本发明属于半导体技术领域，具体是涉及到一种碟簧组件及功率半导体模块。
背景技术：
现有压接式功率半导体模块(cn201280051153)的典型封装结构如图1所示，其中，多个功率子单元3采用焊接方式和导电底板2连接，再采用硅胶灌封的方式完成功率子单元3的绝缘保护，为了保证硅胶可靠绝缘覆盖，其硅胶用量通常会使胶面高出功率子单元3，因此两两功率子单元3之间会被硅胶阻挡；母排13设置为两条，分别位于碟簧12的两侧，即同流路径仅有两条。
在高压直流输电的工况下，压接式功率半导体模块被压装为一串阀组件，当其中一只失效，如果可以具备长时间的大电流通流能力，可以保证工况的持续运行，不用停机修理。
但现有压接式功率半导体模块的结构设计存在以下缺点：
1)当某一个功率子单元3失效，大电流通过功率子单元3，因为硅胶的存在，失效的功率子单元3产生的热难以传播至附近的功率子单元3，限制了器件的失效通流能力。
2)某一功率子单元3失效后，大电流通过母排13，由于母排13只设置有两条，导致旁路的通流路径有限，限制了器件的失效通流能力。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是提供一种失效通流能力好的碟簧组件及功率半导体模块。
本发明提供一种碟簧组件，包括轴、套设在轴上的碟簧，还包括导电柱和母排，所述母排环绕设置在碟簧侧围，且母排上设置有至少三条槽，槽沿母排的高度方向设置，所述导电柱与轴滑动配合，且导电柱的一端与母排连接，挤压导电柱时，导电柱沿轴上移动，母排和碟簧一同压缩。
更进一步地，单个所述槽的宽度小于两两槽之间的间隔。
更进一步地，所述母排的纵截面呈弧形。
更进一步地，所述母排的两端朝向轴的方向弯折设置，碟簧位于母排弯折的两端之间。
本发明还提供一种功率半导体模块，包括导电顶盖和导电底座，还包括多个功率子单元和多个上述的碟簧组件，功率子单元与导电顶盖连接并导通，碟簧组件与导电底座连接并导通，且功率子单元与导电柱通过插接一一导通，单个所述功率子单元的侧围设置有绝缘胶体，两两功率子单元之间设置有间隔。
更进一步地，所述绝缘胶体通过转模成型在功率子单元的侧围。
更进一步地，所述功率子单元包括依次设置的钼片一、芯片及钼片二，绝缘胶体覆盖在钼片一、芯片及钼片二的侧边上，所述钼片二与导电顶盖连接，所述绝缘胶体朝钼片一背离芯片的一面凸起设置有胶体围墙，所述导电柱插在胶体围墙中且导电柱与钼片一相贴。
更进一步地，所述功率子单元还包括门极针座，门极针座与芯片连接，所述导电顶盖上设置有门极弹簧针，门极弹簧针与门极针座插接。
更进一步地，所述绝缘胶体覆盖在门极针座侧围，所述绝缘胶体位于门极针座的轴线上开设有针孔，门极弹簧针穿过针孔与门极针座插接。
更进一步地，功率半导体模块还包括限位件，所述限位件设置在导电顶盖和导电底座之间，且限位件与导电顶盖之间留有间隙，导电顶盖相对于导电底座移动一定行程后，导电顶盖与限位件抵接。
本发明的有益效果是，通过将母排环绕设置在碟簧侧围，且在母排上设置至少三条槽，使得母排上具有至少三条的通流旁路，相比于现有中的两条母排结构，本发明的通流能力更高，相比于现有中的圆筒整片式母排结构，本发明的延展性更好，可压缩的行程更大，因此适用范围更广。
绝缘胶体直接设置在功率子单元的侧面，功率子单元的绝缘包覆性更好，两两功率子单之间不会被阻隔，单个功率子单元失效后，芯片在大电流下出现发热，热量集中后，会更容易传播到附近的其他功率子单元，最终扩大失效后的通流面积，提高了功率半导体模块的失效通流能力。相比于在功率子单元上装配绝缘塑料框的结构，本发明不需要在装配的间隙涂胶进行阻挡，因此爬电距离更大，绝缘性及可靠性更好。
附图说明
图1为现有压接式功率半导体模块的结构示意图。
图2为本发明中碟簧组件的结构示意图。
图3为本发明中碟簧组件的纵剖示意图。
图4为本发明中功率半导体模块的纵剖示意图。
图5为本发明图4中a处的放大图。
图6为本发明中功率子单元的俯视图。
图7为本发明图6中a-a的剖视图。
在图中，100-导电底座；110-法兰一；200-管壳；210-法兰二；300-导电顶盖；310-法兰三；400-限位件；500-功率子单元；510-绝缘胶体；520-钼片一；530-芯片；540-钼片二；550-门极针座；600-门极碟簧针；700-碟簧组件；710-导电柱；720-端盖；730-母排；731-槽；740-碟簧；750-轴；760-紧固件。
具体实施方式
