一种功率半导体模块及其自保护方法与流程

本发明涉及半导体技术领域，尤其是涉及一种具有自保护结构的功率半导体模块及其自保护方法。

背景技术：

当前，随着技术的发展焊接式封装结构的功率半导体模块正日益广泛地应用于各类电气系统。功率半导体模块的内部封装有功率半导体芯片，由于功率半导体芯片通常工作在高压、大电流环境下，因此其发热问题的解决与功率半导体模块工作的稳定性有着直接的关系。在现有技术中，为了避免功率半导体模块发生过热而失效的现象，通常通过在焊接式封装功率半导体模块的内部设置温度传感器来实现模块内部芯片工作温度的检测。这种方法需要在控制电路中增加温度检测与信号处理这一功能，从而增加了控制电路的复杂性，并且在信号处理或控制电路发生异常时，仍然可能无法启动保护措施，从而无法从根本上避免模块因过热而失效的发生。

过热失效是功率半导体模块的一种常见失效模式，严重威胁着各类电气系统工作的稳定性和可靠性。一种典型的功率半导体模块1包括：igbt芯片4，以及并联在igbt芯片4的集电极和发射极之间的frd芯片5。为了预防发生过热失效，目前通常采取的是如附图1所示的方法，即是通过在功率半导体模块1的内部设置一个ntc温度传感器6来检测模块内部的功率半导体芯片(附图1中所示的igbt芯片4)的工作温度。功率半导体模块1与驱动模块2相连，驱动模块2的内部包括控制电路、栅极驱动电路、温度检测电路和其他检测电路。通过ntc温度传感器6来采集功率半导体模块1内部的温度，然后将信号输出至控制电路进行处理。如果温度达到或超过设定值，将发出警报，或者控制电路直接根据处理结果来启动保护措施，避免模块/芯片发生过热失效。其中，ntc温度传感器是一种由ntc热敏电阻、探头、延长引线，以及金属端子或连端器组成的热敏电阻组合件。

然而，现有技术中的功率半导体模块保护结构和方式不但增加了控制电路的复杂性，而且功率半导体模块内部的功率半导体芯片需要等待外部信号来实现开关，属于被动防护保护措施。当外部信号处理或者外部控制电路发生异常时，会造成保护措施失效，继而造成功率半导体模块因为过热而导致失效。更为重要的是，当功率半导体芯片已经因为过热或其他原因发生失效时，则该功率半导体模块1失去了关断能力，而负载电路中的电容电感元件上所存储的电量将继续通过失效的功率半导体芯片放电，存在进一步增加功率半导体模块/系统损坏的风险。显然，现有技术的温度传感器+控制电路方案对这种风险的防护是无能为力的。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种功率半导体模块及其自保护方法，无需外围控制电路参与，具有超温度自动保护功能，能够有效地保护功率半导体芯片因为过热而失效，同时能够降低控制电路的复杂性，并提高系统工作的可靠性。

为了实现上述发明目的，本发明具体提供了一种功率半导体模块的技术实现方案，一种功率半导体模块，包括：

衬板或基板；

形成于所述衬板或基板表面之上的金属化区，所述金属化区包括与发射极母排相连的第一金属化区，以及与集电极母排相连的第二金属化区；

与所述金属化区相连的功率半导体芯片；

所述功率半导体模块还包括设置在所述第一金属化区与第二金属化区之间，或所述功率半导体芯片的发射极母排与集电极母排之间的功能单元；

当所述功率半导体模块正常工作时，电流从所述集电极母排经所述第二金属化区流至所述功率半导体芯片，再经所述第一金属化区流至发射极母排；

当所述功率半导体芯片工作时的发热使得所述功率半导体模块的内部上升至一定温度时，从所述集电极母排流过的电流通过所述功能单元直接流至所述发射极母排，而不再流过所述功率半导体芯片。

优选的，所述功能单元设置在所述第一金属化区与第二金属化区之间，所述功能单元包括：

从下至上依次设置在位于所述第一金属化区与第二金属化区之间的所述衬板或基板上的磁体、磁性金属片和弹簧，所述弹簧的一端与所述磁性金属片相连。设置在所述第一金属化区与第二金属化区之间的导流条，所述导流条的一端与所述第一金属化区相连，所述导流条的另一端与所述第二金属化区相连，所述导流条同时通过所述磁性金属片的上部；

设置在所述导流条，以及所述磁体、磁性金属片和弹簧外部的腔体，所述弹簧的另一端与所述腔体的顶部内侧相连，所述导流条在所述腔体与所述磁性金属片之间的弹簧连接处断开，所述导流条的断开距离小于所述磁性金属片的宽度；

设置在所述腔体外部的外罩；

通过所述磁体的吸引、释放，以及所述弹簧的伸缩作用，使得所述磁性金属片可选择地导通或断开所述导流条的连接。

优选的，当所述功率半导体模块正常工作时，所述磁性金属片被所述磁体吸附，所述弹簧处于拉伸状态，所述磁性金属片的上表面低于所述导流条的下表面，所述磁性金属片不与 所述导流条接触，所述导流条不通电流。随着所述功率半导体芯片工作时的发热，所述功率半导体模块内部的温度上升，当温度到达所述磁性金属片的居里温度时，所述磁性金属片丧失磁性，并不再被所述磁体吸引。所述磁性金属片在所述弹簧的作用力下被向上拉伸，直至所述磁性金属片被所述导流条阻挡，此时所述弹簧仍然处于拉伸状态，所述磁性金属片接触连接在所述导流条的下表面，所述导流条的断开处被所述磁性金属片连通，从所述集电极母排流过的电流经过所述导流条直接流至所述发射极母排，而不再流经所述功率半导体芯片，以防止所述功率半导体模块或功率半导体芯片过热并超出最大工作温度而失效。当所述功率半导体模块的温度下降至低于所述磁性金属片的居里温度时，所述磁性金属片的磁性得到恢复，在所述磁体的吸引下，所述磁性金属片被吸附，所述弹簧向下拉伸，所述导流条与所述磁性金属片的连接断开，电流重新流经所述功率半导体芯片，所述功率半导体模块恢复至正常工作状态。

