CN103023281A - 装配式功率模块 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种装配式功率模块，主电路板上的覆金属陶瓷基板与各器件以及多个端子连接，各端子从上至下包括连接部分、主体部分、折弯部分及翼翅部分，具有T形槽口的卡板设置在外壳的盖板上部，各端子穿出盖板对应的端子孔及卡板对应的T形槽口，主体部分位于T形槽口的小径槽口内，端子上的翼翅部分位于卡板的上端面或上下端面，驱动电路板支承在外壳的上部，各端子的连接部分弹性涨接在驱动电路板各自的安装孔内，外壳两侧凸起的弹性卡板设置在驱动电路板上的定位孔内，且弹性卡板顶部卡接在驱动电路板的上部。本发明结构合理，能解决各端子因安装造成变形过大而产生的失效问题，能便于维修。

Description

装配式功率模块

技术领域

本发明涉及一种装配式功率模块，属于功率模块制造技术领域。

背景技术

功率半导模块用于逆变焊机、各种开关电源的控制器以及电动汽车控制器等，其主要作用是将输入的直流电转变为三相交流电输出。而功率半导体模块，是一个或多个驱动单元与一个或多个功率模块组成三相电路工作。传统功率半导体模块主要包括电阻、电容、二极管、半导体芯片等器件以及多个电极端子和多个信号端子，各器件以及多个端子焊接在覆金属陶瓷基板并构成主电路板，主电路板通过灌胶密封固定外壳上。为减小功率模块的体积，将驱动电路板通过螺钉安装外壳上。由于各端子需穿出外壳盖板上的端子孔和驱动电路板上的端子孔，再通过焊料将各端子焊接在驱动电路板上，通过各端子实现与功率半导体模块外部电路的连接。但上述结构的驱动电路板通过螺钉连接在壳体上的螺纹孔内，会因操作不当易造成螺纹孔滑牙，尤其功率半导体模块经常用于振动较大的控制场所，由于不能将驱动电路板可靠安装在外壳上，会引起各端子与外部电路之间的电气连接不可靠，而影响功率半导体模块的使用寿命。由于在安装过程中需要将焊接有各端子的主电路板安装在外壳上，先要将各端子穿出外壳的盖板上的端子孔，为了使外壳上的盖板能对端子进行限位，其端子孔与端子之间的间隙较小，但由于外壳通常采用绝缘塑料注塑而成，由于外壳壁厚不一致，会导致盖板产生较大的变形进而影响各端子的安装效率和装配质量。再则，由于端子还需要穿出驱动电路板上的端子孔，而端子中上部均为针状结构或板状结构，尤其是针状结构，由于端子强度不高，在安装过程中很容易使端子受到外力后产生变形，甚至在焊接过程中也会产生变形，当端子变形过大又会产生失效，不仅影响装配效率和安装质量，而且也影响半导体模块的使用寿命。另外，现有各端子均焊接在驱动电路板上，造成功率模块维修不便。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构合理，安装方便，能解决各端子变形过大而造成失效，并便于维修的装配式功率模块。

本发明为达到上述目的的技术方案是：一种装配式功率模块，包括外壳、主电路板和驱动电路板，主电路板上的覆金属陶瓷基板与各器件以及多个端子连接，主电路板密封固定在外壳的下部，其特征在于：所述的各端子从上至下包括具有弹性的连接部分、主体部分、用于应力释放的折弯部分，主体部分的上部具有翼翅部分，或主体部分的上部和下部具有翼翅部分，具有T形槽口的卡板设置在外壳的盖板上部，各端子穿出盖板对应的端子孔及卡板对应的T形槽口，且端子的主体部分位于T形槽口的小径槽口内，端子上的翼翅部分位于卡板的上端面，或端子上的翼翅部分位于卡板的上端面和下端面，驱动电路板设有对应于各端子的安装孔以及位于两侧的定位孔，驱动电路板支承在外壳的上部，各端子的连接部分弹性涨接在驱动电路板各自的安装孔内，外壳两侧凸起的弹性卡板设置在驱动电路板上的定位孔内，且弹性卡板顶部卡接在驱动电路板的上部。

