共模噪声抑制装置及电子设备.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201921933429.0 (22)申请日 2019.11.11 (73)专利权人 儒竞艾默生环境优化技术 （上海） 有限公司 地址 200433 上海市杨浦区国定路323号 1101-163室 (72)发明人 徐宇晅王成凯叶玲 (74)专利代理机构 上海光华专利事务所(普通 合伙) 31219 代理人 徐秋平 (51)Int.Cl. H01L 23/552(2006.01) H01L 23/373(2006.01) (54)实用新型名称 共模噪声抑制装置及电子设备 (57)摘。

2、要 本实用新型提供一种共模噪声抑制装置及 电子设备。 所述共模噪声抑制装置包括开关元器 件、 焊接固定板及散热器； 所述开关元器件的背 部电极作为输出端口， 焊接在所述焊接固定板的 上表面； 所述散热器接地； 其中， 所述焊接固定板 的下表面与一导线的一端连接， 所述导线的另一 端与所述开关元器件的静态电极连接， 以作为新 增的一级电极； 该电极与所述散热器之间构成平 行板电容结构。 本实用新型结构简单， 在开关元 器件的背部电极作为输出端口的电路中， 保证良 好散热功效的同时， 可以有效抑制背部电极与大 地之间产生的共模噪声， 从而有效提高电路输出 信号的质量， 解决了EMI测试过程中的共模。

3、抑制 问题。 权利要求书1页 说明书5页 附图1页 CN 210723014 U 2020.06.09 CN 210723014 U 1.一种共模噪声抑制装置， 其特征在于， 所述共模噪声抑制装置包括： 开关元器件、 焊 接固定板及散热器； 所述开关元器件的背部电极作为输出端口， 焊接在所述焊接固定板的 上表面； 所述散热器接地； 其中， 所述焊接固定板的下表面与一导线的一端连接， 所述导线的另一端与所述开关 元器件的静态电极连接， 以作为新增的一级电极； 该电极与所述散热器之间构成平行板电 容结构。 2.根据权利要求1所述的共模噪声抑制装置， 其特征在于， 所述背部电极是所述开关元 器件具有。

4、高dv/dt电平的一端； 所述静态电极是所述开关元器件具有低dv/dt电平的一端。 3.根据权利要求1所述的共模噪声抑制装置， 其特征在于， 所述开关元器件包括IGBT芯 片和MOS管。 4.根据权利要求1所述的共模噪声抑制装置， 其特征在于， 所述焊接固定板上表面按照 所述背部电极的铜基板尺寸做焊接用封装。 5.根据权利要求1所述的共模噪声抑制装置， 其特征在于， 所述焊接固定板与所述散热 器之间设置有绝缘基板。 6.根据权利要求5所述的共模噪声抑制装置， 其特征在于， 所述焊接固定板包括覆铜陶 瓷基板； 所述绝缘基板包括氧化铝陶瓷基板。 7.根据权利要求5所述的共模噪声抑制装置， 其特征在。

5、于， 所述绝缘基板上表面与所述 焊接固定板下表面之间通过涂抹具有导热散热功能的粘合剂来贴合。 8.根据权利要求5所述的共模噪声抑制装置， 其特征在于， 所述绝缘基板下表面与所述 散热器之间通过涂抹具有导热散热功能的粘合剂来贴合。 9.根据权利要求7或8所述的共模噪声抑制装置， 其特征在于， 所述粘合剂的涂刷厚度 在50 m至150 m之间。 10.一种电子设备， 其特征在于， 包括权利要求1至9中任一所述的共模噪声抑制装置。 权利要求书 1/1 页 2 CN 210723014 U 2 共模噪声抑制装置及电子设备 技术领域 0001 本实用新型属于共模噪声抑制技术领域， 特别是涉及一种共模噪声。