优选的，当所述功率半导体模块内部的功率半导体芯片失效时，与所述功率半导体芯片相连的容性或感性负载通过所述导流条释放存储的电能，从而避免所述功率半导体芯片发生二次损坏。

优选的，所述弹簧的伸长长度不超出可恢复的最大伸长长度。

优选的，所述磁性金属片进一步包括相互固定连接的金属片和吸片，所述弹簧、金属片、吸片和磁体从上至下依次设置，所述弹簧的一端与所述金属片相连。所述导流条通过所述金属片的上部，并在所述腔体与所述金属片之间的弹簧连接处断开，所述导流条的断开距离小于所述金属片的宽度。通过所述磁体的吸引、释放，以及所述弹簧的伸缩作用，使得所述金属片可选择地导通或断开所述导流条的连接。

优选的，所述吸片的居里温度为t-δt，其中，t为功率半导体芯片的最大工作结温，δt为功率半导体芯片与磁体的温度差。

优选的，当所述功率半导体模块内部的温度低于所述吸片的居里温度时，所述磁体产生的吸引力能将所述弹簧、金属片和吸片一并吸附并保持稳定的静止状态。

优选的，所述外罩采用包括坡莫合金或镍铁合金或铝铁合金在内的静磁屏蔽金属材料。

优选的，在所述腔体顶部的内表面开有槽，所述弹簧的一端与所述槽的顶部连接。

优选的，所述功能单元设置在所述发射极母排与集电极母排之间，所述功能单元包括：

设置在所述发射极母排与集电极母排之间的衬板或基板上的腔体，所述腔体底部的上表面高于所述第一金属化区与第二金属化区的上表面；

设置在所述腔体内部的弹簧和至少两个端头，彼此相邻的两个所述端头之间通过所述弹簧连接，所述弹簧和端头位于所述发射极母排与集电极母排之间，所述腔体沿所述端头连接 的方向为贯通结构；

通过所述端头的形变，使得所述端头、弹簧可选择地导通或断开所述发射极母排与集电极母排之间的连接。

优选的，当所述功率半导体芯片正常工作时，所述端头与弹簧的连接体总长度小于所述腔体的长度，所述发射极母排与集电极母排之间未被短路，所述功率半导体模块正常工作。随着功率半导体芯片工作时的发热，所述功率半导体模块的温度升高，所述端头由于受热膨胀引起长度改变。当所述功率半导体模块的温度升高到一定值，所述端头由于热膨胀引起的形变量大于或等于初始状态下所述端头与相邻的发射极母排及集电极母排之间的距离和时，所述发射极母排与集电极母排被所述端头与所述弹簧短接，此时电流直接从发射极母排与集电极母排之间流过，而不再经过所述功率半导体芯片。当所述功率半导体模块的温度下降后，所述端头恢复原有长度，所述端头与所述发射极母排或集电极母排的连接断开，电流重新流过所述功率半导体芯片，所述功率半导体芯片恢复正常工作。

优选的，当所述功率半导体模块内部的功率半导体芯片失效时，与所述功率半导体芯片相连的容性或感性负载通过所述端头和弹簧释放存储的电能，从而避免所述功率半导体芯片发生二次损坏。

优选的，当所述功能单元包括两个端头时，所述端头包括与所述发射极母排相邻的端头一，以及与所述集电极母排相邻的端头二。所述腔体的长度满足：l＝l1+l2+l3+l4+l5。同时，l4+l5＝al×(l1+l2)×(t-δt)。

其中，l为腔体的长度，l1为端头一的长度，l2为端头二的长度，l3为弹簧的长度，l4为端头一与发射极母排的距离，l5为端头二与集电极母排的距离，al为端头的线膨胀系数，t为功率半导体芯片的最大工作结温，δt为功率半导体芯片与端头的温度差。

优选的，所述端头采用具有一定热膨胀系数的良导体，所述弹簧采用能承受数千安培量级电流的良导体。

优选的，所述功能单元设置在所述第一金属化区与第二金属化区之间，所述功能单元包括：

从下至上依次设置在位于所述第一金属化区与第二金属化区之间的衬板或基板上的端头、弹簧和金属片，所述弹簧连接在所述端头与所述金属片之间；

设置在所述第一金属化区与第二金属化区之间的导流条，所述导流条的一端与所述第一金属化区相连，所述导流条的另一端与所述第二金属化区相连，所述导流条同时通过所述金属片的上部；

设置在所述导流条，以及所述端头、弹簧和金属片外部的腔体，所述导流条在位于所述 金属片上方的位置处断开，所述导流条的断开距离小于所述金属片的宽度；

通过所述端头的形变，使得所述金属片可选择地导通或断开所述导流条的连接。

优选的，当所述功率半导体模块正常工作时，所述金属片的上表面低于所述导流条的下表面，所述金属片不与所述导流条接触，所述导流条不通电流。随着所述功率半导体芯片工作时的发热，所述功率半导体模块内部的温度上升，所述端头因受热膨胀发生高度改变，当温度升高至一定值，所述端头高度的形变量大于或等于初始状态下所述金属片与导流条之间的距离时，所述金属片接触连接在所述导流条的下表面，所述导流条的断开处被所述金属片连通，从所述集电极母排流过的电流经过所述导流条直接流至所述发射极母排，而不再流经所述功率半导体芯片，以防止所述功率半导体模块或功率半导体芯片过热并超出最大工作温度而失效。当所述功率半导体模块的温度下降后，所述端头恢复原有长度，所述导流条与所述金属片的连接断开，电流重新流过所述功率半导体芯片，所述功率半导体芯片恢复正常工作。

优选的，当所述功率半导体模块内部的功率半导体芯片失效时，与所述功率半导体芯片相连的容性或感性负载通过所述导流条释放存储的电能，从而避免所述功率半导体芯片发生二次损坏。

优选的，所述金属片的上表面与所述导流条的下表面之间的距离满足：h2＝al×h1×(t-δt)。其中，h2为金属片的上表面与导流条的下表面之间的距离，h1为端头的高度，al为端头的线膨胀系数，t为功率半导体芯片的最大工作结温，δt为功率半导体芯片与端头的温度差。