本发明端子采用具有弹性的连接部分、主体部分以及用于应力释放的折弯或部分，通过折弯部分能有缓冲端子所受到的热应力和机械应力，故而减小端子的热应力和机械应力，提高功率模块的使用寿命，并提高端子的自身强度。本发明各端子穿出盖板对应的端子孔及卡板对应的T形槽口，卡板的T形槽口其小径槽口位于端子主体部分，安装过程中卡板上的T形槽口的大径槽口套在各端子上，通过移动卡板使各端子位于卡板的小径槽口内，故而增加了各端子通过盖板上各端子孔的间隙，方便主电路板上各端子通过盖板上的端子孔，同时端子的主体部分设置在卡板上的T形槽口的小径槽口内，不仅安装方便，能减少对外力对端子的影响，而且当各端子受外力使其变形时，可通过端子的翼翅部分直接支承在卡板上，有效地解决了端子受力后因变形过大而产生的失效问题。本发明通过卡板对端子进行限位，也解决了外壳因壁厚不匀而导致盖板产生较大变形造成各端子孔孔距不等的问题，提高了功率模块的安装效率和装配质量。本发明端子的连接部分是弹性涨接在驱动电路板各自的安装孔内，一方面能解决端子因焊接变形过大而造成的失效问题，另一方面由于端子是弹性与驱动电路板连接，使发明的装配式功率模块不仅适用于一般场所，而且也可适用于振动较大的场所。本发明驱动电路板是卡接在外壳上，而且端子通过卡板进行限位并与驱动电路板连接，免除了端子与驱动电路板的焊接，故而便于功率模块的维修。

附图说明

下面结合附图对本发明的实施例作进一步的详细描述。

图1是本发明装配式功率模块的结构示意图。

图2是图1的俯视结构示意图。

图3是本发明装配式功率模块的爆炸结构示意图。

图4是本发明外壳和主电路板的结构示意图。

图5是本发明端子的结构示意图。

其中：1—驱动电路板，11—定位孔，12—限位孔，13—安装孔，2—外壳，21—弹性卡板，22—定位凸块，23—支承座，24—盖板，25—端子孔，26—限位柱，27—灌胶孔，28-环台，29-顶杆，3-卡板，31-导向孔，32-T形槽口，4-端子，41-连接部分，42—翼翅部分，43—主体部分，44—折弯部分，5—主电路板，51-覆金属陶瓷基板。

具体实施方式

见图1～5所示，本发明的装配式功率模块，包括外壳2、主电路板5和驱动电路板1，主电路板5上的覆金属陶瓷基板51与各器件以及多个端子4连接，连接在覆金属陶瓷基板51上半导体芯片、电容、电阻、二极管等器件可构成半桥电路或三相桥电路，并能实现过压、欠压、过流、过热等保护功能，半导体芯片、电容、电阻、二极管以及端子4均焊接在覆金属陶瓷基板51上以实现电路连接，本发明的端子4为电极端子和信号端子，驱动电路板1上的印刷电路板焊接有电阻、电容、二极管、集成电路等，实现对外部设备的驱动，通过端子4实现与外部电源及设备的连接以及驱动信号的输出/输入。见图3所示，本发明的主电路板5密封固定在外壳2的下部，铜底板连接在主电路板5的下部，通过铜底板将功率模块工作时所产生的热量通过散热器强制散出。