6、抑制装置及电 子设备。 背景技术 0002 由于开关类元器件作为功率元器件， 在工作过程中需要不断地导通和关断， 所以 会产生热量， 从而对电路的正常工作造成不利影响。 0003 目前为解决开关类元器件的发热问题， 通常采用散热片辅助散热的方式， 将开关 类元器件的背部电极作为输出端贴合在绝缘性良好的陶瓷垫片上， 陶瓷垫片再与散热器贴 合， 满足散热的同时达到电气绝缘目的； 但是由于背部电极与散热片在空间上平行存在， 且 两者之间的导热垫片和导热硅脂可作为介质， 结果会在背部电极和散热片平面间产生电容 效应， 散热器属于接地部件， 意味着功率开关元器件的背部电极和大地之间在电容效应下 会产生共。

7、模噪声干扰， 从而影响到产品的输出信号质量和EMI特性。 实用新型内容 0004 鉴于以上所述现有技术的缺点， 本实用新型的目的在于提供一种共模噪声抑制装 置及电子设备， 可以有效抑制开关类元器件输出端与大地之间产生的共模噪声， 提高电路 输出信号的质量， 解决EMI测试过程中的共模抑制问题， 且结构简单。 0005 为实现上述目的及其他相关目的， 本实用新型一方面提供一种共模噪声抑制装 置， 所述共模噪声抑制装置包括： 开关元器件、 焊接固定板及散热器； 所述开关元器件的背 部电极作为输出端口， 焊接在所述焊接固定板的上表面； 所述散热器接地； 其中， 所述焊接 固定板的下表面与一导线的一端。

8、连接， 所述导线的另一端与所述开关元器件的静态电极连 接， 以作为新增的一级电极； 该电极与所述散热器之间构成平行板电容结构。 0006 于本实用新型的一实施例中， 所述背部电极是所述开关元器件具有高dv/dt电平 的一端； 所述静态电极是所述开关元器件具有低dv/dt电平的一端。 0007 于本实用新型的一实施例中， 所述开关元器件包括IGBT芯片和MOS管。 0008 于本实用新型的一实施例中， 所述焊接固定板上表面按照所述背部电极的铜基板 尺寸做焊接用封装。 0009 于本实用新型的一实施例中， 所述焊接固定板与所述散热器之间设置有绝缘基 板。 0010 于本实用新型的一实施例中， 所述。

9、焊接固定板包括覆铜陶瓷基板； 所述绝缘基板 包括氧化铝陶瓷基板。 0011 于本实用新型的一实施例中， 所述绝缘基板上表面与所述焊接固定板下表面之间 通过涂抹具有导热散热功能的粘合剂来贴合。 0012 于本实用新型的一实施例中， 所述绝缘基板下表面与所述散热器之间通过涂抹具 有导热散热功能的粘合剂来贴合。 说明书 1/5 页 3 CN 210723014 U 3 0013 于本实用新型的一实施例中， 所述粘合剂的涂刷厚度在50 m至150 m之间。 0014 本实用新型另一方面提供一种电子设备， 包括上述的共模噪声抑制装置。 0015 如上所述， 本实用新型所述的共模噪声抑制装置及电子设备， 。

10、具有以下有益效果： 0016 在开关类元器件的背部电极作为输出端口的电路中， 与现有技术相比， 保证良好 散热功效的同时， 可以有效抑制背部电极与大地之间产生的共模噪声， 从而有效提高电路 输出信号的质量， 解决了EMI测试过程中的共模抑制问题， 且结构简单。 附图说明 0017 图1显示为现有技术中的全桥逆变电路的原理框图。 0018 图2显示为本实用新型的共模噪声抑制装置于一实施例中的结构示意图。 0019 元件标号说明 0020 1 IGBT芯片 0021 2 覆铜陶瓷基板 0022 3 导线 0023 4 氧化铝陶瓷基板 0024 5 导热硅脂 0025 6 散热器 0026 7 发射。