优选的，所述腔体采用绝缘体结构，用于对所述功能单元进行结构支撑。

优选的，当所述功率半导体芯片因为过热而失效时，与所述功率半导体芯片相连的容性或感性负载通过所述功能单元实现电流旁路。

优选的，当所述功率半导体模块正常工作时，电流从集电极母排经所述第二金属化区流至所述功率半导体芯片，再通过引线经所述第一金属化区流至发射极母排。

本发明还另外具体提供了一种功率半导体模块自保护方法的技术实现方案，一种功率半导体模块自保护方法，功率半导体模块包括：

衬板或基板；

形成于所述衬板或基板表面之上的金属化区，所述金属化区包括与发射极母排相连的第一金属化区，以及与集电极母排相连的第二金属化区；

与所述金属化区相连的功率半导体芯片；

所述方法包括：

在所述第一金属化区与第二金属化区之间，或所述功率半导体芯片的发射极母排与集电极母排之间设置功能单元。当所述功率半导体模块正常工作时，电流从集电极母排经所述第二金属化区流至所述功率半导体芯片，再经所述第一金属化区流至发射极母排。当所述功率半导体芯片工作时的发热使得所述功率半导体模块的内部上升至一定温度时，从所述集电极母排流过的电流通过所述功能单元直接流至所述发射极母排，而不再流过所述功率半导体芯片。

优选的，当所述功能单元设置在所述第一金属化区与第二金属化区之间时，所述功能单元包括：外罩、腔体、导流条、弹簧、磁性金属片和磁体；

所述方法包括：

在位于所述第一金属化区与第二金属化区之间的衬板或基板上从下至上依次设置所述磁体、磁性金属片和弹簧，将所述弹簧的一端与所述磁性金属片相连；

在所述第一金属化区与第二金属化区之间设置所述导流条，所述导流条的一端与所述第一金属化区相连，所述导流条的另一端与所述第二金属化区相连，所述导流条同时通过所述磁性金属片的上部；

在所述导流条，以及所述磁体、磁性金属片和弹簧的外部设置所述腔体，将所述弹簧的另一端与所述腔体的顶部内侧相连，所述导流条在所述腔体与所述磁性金属片之间的弹簧连接处断开，所述导流条的断开距离小于所述磁性金属片的宽度；

在所述腔体的外部设置所述外罩；

通过所述磁体的吸引、释放，以及所述弹簧的伸缩作用，使得所述磁性金属片可选择地导通或断开所述导流条的连接。

优选的，当所述功率半导体模块正常工作时，所述磁性金属片被所述磁体吸附，所述弹簧处于拉伸状态，所述磁性金属片的上表面低于所述导流条的下表面，所述磁性金属片不与所述导流条接触，所述导流条不通电流。随着所述功率半导体芯片工作时的发热，所述功率半导体模块内部的温度上升，当温度到达所述磁性金属片的居里温度时，所述磁性金属片丧失磁性，并不再被所述磁体吸引。所述磁性金属片在所述弹簧的作用力下被向上拉伸，直至所述磁性金属片被所述导流条阻挡，此时所述弹簧仍然处于拉伸状态，所述磁性金属片接触连接在所述导流条的下表面，所述导流条的断开处被所述磁性金属片连通，从所述集电极母排流过的电流经过所述导流条直接流至所述发射极母排，而不再流经所述功率半导体芯片，以防止所述功率半导体模块或功率半导体芯片过热并超出最大工作温度而失效。当所述功率半导体模块的温度下降至低于所述磁性金属片的居里温度时，所述磁性金属片的磁性得到恢复，在所述磁体的吸引下，所述磁性金属片被吸附，所述弹簧向下拉伸，所述导流条与所述 金属片的连接断开，电流重新流经所述功率半导体芯片，所述功率半导体模块恢复至正常工作状态。

优选的，当所述功率半导体模块内部的功率半导体芯片失效时，与所述功率半导体芯片相连的容性或感性负载通过所述导流条释放存储的电能，从而避免所述功率半导体芯片发生二次损坏。

优选的，所述弹簧的伸长长度不超出可恢复的最大伸长长度。

优选的，所述磁性金属片进一步包括金属片和吸片，所述弹簧、金属片、吸片和磁体从上至下依次设置，将所述金属片和吸片固定连接，并将所述弹簧的一端与所述金属片相连。所述导流条通过所述金属片的上部，并在所述腔体与所述金属片之间的弹簧连接处断开，所述导流条的断开距离小于所述金属片的宽度。通过所述磁体的吸引、释放，以及所述弹簧的伸缩作用，使得所述金属片可选择地导通或断开所述导流条的连接。

优选的，所述吸片的居里温度为t-δt，其中，t为功率半导体芯片的最大工作结温，δt为功率半导体芯片与磁体的温度差。

优选的，当所述功率半导体模块内部的温度低于所述吸片的居里温度时，所述磁体产生的吸引力能将所述弹簧、金属片，以及吸片一并吸附并保持稳定的静止状态。

优选的，当所述功能单元设置在所述发射极母排与集电极母排之间时，所述功能单元包括：腔体、弹簧和端头。

所述方法包括：

在所述腔体的内部设置所述弹簧和至少两个所述端头，彼此相邻的两个端头之间通过所述弹簧连接，所述腔体沿所述端头连接的方向为贯通结构；

在位于所述发射极母排与集电极母排之间的衬板或基板上设置所述腔体，所述弹簧和端头位于所述发射极母排与集电极母排之间，所述腔体底部的上表面高于所述第一金属化区与第二金属化区的上表面；

通过所述端头的形变，使得所述端头、弹簧可选择地导通或断开所述发射极母排与集电极母排之间的连接。

优选的，当所述功率半导体芯片正常工作时，所述端头与弹簧的连接体总长度小于所述腔体的长度，所述发射极母排与集电极母排之间未被短路，所述功率半导体模块正常工作。随着功率半导体芯片工作时的发热，所述功率半导体模块的温度升高，所述端头由于受热膨胀引起长度改变。当所述功率半导体模块的温度升高到一定值，所述端头由于热膨胀引起的形变量大于或等于初始状态下所述端头与相邻的发射极母排及集电极母排之间的距离和时，所述发射极母排与集电极母排被所述端头与所述弹簧短接，此时电流直接从发射极母排与集 电极母排之间流过，而不再经过所述功率半导体芯片。当所述功率半导体模块的温度下降后，所述端头恢复原有长度，所述端头与所述发射极母排或集电极母排的连接断开，电流重新流过所述功率半导体芯片，所述功率半导体芯片恢复正常工作。