本发明提供一种碟簧组件700，如图2和图3所示，包括轴750、碟簧740、导电柱710和母排730。所述碟簧740套设在轴750上，母排730成片状，片状的母排730环绕设置在碟簧740侧围，且母排730的侧端首尾相连。母排730上设置有至少三条槽731，槽731沿母排730的高度方向设置，两两槽731之间的母排即为一条通流旁路，即母排730上具有至少三条通流旁路，使得母排730整体呈笼状，其中，母排730为可折弯的柔性材质。导电柱710的轴线上设置有可供轴750穿过的通孔，所述导电柱710与轴750滑动配合，且导电柱710的一端与母排730连接，挤压导电柱710时，导电柱710沿轴750上移动，母排730和碟簧740被一同压缩。其中，母排730的材质优选为铜。
更具体的，碟簧组件700中还包括端盖720和紧固件760。所述端盖720套设在轴750上，且端盖750位于碟簧740和导电柱710之间。所述轴750背离导电柱710的一端设置有限位台，所述碟簧740设置在限位台和端盖720之间，限位台对碟簧740进行下限位。所述轴750背离限位台的一端轴线上设置有安装孔，所述紧固件760穿设在导电柱710的通孔中，且紧固件锁紧在轴750的安装孔内，优选紧固件760为螺钉，螺钉的头部对碟簧740进行上限位。
本发明提供的碟簧组件700，通过将母排730环绕设置在碟簧740侧围，且在母排730上设置至少三条槽731，使得母排730上具有至少三条的通流旁路，相比于现有中的两条母排结构，本发明的通流能力更高，相比于现有中的圆筒整片式母排结构，本发明的延展性更好，可压缩的行程更大，因此适用范围更广。
在其他实施例中，母排730呈条状，单条母排730即为一条通流旁路，条状的母排730设置有至少三条，且条状的母排730，周向设置在碟簧740侧围。
本发明中，单个所述槽731的宽度小于两两槽731之间的间隔，在保证母排730延展性好的情况下，使母排730的通流面积最大化。
本发明中，如图2所示，所述母排730的纵截面呈弧形，便于母排730被压缩。
本发明中，母排的两端分别朝向轴750的方向折弯设置，碟簧740位于母排730弯折的两端之间；具体为，所述母排730上端朝向轴750的方向折弯设置，且母排730弯折的上端设置在顶盖720和导电柱710之间，所述母排730下端朝向轴750的方向折弯设置，且母排730弯折的下端设置在限位台背离碟簧740的一面上。
本发明还提供一种功率半导体模块，如图4-7所示，包括导电顶盖300和导电底座100，还包括多个功率子单元500和多个上述的碟簧组件700，功率子单元500与导电顶盖300连接并导通，碟簧组件700与导电底座100连接并导通，且功率子单元500与导电柱710通过插接一一导通，单个所述功率子单元500的侧围设置有绝缘胶体510，两两功率子单元500之间设置有间隔。
本发明提供功率半导体模块，绝缘胶体510直接设置在功率子单元500的侧面，功率子单元500的绝缘包覆性更好，两两功率子单元500之间不会被阻隔，单个功率子单元500失效后，芯片530在大电流下出现发热，热量集中后，会更容易传播到附近的其他功率子单元500，最终扩大失效后的通流面积，提高了功率半导体模块的失效通流能力。相比于在功率子单元500上装配绝缘塑料框的结构，本发明不需要在装配的间隙涂胶进行阻挡，因此爬电距离更大，绝缘性及可靠性更好。
本发明中，所述绝缘胶体510通过转模成型在功率子单元500的侧围。优选地，绝缘胶体510为透明颜色，可以观察到绝缘胶体510内部气泡等缺陷，在绝缘胶体510未固化前可通过抽真空等方式抽取内部气泡，工艺可制造性高。并且在转模设备中可以实现大批量成型，制造效率高，批量制造成本更低。
本发明中，所述功率子单元500包括依次设置的钼片一520、芯片530及钼片二540，芯片530通过焊接或烧结与钼片一520、钼片二540连接，绝缘胶体510覆盖在钼片一520、芯片530及钼片二540的侧边上，增大了钼片二540到钼片一520之间的爬电距离，使功率子单元500具有更高的绝缘保护能力。所述钼片二540与导电顶盖300连接。所述绝缘胶体510朝钼片一520背离芯片530的一面凸起设置有胶体围墙，胶体围墙即图7中绝缘胶体510高于钼片一520的区域，胶体围墙起碟簧组件700安装时的定位导向的作用，碟簧组件700与功率子单元500连接时，导电柱710插在胶体围墙中，且导电柱710与钼片一520相贴从而导通。
