述dbc板上布设有实现电气连接的走线,所述走线被配置为用于降低继电器内部线路导通电路的tu1无氧铜材料。

3.根据权利要求1所述的低导通电阻高压大功率固体继电器,其特征在于,所述场效应管mosfet芯片被配置为并联的场效应管mosfet芯片v1和场效应管mosfet芯片v2。

4.根据权利要求1所述的低导通电阻高压大功率固体继电器,其特征在于,该继电器中的电阻采用电阻浆料形成。

5.根据权利要求1所述的低导通电阻高压大功率固体继电器,其特征在于,构成所述输入电路模块、所述输出功率组件的二极管芯片、三极管芯片和场效应管芯片均采用裸芯片。

6.一种低导通电阻高压大功率固体继电器,其特征在于,该继电器为金属气密性封装结构,包括:

7.根据权利要求6所述的低导通电阻高压大功率固体继电器,其特征在于,所述电阻r1~电阻r5采用电阻网络烧结在所述厚膜电路基板(4)上。

8.根据权利要求6所述的低导通电阻高压大功率固体继电器,其特征在于,所述场效应管mosfet芯片被配置为并联的场效应管mosfet芯片v1和场效应管mosfet芯片v2。

9.根据权利要求6所述的低导通电阻高压大功率固体继电器,其特征在于,所述开关二极管芯片d1、所述开关二极管芯片d2、所述稳压二极管芯片d3、所述三极管芯片q1和所述场效应管mosfet芯片均采用裸芯片。

10.根据权利要求1或6所述的低导通电阻高压大功率固体继电器,其特征在于,位于输出侧引线之间的间距被配置为4倍2.54mm引线间距。


技术总结
本发明公开了一种低导通电阻高压大功率固体继电器,该继电器为金属气密性封装结构,包括输入引线、与所述输入引线电气连接的输入电路模块、与所述输入电路模块电气连接的输出功率组件,以及输出引线;所述输出功率组件包括SiC材料的场效应管MOSFET芯片,所述场效应管MOSFET芯片的输出端作为所述输出功率组件的输出端用于与所述输出引线电气连接;所述输出引线被配置为用于降低继电器输出电阻和所述场效应管MOSFET芯片散热通道热阻的TU1无氧铜材料。本发明提高了输出电压、降低了导通电阻、提高了负载体积比和提高产品集成度。

技术研发人员:林永,翟耀华,郭建章,闫军政,韦跃武,王承贵,文仁俊
受保护的技术使用者:贵州振华群英电器有限公司(国营第八九一厂)
技术研发日:
技术公布日:2024/6/26
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