优选的，当所述功率半导体模块内部的功率半导体芯片失效时，与所述功率半导体芯片相连的容性或感性负载通过所述端头和弹簧释放存储的电能，从而避免所述功率半导体芯片发生二次损坏。

优选的，当所述功能单元包括两个端头时，所述端头包括与所述发射极母排相邻的端头一，以及与所述集电极母排相邻的端头二。所述腔体的长度满足：l＝l1+l2+l3+l4+l5。同时，l4+l5＝al×(l1+l2)×(t-δt)。

其中，l为腔体的长度，l1为端头一的长度，l2为端头二的长度，l3为弹簧的长度，l4为端头一与发射极母排的距离，l5为端头二与集电极母排的距离，al为端头的线膨胀系数，t为功率半导体芯片的最大工作结温，δt为功率半导体芯片与端头的温度差。

优选的，所述功能单元设置在所述第一金属化区与第二金属化区之间，所述功能单元包括：腔体、导流条、端头、弹簧和金属片。

所述方法包括：

在位于所述第一金属化区与第二金属化区之间的衬板或基板上从下至上依次设置所述端头、弹簧和金属片，所述弹簧连接在所述端头与所述金属片之间；

在所述第一金属化区与第二金属化区之间设置所述导流条，所述导流条的一端与所述第一金属化区相连，所述导流条的另一端与所述第二金属化区相连，所述导流条同时通过所述金属片的上部；

在所述导流条，以及所述端头、弹簧和金属片的外部设置所述腔体，所述导流条在位于所述金属片上方的位置处断开，所述导流条的断开距离小于所述金属片的宽度；

通过所述端头的形变，使得所述金属片可选择地导通或断开所述导流条的连接。

优选的，当所述功率半导体模块正常工作时，所述金属片的上表面低于所述导流条的下表面，所述金属片不与所述导流条接触，所述导流条不通电流。随着所述功率半导体芯片工作时的发热，所述功率半导体模块内部的温度上升，所述端头因受热膨胀发生高度改变，当温度升高至一定值，所述端头高度的形变量大于或等于初始状态下所述金属片与导流条之间的距离时，所述金属片接触连接在所述导流条的下表面，所述导流条的断开处被所述金属片连通，从所述集电极母排流过的电流经过所述导流条直接流至所述发射极母排，而不再流经所述功率半导体芯片，以防止所述功率半导体模块或功率半导体芯片过热并超出最大工作温度而失效。当所述功率半导体模块的温度下降后，所述端头恢复原有长度，所述导流条与所 述金属片的连接断开，电流重新流过所述功率半导体芯片，所述功率半导体芯片恢复正常工作。

优选的，当所述功率半导体模块内部的功率半导体芯片失效时，与所述功率半导体芯片相连的容性或感性负载通过所述导流条释放存储的电能，从而避免所述功率半导体芯片发生二次损坏。

优选的，所述金属片的上表面与所述导流条的下表面之间的距离满足：h2＝al×h1×(t-δt)。其中，h2为金属片的上表面与导流条的下表面之间的距离，h1为端头的高度，al为端头的线膨胀系数，t为功率半导体芯片的最大工作结温，δt为功率半导体芯片与端头的温度差。

优选的，当所述功率半导体芯片因为过热而失效时，与所述功率半导体芯片相连的容性或感性负载通过所述功能单元实现电流旁路。

优选的，当所述功率半导体模块正常工作时，电流从集电极母排经所述第二金属化区流至所述功率半导体芯片，再通过引线经所述第一金属化区流至发射极母排。

通过实施上述本发明提供的功率半导体模块及其自保护方法的技术方案，具有如下有益效果：

(1)本发明功率半导体模块中的功能单元具有主动防护功能，能够实现超温度自动保护，有效地保护功率半导体芯片因为过热而失效，同时无需依靠外围控制电路参与，能够简化控制电路；

(2)本发明在功率半导体芯片或模块过热时能将将流经功率半导体芯片的电流旁路，保护正常工作的功率半导体芯片的实际工作温度在安全范围内，从而提高功率半导体模块的工作可靠性；

(3)本发明在功率半导体芯片发生过失效后，能将负载电路中的二次电流旁路，使之不再流过失效的功率半导体芯片，从而避免芯片发生二次损坏，减小芯片失效对整个电气系统的破坏。

附图说明

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

图1是现有技术中一种功率半导体模块的电路原理图；

图2是本发明应用在焊接式功率半导体模块内部的互连结构示意图；

图3是本发明功率半导体模块一种具体实施方式的结构示意图；

图4是本发明功率半导体模块一种具体实施方式中功能单元a-a′向的剖面结构示意图；

图5是本发明功率半导体模块另一种具体实施方式中功能单元a-a′向的剖面结构示意图；

图6是本发明功率半导体模块另一种具体实施方式的结构示意图；

图7是本发明功率半导体模块第三种具体实施方式中功能单元a-a′向的剖面结构示意图；

图8是本发明功率半导体模块第四种具体实施方式中功能单元a-a′向的剖面结构示意图；

图9是本发明功率半导体模块第五种具体实施方式中功能单元a-a′向的剖面结构示意图；

图中：1-功率半导体模块，2-驱动模块，3-功率半导体芯片，4-igbt芯片，5-frd芯片，6-ntc温度传感器，7-金属化区，8-引线，9-衬板/基板，10-功能单元，11-第一金属化区，12-第二金属化区，13-发射极母排，14-集电极母排，101-外罩，102-腔体，103-导流条，1031-导流条一，1032-导流条二，104-弹簧，105-金属片，106-吸片，107-磁体，108-空气，109-磁性金属片，110-槽，201-端头。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如附图2至附图9所示，给出了本发明功率半导体模块及其自保护方法的具体实施例，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