11、极 具体实施方式 0027 以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式， 本领域技术人员可由本说 明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。 0028 请参阅附图。 须知， 本说明书所附图式所绘示的结构、 比例、 大小等， 均仅用以配合 说明书所揭示的内容， 以供熟悉此技术的人士了解与阅读， 并非用以限定本实用新型可实 施的限定条件， 故不具技术上的实质意义， 任何结构的修饰、 比例关系的改变或大小的调 整， 在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下， 均应仍落在本实用新型所 揭示的技术内容得能涵盖的范围内。 同时， 本说明书中所引用的如 “上” 、“下” 、“左” 。

12、、“右” 、 “中间” 及 “一” 等的用语， 亦仅为便于叙述的明了， 而非用以限定本实用新型可实施的范围， 其相对关系的改变或调整， 在无实质变更技术内容下， 当亦视为本实用新型可实施的范畴。 0029 实施例一 0030 本实施例提供一种共模噪声抑制装置， 所述共模噪声抑制装置包括： 开关元器件、 焊接固定板及散热器； 所述开关元器件的背部电极作为输出端口， 焊接在所述焊接固定板 的上表面； 所述散热器接地； 0031 其中， 所述焊接固定板的下表面与一导线的一端连接， 所述导线的另一端与所述 开关元器件的静态电极连接， 以作为新增的一级电极； 该电极与所述散热器之间构成平行 板电容结构。。

13、 0032 在本实施例中， 所述背部电极是所述开关元器件具有高dv/dt电平的一端； 所述静 态电极是所述开关元器件具有低dv/dt电平的一端。 0033 在本实施例中， 所述开关元器件包括IGBT芯片和MOS管。 说明书 2/5 页 4 CN 210723014 U 4 0034 需要说明的是， 所述开关元器件包括但不限于所述IGBT芯片和所述MOS管。 0035 在本实施例中， 所述焊接固定板包括覆铜陶瓷基板， 覆铜陶瓷基板具有陶瓷的高 导热、 高电绝缘、 高机械强度、 低膨胀等特性， 又兼具无氧铜的高导电性和优异焊接性能， 且 能像PCB线路板一样刻蚀出各种图形。 0036 需要说明的是。

14、， 所述焊接固定板除利用覆铜陶瓷基板外， 还可采用其它能够用来 焊接所述开关元器件的基板结构， 因为其只是用来作为开关元器件焊接的载体， 所以， 焊接 固定板采用覆铜陶瓷基板并不作为限制本实用新型的条件。 0037 所述绝缘基板包括氧化铝陶瓷基板， 氧化铝陶瓷基板是电子工业中最常用的基板 材料， 因为在机械、 热、 电性能上相对于大多数其他氧化物陶瓷， 强度及化学稳定性高， 且原 料来源丰富， 适用于各种各样的技术制造以及不同的形状。 0038 需要说明的是， 所述绝缘基板除利用氧化铝陶瓷基板外， 还可采用其它具有绝缘 功能的基板结构， 因为其只是用来起到绝缘作用， 所以， 绝缘基板采用氧化铝。

15、陶瓷基板也不 作为限制本实用新型的条件。 0039 在本实施例中， 所述焊接固定板上表面按照所述背部电极的铜基板尺寸做焊接用 封装。 0040 具体地， 覆铜陶瓷基板上表面按照所述背部电极的铜基板尺寸作为焊接用封装设 计。 0041 所述背部电极底部铜基板焊接在所述覆铜陶瓷基板的上表面， 焊接之后使两者处 于同一电平状态； 所述散热器接地； 所述覆铜陶瓷基板的下表面与一导线的一端连接， 所述 导线的另一端与所述开关元器件的静态电极连接， 以作为新增的一级电极； 该电极与所述 散热器之间构成平行板电容结构。 0042 具体地， 导线与静态电极连接， 作为新增的一级电极， 与散热器之间构成平行板电。