本发明中，所述功率子单元500还包括门极针座550，门极针座550与芯片530连接，所述导电顶盖300上设置有门极弹簧针600，门极弹簧针600与门极针座550插接。为保证整体绝缘性，所述绝缘胶体510覆盖在门极针座550侧围，为了便于门极弹簧针600与门极针座550插接连接，所述绝缘胶体510位于门极针座550的轴750线上开设有针孔，门极弹簧针600穿过针孔与门极针座550插接。其中，门极针座550可以在芯片530上与钼片一520/钼片二540焊接或烧结，或是门极针座550与钼片一520/钼片二540一并焊接或烧结在芯片530上。
本发明中，功率半导体模块还包括限位件400，所述限位件400设置在导电顶盖300和导电底座100之间，且限位件400与导电顶盖300之间留有间隙，限位件400起限位和分压的作用，对功率半导体模块上下加压，导电顶盖300朝导电底座100方向运动，碟簧740开始慢慢压缩，芯片530逐渐受到碟簧740的压力，电流经导电柱710从母排730上的多条旁路流入导电底座100，每个功率子单元500下的电流路径相等，均流性好。当行程到位后，导电顶盖300会与限位件400抵接，若继续施加更大的压力，多余的压力就会施加在限位件上，因此可保证芯片530的最大受力范围，避免芯片530因超出受力范围而损坏。
本发明中，功率半导体模块还包括管壳200，管壳200设置在导电顶盖300和导电底座100之间。导电顶盖300侧面设置有法兰三300，管壳200的一端上设置有法兰二210，法兰二210与法兰三310连接，从而使管壳200与导电顶盖300连接。导电底座100的侧面设置有法兰一110，法兰一与管壳200连接，从而使管体200和导电底座100连接。其中，导电顶盖300和导电底座100的材质优选为无氧铜，管壳200的材质优选为陶瓷。
1.一种碟簧组件，其特征是，包括轴(750)、套设在轴(750)上的碟簧(740)，还包括导电柱(710)和母排(730)，所述母排(730)环绕设置在碟簧(740)侧围，且母排(730)上设置有至少三条槽(731)，槽(731)沿母排(730)的高度方向设置，所述导电柱(710)与轴(750)滑动配合，且导电柱(710)的一端与母排(730)连接，挤压导电柱(710)时，导电柱(710)沿轴(750)上移动，母排(730)和碟簧(740)一同压缩。
2.如权利要求1所述的碟簧组件，其特征是，单个所述槽(731)的宽度小于两两槽(731)之间的间隔。
3.如权利要求1所述的碟簧组件，其特征是，所述母排(730)的纵截面呈弧形。
4.如权利要求1所述的碟簧组件，其特征是，所述母排(730)的两端朝向轴(750)的方向弯折设置，碟簧(740)位于母排(730)弯折的两端之间。
5.一种功率半导体模块，其特征是，包括导电顶盖(300)和导电底座(100)，还包括多个功率子单元(500)和多个如权利要求1-4任一项所述的碟簧组件(700)，功率子单元(500)与导电顶盖(300)连接并导通，碟簧组件(700)与导电底座(100)连接并导通，且功率子单元(500)与导电柱(710)通过插接一一导通，单个所述功率子单元(500)的侧围设置有绝缘胶体(510)，两两功率子单元(500)之间设置有间隔。
6.如权利要求5所述的功率半导体模块，其特征是，所述绝缘胶体(510)通过转模成型在功率子单元(500)的侧围。
7.如权利要求5所述的功率半导体模块，其特征是，所述功率子单元(500)包括依次设置的钼片一(520)、芯片(530)及钼片二(540)，绝缘胶体(510)覆盖在钼片一(520)、芯片(530)及钼片二(540)的侧边上，所述钼片二(540)与导电顶盖(300)连接，所述绝缘胶体(510)朝钼片一(520)背离芯片(530)的一面凸起设置有胶体围墙，所述导电柱(710)插在胶体围墙中且导电柱(710)与钼片一(520)相贴。
8.如权利要求7所述的功率半导体模块，其特征是，所述功率子单元(500)还包括门极针座(550)，门极针座(550)与芯片(530)连接，所述导电顶盖(300)上设置有门极弹簧针(600)，门极弹簧针(600)与门极针座(550)插接。
9.如权利要求8所述的功率半导体模块，其特征是，所述绝缘胶体(510)覆盖在门极针座(550)侧围，所述绝缘胶体(510)位于门极针座(550)的轴(750)线上开设有针孔，门极弹簧针(600)穿过针孔与门极针座(550)插接。
10.如权利要求5-9任一项所述的功率半导体模块，其特征是，功率半导体模块还包括限位件(400)，所述限位件(400)设置在导电顶盖(300)和导电底座(100)之间，且限位件(400)与导电顶盖(300)之间留有间隙，导电顶盖(300)相对于导电底座(100)移动一定行程后，导电顶盖(300)与限位件(400)抵接。
技术总结