如附图2所示，对于采用焊接式结构的功率半导体模块(以下具体实施例中的功率半导体模块1以igbt模块为例进行介绍)，功率半导体模块1的衬板或基板9的金属化区(域)7分为若干相互隔离的部分。功率半导体芯片3的背面通过焊接等技术连接至集电极母排14所在的金属化区域(即第二金属化区12)，然后通过集电极母排14引出至功率半导体模块1的外部。功率半导体芯片3的正面通过引线键合等技术连接至发射极母排13所在的金属化区域(即第一金属化区11)，然后通过发射极母排13引出至功率半导体模块1的外部，对于栅电极的引出也是基于同样的原理。在附图2中，区域a(第一金属化区11)连接至发射极母排13，区域b(第二金属化区12)连接至集电极母排14，区域c(第三金属化区)连接至栅极母排。如附图3所示，一种功率半导体模块的具体实施例，包括：

衬板或基板9；

形成于衬板或基板9表面之上的金属化区7，金属化区7包括与发射极母排13相连的第一金属化区11，以及与集电极母排14相连的第二金属化区12；

与金属化区7相连的功率半导体芯片3；

功率半导体模块1还包括设置在第一金属化区11与第二金属化区12之间，或功率半导体芯片3的发射极母排13与集电极母排14之间的功能单元10；

当功率半导体模块1正常工作时，电流从集电极母排14经第二金属化区12流至功率半导体芯片3，再经第一金属化区11流至发射极母排13；

当功率半导体芯片3工作时的发热使得功率半导体模块1的内部上升至一定温度时，从集电极母排14流过的电流通过功能单元10直接流至发射极母排13，而不再流过功率半导体芯片3。

当功率半导体模块1正常工作时，电流从集电极母排14经第二金属化区12流至功率半导体芯片3，再通过引线8经第一金属化区11流至发射极母排13。

当功率半导体芯片3因为过热而失效时，与功率半导体芯片3相连的容性或感性负载通过功能单元10实现电流旁路。

功能单元10可以采用形状可为方形或圆形或其他正多边形的结构。

一种功率半导体模块自保护方法的具体实施例，包括以下步骤：

在第一金属化区11与第二金属化区12之间，或功率半导体芯片3的发射极母排13与集电极母排14之间设置功能单元10。当功率半导体模块1正常工作时，电流从集电极母排14经第二金属化区12流至功率半导体芯片3，再经第一金属化区11流至发射极母排13。当功率半导体芯片3工作时的发热使得功率半导体模块1的内部上升至一定温度时，从集电极母排14流过的电流通过功能单元10直接流至发射极母排13，而不再流过功率半导体芯片3。

本发明具体实施例在常规焊接式封装的功率半导体模块1的内部，增加一个功能单元10，该功能单元10能够在功率半导体模块1的工作温度达到一定值后，主动切断功率半导体模块1内部流经功率半导体芯片3的电流，将功率半导体模块1内部的功率半导体芯片3的电流旁路，从而防止功率半导体模块1/功率半导体芯片3因工作温度过高而失效。同时，本发明具体实施例实现了主动防护，避免了因控制电路发生异常所导致的过热保护措施失效风险，不需要增加外部控制电路的复杂度，具有更高的可靠性。若功率半导体模块1内部的某个功率半导体芯片3因为过热而发生失效时，由于该功能单元10实施了主动防护(将流经功率半导体芯片3的电流直接旁路)，因此能够避免更多的功率半导体芯片3发生失效，并能有效避免整个功率半导体模块1或者系统发生更大的损坏。本发明具体实施例给出了一种无需外围控制电路参与，具有温度主动自保护功能的功率半导体模块的技术方案，保护功率半导体模块1免受过热而失效，降低控制电路的复杂性，提高系统的可靠性。本发明具体实施例能够将失效的功率半导体模块1的二次电流旁路，通过电流旁路将继续流过失效功率半导体模 块1的电流实施导流，保护已失效的功率半导体模块1，避免发生二次失效，减轻功率半导体模块1失效对系统造成的损坏，保护失效的功率半导体芯片3不受二次电流的损伤，从而避免了失效的进一步扩大与恶化，降低了系统进一步损坏的风险。

下述实施例1～5进一步给出了功能单元10的不同结构形式。需要特别说明的是，虽然本发明以下述实施例为例对功能单元10的结构和功能进行了说明，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神实质和技术方案的情况下，都可利用下述实施例给出的方法和技术内容对本发明中功能单元10的结构技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明功能单元10的结构技术方案的内容，依据本发明功能单元10的结构技术方案对以下实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围。

实施例1

当功能单元10设置在第一金属化区11与第二金属化区12之间时，功能单元10采用具有特定居里温度的磁性材料，并利用居里温度临界点来实现磁体(铁)107对吸片106的吸引或释放，最终实现对功率半导体芯片3电流的旁路或断开。

如附图4所示，功能单元10包括：

从下至上依次设置在位于第一金属化区11与第二金属化区12之间的衬板或基板9上的磁体107、吸片106、金属片105和弹簧104，吸片106与金属片105固定连接，弹簧104的一端与金属片105相连；

设置在第一金属化区11与第二金属化区12之间的导流条103，导流条103的一端与第一金属化区11相连，导流条103的另一端与第二金属化区12相连，导流条103通过金属片105的上部；

设置在导流条103，以及磁体107、吸片106、金属片105和弹簧104外部的腔体102，弹簧104的另一端与腔体102的顶部内侧相连，导流条103在腔体102与金属片105之间的弹簧104的连接处断开，导流条103的断开距离小于金属片105的宽度；

设置在腔体102外部的外罩101；

通过磁体107的吸引、释放，以及弹簧104的伸缩作用，使得金属片105可选择地导通或断开导流条103的连接。

其中，各部分的具体结构和功能如下：

外罩101：采用高磁导率的金属材料，如坡莫合金，镍铁合金、铝铁合金等，起到静磁屏蔽的作用。

腔体102：采用绝缘体，起到对功能单元10进行结构支撑的作用。

导流条103：采用良导体，用来旁路流经功率半导体芯片3的电流，使电流直接在发射极母排13和集电极母排14之间流动，导流条103在金属片105上部的中间处断开成导流条一1031和导流条二1032，用于设置弹簧104，导流条103断开的距离小于金属片105的宽度。