16、 容结构， 阻断了背部电极与散热器之间形成的平行板电容结构， 从而将其电容效应隔离， 达 到抑制背部电极与散热器之间产生的共模噪声的目的。 0043 进一步地， 导线与静态电极连接， 作为新增的一级电极， 与散热器之间构成的平行 板电容结构， 在隔离了背部电极与散热器之间产生的共模噪声后， 其自身形成的电容效应 也会带来一定的共模噪声干扰， 但是， 由于静态电极具有低dv/dt电平， 背部电极具有高dv/ dt电平， 即新增的电极与大地之间可以保持较为平稳的电压差状态， 所以静态电极与散热 器大地之间的共模噪声会大大降低， 最终达到抑制共模噪声的目的。 0044 在本实施例中， 所述焊接固定板。

17、与所述散热器之间设置有绝缘基板， 所述绝缘基 板上表面与所述焊接固定板下表面之间、 所述绝缘基板下表面与所述散热器之间均通过涂 抹具有导热散热功能的粘合剂来贴合。 0045 需要说明的是， 所述氧化铝陶瓷基板起到了电气绝缘的作用； 所述散热器起到了 散热的作用； 所述氧化铝陶瓷基板与所述覆铜陶瓷基板、 所述散热器之间涂抹的粘合剂在 起到粘合连接作用的同时， 还达到了导热散热的功效， 具体地， 可采用导热硅脂来实现这一 功能。 0046 在本实施例中， 所述粘合剂的涂刷厚度在50 m至150 m之间。 0047 需要说明的是， 由于覆铜陶瓷基板、 氧化铝陶瓷基板和散热器的表面都很平整， 所 以粘。

18、合剂的涂覆量不宜多， 涂刷厚度控制在50 m至150 m之间最好， 且需要保证涂抹均匀。 说明书 3/5 页 5 CN 210723014 U 5 0048 以下将结合图1和图2及具体实施例对本实施例所提供的共模噪声抑制装置进行 进一步地验证。 0049 所述共模噪声抑制装置应用在IGBT全桥逆变电路结构中， 即将IGBT芯片作为开关 元器件， IGBT芯片的集电极作为背部电极， IGBT芯片的发射极作为静态电极。 0050 请参阅图1， 显示为现有技术中的IGBT全桥逆变电路的原理框图。 如图1所示， 在全 桥逆变电路中， 对于半桥拓扑结构而言， 上半桥的共模噪声主要是集中在IGBT的发射极。

19、上； 对于下半桥， 其噪声主要是集中在IGBT的集电极上， 而上半桥的发射极是直接连接在下半 桥的集电极上的； 目前， IGBT工艺是将集电极作为衬底电极来发散热量， 所以， 对于全桥逆 变电路， 主要是通过抑制下半桥集电极产生的噪声， 以达到同时抑制上半桥发射极产生噪 声的目的。 0051 需要说明的是， 上述的共模噪声抑制装置不仅限用于全桥逆变电路， 也同样适用 于其它使用IGBT集电极作为输出端口的电路， 比如PFC电路(PFC， Power Factor Correction， 功率因数校正)等。 0052 请参阅图2， 显示为本实用新型的共模噪声抑制装置于一实施例中的结构示意图。 如。

20、图2所示， 所述共模噪声抑制装置包括： IGBT芯片1、 覆铜陶瓷基板2、 导线3、 氧化铝陶瓷基 板4、 导热硅脂5和散热器6。 0053 所述氧化铝陶瓷基板4设置在所述覆铜陶瓷基板2与所述散热器6之间， 且在所述 氧化铝陶瓷基板4上、 下表面与所述覆铜陶瓷基板2下表面及所述散热器之间均通过涂抹导 热硅脂5来贴合。 0054 所述IGBT芯片1的集电极底部铜基板焊接在所述覆铜陶瓷基板2的上表面； 所述散 热器6接地； 所述覆铜陶瓷基板2的下表面与导线3的一端连接， 所述导线3的另一端与所述 IGBT芯片1的发射极7连接， 作为新增的一级电极， 与散热器6之间构成的平行板电容结构， 在隔离了I。