弹簧104：其上端与腔体102连接，下端与金属片105连接。在没有磁场吸引时，由于弹簧104的收缩，金属片105的位置本应该高于导流条103的顶端，但是由于设置了导流条103的断开距离小于金属片105/吸片106的宽度。因此，在没有磁场吸引时，金属片105的上表面与导流条103的下表面接触，由于此时弹簧104处于伸长状态，因此接触良好。

金属片105：采用良导体。

吸片106：具有特定居里温度的磁性材料。关于居里温度大小的设定，需要充分考虑磁体107的位置，即考虑功率半导体模块1在工作时，功率半导体芯片3处的实际温度与磁体107处实际温度的温度差，如：假设功率半导体芯片3的最大工作结温为t，功率半导体芯片3与磁体107的温度差为δt，则居里温度选择为t-δt。

磁体107：当温度低于居里温度时，磁体107所产生的吸引力能够把弹簧104、金属片105和吸片106一并吸附并保持稳定的静止状态。

在腔体102顶部的内表面进一步开有槽110，弹簧104的一端与槽110的顶部连接。

本实施例的工作原理为：当功率半导体模块1正常工作时，电流从集电极母排14流经其所在的金属化区(第二金属化区12)，然后流经功率半导体芯片3，再通过引线8流经发射极母排13所在的金属化区(第一金属化区11)，再流至发射极母排13。此时，在功能单元10中，导流条一1031与集电极母排14所在的金属化区相连，导流条二1032与发射极母排13所在的金属化区相连，弹簧104、金属片105与吸片106连接在一起。当功率半导体模块1正常工作时，吸片106被磁体107吸附，弹簧104处于拉伸状态(弹簧104的伸长长度不超出可恢复的最大伸长长度)，金属片105的上表面低于导流条103的下表面，金属片105不与导流条103接触，导流条103不通电流(此时导流条一1031与导流条二1032之间是不通电流的)。随着功率半导体芯片3工作时的发热，功率半导体模块1内部的温度上升，当温度到达吸片106的居里温度时，吸片106丧失磁性，因此不能再被磁体107吸引。金属片105与吸片106在弹簧104的作用力下被向上拉伸，直至金属片105被导流条103阻挡，此时弹簧104仍然处于拉伸状态，金属片105紧紧地接触连接在导流条103的下表面，导流条103的断开处被金属片105连通，从集电极母排14流过的电流经过导流条103直接流至发射极母排13，而不再流经功率半导体芯片3(相当于将功率半导体芯片3的电流旁路)，因此达到保护功率半导体芯片3，以防止功率半导体模块1或功率半导体芯片3过热并超出最大工作温度而失效的目的。当功率半导体模块1的温度下降至低于吸片106的居里温度时，吸片106的 磁性得到恢复，在磁体107的吸引下，金属片105与吸片106被吸附，弹簧104向下拉伸，导流条103与金属片105的连接断开，电流重新流经功率半导体芯片3，功率半导体模块1恢复至正常工作状态。

基于本实施例所述功率半导体模块的自保护方法包括以下步骤：

在第一金属化区11与第二金属化区12之间的衬板或基板9上从下至上依次设置磁体107、吸片106、金属片105和弹簧104，吸片106与金属片105固定连接，将弹簧104的一端与金属片105相连；

在第一金属化区11与第二金属化区12之间设置导流条103，导流条103的一端与第一金属化区11相连，导流条103的另一端与第二金属化区12相连，导流条103同时通过金属片105的上部；

在导流条103，以及磁体107、吸片106、金属片105和弹簧104的外部设置腔体102，将弹簧104的另一端与腔体102的顶部内侧相连，导流条103在腔体102与金属片105之间的弹簧104连接处断开，导流条103的断开距离小于金属片105的宽度；

在腔体102的外部设置外罩101；

通过磁体107的吸引、释放，以及弹簧104的伸缩作用，使得金属片105可选择地导通或断开导流条103的连接。

当功率半导体模块1内部的功率半导体芯片3失效时，与功率半导体芯片3相连的容性或感性负载通过导流条103释放存储的电能，从而避免功率半导体芯片3发生二次损坏。

当功率半导体模块1内部的温度低于吸片106的居里温度时，磁体107产生的吸引力能将弹簧104、金属片105和吸片106一并吸附并保持稳定的静止状态。

实施例2

当功能单元10设置在第一金属化区11与第二金属化区12之间时，还可以将金属片105与吸片106的功能合二为一，采用磁性金属片109。磁性金属片109的居里温度与上述实施例1中的设定相同，其他结构参数不作改变，工作原理亦不变。

如附图5所示，功能单元10包括：

从下至上依次设置在位于第一金属化区11与第二金属化区12之间的衬板或基板9上的磁体107、磁性金属片109和弹簧104，弹簧104的一端与磁性金属片109相连。

设置在第一金属化区11与第二金属化区12之间的导流条103，导流条103的一端与第一金属化区11相连，导流条103的另一端与第二金属化区12相连，导流条103同时通过磁性金属片109的上部；

设置在导流条103，以及磁体107、磁性金属片109和弹簧104外部的腔体102，弹簧104 的另一端与腔体102的顶部内侧相连，导流条103在腔体102与磁性金属片109之间的弹簧104连接处断开，导流条103的断开距离小于磁性金属片109的宽度；