21、GBT芯片1集电极与散热器6之间产生的共模噪声后， 其自身形成的电容效应也会 带来一定的共模噪声干扰， 但是， 由于下桥IGBT芯片1发射极上信号的幅值电压远小于集电 极上的幅值电压， 即新增的电极与大地之间可以保持较为平稳的电压差状态， 所以IGBT发 射极7与散热器6大地之间的共模噪声会大大降低， 最终达到抑制共模噪声的目的。 0055 其中， 所述IGBT芯片1采用TO220或TO247封装； 具体地， TO220或TO247均为IGBT芯 片1的封装方式； 其中， TO220封装是一种大功率晶体管、 中小规模集成电路等常采用的一种 直插式的外形封装形式， TO是Transistor O。

22、utline的缩写， 通常， TO220为单排直插， 一般可 以引出3个、 5个或7个脚； TO247封装是比较常用的小外形封装， 表面贴封装型之一， 247是封 装标准的序号， TO247封装尺寸介于模块与单管之间， 能封装大部分的电子元器件， 一般为 非绝缘封装。 0056 进一步地， 覆铜陶瓷基板2上表面按照采用TO220或TO247封装方式的IGBT芯片1集 电极铜基板尺寸作为焊接用封装设计。 0057 需要说明的是， 在本实施中， 是将IGBT芯片的集电极作为背部电极， 焊接在覆铜陶 瓷基板上， 发射极作为静态电极， 与导线一端连接， 作为新增电极， 从而隔断集电极作为背 部电极与散。

23、热器之间产生的电容效应， 实现抑制电容效应产生的共模噪声干扰； 同样， 在其 他电路结构中， 也可将IGBT芯片的发射极作为背部电极， 焊接在覆铜陶瓷基板上， 集电极作 为静态电极， 与导线一端连接， 作为新增电极， 从而隔断发射极作为背部电极与散热器之间 说明书 4/5 页 6 CN 210723014 U 6 产生的电容效应， 实现抑制电容效应产生的共模噪声干扰。 0058 进一步地， 所述共模噪声抑制装置中的开关元器件是MOS管时， 可将MOS管的源极 作为背部电极， 焊接在覆铜陶瓷基板上， 漏极作为静态电极； 也可将MOS管的漏极作为背部 电极， 焊接在覆铜陶瓷基板上， 源极作为静态电。

24、极， 其抑制共模噪声干扰的原理同上， 在此 不再赘述。 0059 本实施例提供的共模噪声抑制装置结构简单， 在开关类元器件的背部电极作为输 出端口的电路中， 保证良好散热功效的同时， 可以有效抑制背部电极与大地之间产生的共 模噪声， 从而有效提高电路输出信号的质量， 解决了EMI测试过程中的共模抑制问题。 0060 实施例二 0061 本实施例提供一种电子设备， 包括所述的共模噪声抑制装置。 0062 具体地， 在所述电子设备中， 通过所述共模噪声抑制装置的设置， 可抑制开关元器 件与散热器之间由于产生电容效应， 造成的共模噪声。 0063 综上所述， 本实用新型的共模噪声抑制装置及电子设备，。

25、 结构简单， 在开关类元器 件的背部电极作为输出端口的电路中， 保证良好散热功效的同时， 可以有效抑制背部电极 与大地之间产生的共模噪声， 从而有效提高电路输出信号的质量， 解决了EMI测试过程中的 共模抑制问题。 所以， 本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价 值。 0064 上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效， 而非用于限制本实用新 型。 任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下， 对上述实施例进行 修饰或改变。 因此， 举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精 神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变， 仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。 说明书 5/5 页 7 CN 210723014 U 7 图1 图2 说明书附图 1/1 页 8 CN 210723014 U 8 。