设置在腔体102外部的外罩101；

通过磁体107的吸引、释放，以及弹簧104的伸缩作用，使得磁性金属片109可选择地导通或断开导流条103的连接。

磁性金属片109的居里温度为t-δt，其中，t为功率半导体芯片3的最大工作结温，δt为功率半导体芯片3与磁体107的温度差。

当功率半导体模块1内部的温度低于吸片106的居里温度时，磁体107产生的吸引力能将弹簧104和磁性金属片109一并吸附并保持稳定的静止状态。

本实施例的工作原理为：在功能单元10中，导流条一1031与第二金属化区12相连，导流条二1032与第一金属化区11相连。当功率半导体模块1正常工作时，磁性金属片109被磁体107吸附，弹簧104处于拉伸状态，磁性金属片109的上表面低于导流条103的下表面，磁性金属片109不与导流条103接触，导流条103不通电流(此时导流条一1031与导流条二1032之间是不通电流的)。随着功率半导体芯片3工作时的发热，功率半导体模块1内部的温度上升，当温度到达磁性金属片109的居里温度时，磁性金属片109丧失磁性，并不再被磁体107吸引。磁性金属片109在弹簧104的作用力下被向上拉伸，直至磁性金属片109被导流条103阻挡，此时弹簧104仍然处于拉伸状态，磁性金属片109接触连接在导流条103的下表面，导流条103的断开处被磁性金属片109连通，从集电极母排14流过的电流经过导流条103直接流至发射极母排13，而不再流经功率半导体芯片3，以防止功率半导体模块1或功率半导体芯片3过热并超出最大工作温度而失效。当功率半导体模块1的温度下降至低于磁性金属片109的居里温度时，磁性金属片109的磁性得到恢复，在磁体107的吸引下，磁性金属片109被吸附，弹簧104向下拉伸，导流条103与磁性金属片109的连接断开，电流重新流经功率半导体芯片3，功率半导体模块1恢复至正常工作状态。

当功率半导体模块1内部的功率半导体芯片3失效时，与功率半导体芯片3相连的容性或感性负载通过导流条103释放存储的电能，从而避免功率半导体芯片3发生二次损坏。

基于本实施例所述功率半导体模块的自保护方法包括以下步骤：

在位于第一金属化区11与第二金属化区12之间的衬板或基板9上从下至上依次设置磁体107、磁性金属片109和弹簧104，将弹簧104的一端与磁性金属片109相连；

在第一金属化区11与第二金属化区12之间设置导流条103，导流条103的一端与第一金属化区11相连，导流条103的另一端与第二金属化区12相连，导流条103同时通过磁性金属片109的上部；

在导流条103，以及磁体107、磁性金属片109和弹簧104的外部设置腔体102，将弹簧104的另一端与腔体102的顶部内侧相连，导流条103在腔体102与磁性金属片109之间的弹簧104连接处断开，导流条103的断开距离小于磁性金属片109的宽度；

在腔体102的外部设置外罩101；

通过磁体107的吸引、释放，以及弹簧104的伸缩作用，使得磁性金属片109可选择地导通或断开导流条103的连接。

实施例3

如附图6所示，当功能单元10设置在发射极母排13与集电极母排14之间时，可以采用具有特定热膨胀系数导体结构的端头201，并利用受热形变来实现对功率半导体芯片3电流的旁路或断开连接。

如附图7所示，功能单元10包括：

设置在发射极母排13与集电极母排14之间的衬板或基板9上的腔体102，腔体102底部的上表面高于第一金属化区11与第二金属化区12的上表面；

设置在腔体102内部的弹簧104和至少两个端头201(在本实施例中以两个端头201为例进行介绍)，彼此相邻的两个端头201之间通过弹簧104连接，弹簧104和端头201位于发射极母排13与集电极母排14之间，腔体102沿端头201连接的方向为贯通结构；

通过端头201的形变，使得端头201、弹簧104可选择地导通或断开发射极母排13与集电极母排14之间的连接。

其中，各部分的具体结构和功能如下：

腔体102：高热导率的绝缘体，具有一定的壁厚，中间空心(沿端头201连接的方向为贯通式结构)。腔体102设置在发射极母排13与集电极母排14之间，两头分别与发射极母排13，及集电极母排14紧密接触。

端头201：采用具有一定热膨胀系数的良导体。

弹簧104：采用能够承受大电流(数千安培)的良导体。

本实施例的工作原理为：当功率半导体芯片3正常工作时，电流从集电极母排14流经第二金属化区12，然后流经功率半导体芯片3，再通过引线8流经第一金属化区11，再流至发射极母排13。此时，本实施例中功能单元10的两个端头201与弹簧104连接在一起，端头201与弹簧104的连接体总长度小于腔体102的长度，发射极母排13与集电极母排14之间未被短路，功率半导体模块1正常工作。随着功率半导体芯片3工作时的发热，功率半导体模块1的温度升高，端头201由于受热膨胀引起长度改变。当功率半导体模块1的温度升高到一定值，端头201由于热膨胀引起的形变量大于或等于初始状态下端头201与相邻的发射 极母排13及集电极母排14之间的距离和l4+l5时，发射极母排13与集电极母排14被端头201与弹簧104短接，此时电流直接从发射极母排13与集电极母排14之间流过，而不再经过功率半导体芯片3。当功率半导体模块1的温度下降后，端头201恢复原有长度，端头201与发射极母排13或集电极母排14的连接断开，电流重新流过功率半导体芯片3，功率半导体芯片3恢复正常工作。

当功率半导体模块1内部的功率半导体芯片3失效时，与功率半导体芯片3相连的容性或感性负载通过端头201和弹簧104释放存储的电能，从而避免功率半导体芯片3发生二次损坏。

当功能单元10包括两个端头201时，端头201包括与发射极母排13相邻的端头一，以及与集电极母排14相邻的端头二。腔体102的长度满足：l＝l1+l2+l3+l4+l5。同时，l4+l5＝al×(l1+l2)×(t-δt)。

其中，l为腔体102的长度，l1为端头一的长度，l2为端头二的长度，l3为弹簧104的长度，l4为端头一与发射极母排13的距离，l5为端头二与集电极母排14的距离，al为端头201的线膨胀系数，t为功率半导体芯片3的最大工作结温，δt为功率半导体芯片3与端头201的温度差。

基于本实施例所述功率半导体模块的自保护方法包括以下步骤：

在腔体102的内部设置弹簧104和至少两个端头201，彼此相邻的两个端头201之间通过弹簧104连接，腔体102沿端头201连接的方向为贯通结构；

在位于发射极母排13与集电极母排14之间的衬板或基板9上设置腔体102，弹簧104和端头201位于发射极母排13与集电极母排14之间，腔体102底部的上表面高于第一金属化区11与第二金属化区12的上表面；

通过端头201的形变，使得端头201、弹簧104可选择地导通或断开发射极母排13与集电极母排14之间的连接。

实施例4

在实施例3的基础上，还可以采取若干个端头201与若干个弹簧104连接成为一体的结构，如附图8所示，三个端头201中彼此相邻的两个端头201之间采用弹簧104(共两个弹簧104)相连。

实施例5

当功能单元10设置在第一金属化区11与第二金属化区12之间时，在实施例1所述结构的基础上采用实施例3的原理来实现。

如附图9所示，功能单元10包括：

从下至上依次设置在位于第一金属化区11与第二金属化区12之间的衬板或基板9上的端头201、弹簧104和金属片105，弹簧104连接在端头201与金属片105之间；

设置在第一金属化区11与第二金属化区12之间的导流条103，导流条103的一端与第一金属化区11相连，导流条103的另一端与第二金属化区12相连，导流条103同时通过金属片105的上部；

设置在导流条103，以及端头201、弹簧104和金属片105外部的腔体102，导流条103在位于金属片105上方的位置处断开，导流条103的断开距离小于金属片105的宽度；

通过端头201的形变，使得金属片105可选择地导通或断开导流条103的连接。

其中，各部分的具体结构和功能如下：

腔体102：采用绝缘体，起到对功能单元10进行结构支撑的作用。

导流条103：采用良导体，用来旁路流经功率半导体芯片3的电流，使电流直接在发射极母排13和集电极母排14之间流动，导流条103在金属片105上部的中间处断开成导流条一1031和导流条二1032，用于设置弹簧104，导流条103断开的距离小于金属片105的宽度。

弹簧104：上端与金属片105连接，下端与端头201连接。在常温下(功率半导体模块1正常工作时)，金属片105的位置低于导流条103的下表面，金属片105的宽度大于导流条一1031与导流条二1032之间的间距。因此，在常温下(功率半导体模块1正常工作时)，金属片105与导流条103的下表面不接触。

金属片105：采用良导体。

端头201：采用具有一定热膨胀系数的良导体。

本实施例的工作原理为：本实施例中的功能单元10设置在第二金属化区12(即集电极母排14所在的金属化区域)与第一金属化区11(即发射极母排13所在的金属化区域)之间(与实施例1的位置相同)。当功率半导体模块1正常工作时，电流从集电极母排14流经其所在的金属化区(第二金属化区12)，然后流经功率半导体芯片3，再通过引线8流经发射极母排13所在的金属化区(第一金属化区11)，再流至发射极母排13。在功能单元10中，金属片105与端头201之间通过弹簧104连接在一起。金属片105的上表面低于导流条103的下表面，金属片105不与导流条103接触，导流条103不通电流。随着功率半导体芯片3工作时的发热，功率半导体模块1内部的温度上升，端头201因受热膨胀发生高度改变，当温度升高至一定值，端头201高度的形变量大于或等于初始状态下金属片105与导流条103之间的距离时，金属片105接触连接在导流条103的下表面，导流条103的断开处被金属片105连通，从集电极母排14流过的电流经过导流条103直接流至发射极母排13，而不再流经功率半导体芯片3，以防止功率半导体模块1或功率半导体芯片3过热并超出最大工作温度而 失效。当功率半导体模块1的温度下降后，端头201恢复原有长度，导流条103与金属片105的连接断开，电流重新流过功率半导体芯片3，功率半导体芯片3恢复正常工作。

当功率半导体模块1内部的功率半导体芯片3失效时，与功率半导体芯片3相连的容性或感性负载通过导流条103释放存储的电能，从而避免功率半导体芯片3发生二次损坏。

金属片105的上表面与导流条103的下表面之间的距离满足：h2＝al×h1×(t-δt)。其中，h2为金属片105的上表面与导流条103的下表面之间的距离，h1为端头201的高度，al为端头201的线膨胀系数，t为功率半导体芯片3的最大工作结温，δt为功率半导体芯片3与端头201的温度差。

基于本实施例所述功率半导体模块的自保护方法包括以下步骤：

在位于第一金属化区11与第二金属化区12之间的衬板或基板9上从下至上依次设置端头201、弹簧104和金属片105，所弹簧104连接在端头201与金属片105之间；

在第一金属化区11与第二金属化区12之间设置导流条103，导流条103的一端与第一金属化区11相连，导流条103的另一端与第二金属化区12相连，导流条103同时通过金属片105的上部；

在导流条103，以及端头201、弹簧104和金属片105的外部设置腔体102，导流条103在位于金属片105上方的位置处断开，导流条103的断开距离小于金属片105的宽度；

通过端头201的形变，使得金属片105可选择地导通或断开导流条103的连接。

需要特别说明的是，本发明具体实施例描述的功率半导体模块及其自保护方法的技术方案不但可以应用于igbt模块，还可以用于采用类似封装(多芯片并联封装)结构的其它功率半导体器件(如mosfet、igct、晶闸管等)。其中，mosfet中的栅极(g)对应于igbt中的栅极(g)，mosfet中的源极(s)对应于igbt中的发射极(e)，mosfet中的漏极(d)对应于igbt中的集电极(c)。igct和晶闸管中的门极(g)对应于igbt中的栅极(g)，igct和晶闸管中的阴极(k)对应于igbt中的发射极(e)，igct和晶闸管中的阳极(a)对应于igbt中的集电极(c)。

通过实施本发明具体实施例描述的功率半导体模块及其自保护方法的技术方案，能够产生如下技术效果：

(1)本发明具体实施例描述的功率半导体模块及其自保护方法中的功能单元具有主动防护功能，能够实现超温度自动保护，有效地保护功率半导体芯片因为过热而失效，同时无需依靠外围控制电路参与，能够简化控制电路；

(2)本发明具体实施例描述的功率半导体模块及其自保护方法在功率半导体芯片或模块过热时能将将流经功率半导体芯片的电流旁路，保护正常工作的功率半导体芯片的实际工作 温度在安全范围内，从而提高功率半导体模块的工作可靠性；

(3)本发明具体实施例描述的功率半导体模块及其自保护方法在功率半导体芯片发生过失效后，能将负载电路中的二次电流旁路，使之不再流过失效的功率半导体芯片，从而避免芯片发生二次损坏，减小芯片失效对整个电气系统的破坏。

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。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神实质和技术方案的情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围。