见图1-5所示，本发明各端子4从上至下包括具有弹性的连接部分41、主体部分43、用于应力释放的折弯部分44，主体部分43的上部具有翼翅部分，或主体部分43的上部和下部具有翼翅部分，具有T形槽口32的卡板3设置在外壳2的盖板24上部，各端子4穿出盖板24对应的端子孔25及卡板3对应的T形槽口32内，且端子4的主体部分43位于T形槽口32的小径槽口内，安装时先将卡板3上的T形槽口32其大径槽口套在各端子4上再沿其长度方向移动，使卡板3的T形槽口32的小径槽口位于端子4主体部分43，在主电路板5安装在外壳2底部，此时各端子4穿出盖板24对应的端子孔25后，并通过卡板3上各T形槽口32对端子4进行限位，在安装及使用过程中能大幅度减少外力对端子4冲击时，也解决了由于盖板24变形较大后造成各端子孔孔距变化而造成端子安装困难的问题。见图3-5所示，本发明端子4上的翼翅部分位于卡板3的上端面，或端子4上的翼翅部分位于卡板3的上端面和下端面，无论在安装过程中还是使用过程上，当有外力对端子4冲击时，可通过端子4的翼翅部分与卡板3相接而限制端子4的变形量，通过翼翅部分对端子4进行单向或双向限位，解决端子4受到外力后易造成变形和失效。。

见图1-3所示，本发明驱动电路板1设有对应各端子4的安装孔13以及位于两侧的定位孔11，驱动电路板1支承在外壳2的上部，各端子4的连接部分41弹性涨接在驱动电路板1各自的安装孔13内，通过各端子4的连接部分弹性变形而与驱动电路板1上各自对应的安装孔13连接，能有效的避免了使用中，因震动等原因使端子4失效。见图5所示，本发明端子4连接部分41的上部具有斜面，能方便卡板3及驱动电路板1的安装，端子4连接部分41的中部呈空芯，使端子4不仅具有良好的机械强度，同时也具有较好的弹性而与驱动电路板1上的安装孔13可靠接触连接，而实现电气连接。见图1-4所示，本发明外壳2两侧凸起的弹性卡板321设置在驱动电路板1上的定位孔11内，且弹性卡板21顶部卡接在驱动电路板1的上部，当驱动电路板1安装到位后，通过弹性卡板21上的钩座使驱动电路板1不能移动，将驱动电路板1安装在外壳2上。见图3、4所示，本发明外壳2两侧还分别设有支承座23，各支承座23上设有定位凸块22，驱动电路板1上设有对应的限位孔12，驱动电路板1支承在支承座23上，支承座23上的定位凸块22设置在驱动电路板1上的限位孔12内，将驱动电路板1快速安装在外壳2及各端子4上，由于驱动电路板1与外壳2及端子4均为拆装式连接，便于功率模块的维修。

见图4所示，本发明外壳2的底部设有内凹的环台28，主电路板5上的覆金属陶瓷基板51通过密封胶固定在外壳2的环台28上，外壳2的盖板24上部设有至少两个限位柱26、中部设有灌胶孔27，密封胶通过灌胶孔27注入以达到将主电路板5固定在外壳21内，卡板3上设有与限位柱26对应的导向孔31，且导向孔31沿长轴方向的长度与卡板3上的T形槽口32的长度相同，在卡板3的安装过程中，通过限位柱26对卡板3进行限位，而达到快速安装，盖板24下部的至少一个顶杆29与覆金属陶瓷基板51相接，该顶杆29可位于盖板的中部，或采用多个顶杆29并均布在盖板上，通过顶杆29缓解了覆金属陶瓷基板51四周受力集中的问题，减少主电路板5的变形，使功率模块与散热器形成良好、紧密的接触，提高主电路的散热效果，而使功率模块能更好的工作。

Claims (4)

1.一种装配式功率模块，包括外壳（2）、主电路板（5）和驱动电路板（1），主电路板（5）上的覆金属陶瓷基板与各器件以及多个端子（4）连接，主电路板（5）密封固定在外壳（2）的下部，其特征在于：所述的各端子（4）从上至下包括具有弹性的连接部分（41）、主体部分（43）、用于应力释放的折弯部分（44），主体部分（43）的上部具有翼翅部分，或主体部分（43）的上部和下部具有翼翅部分，具有T形槽口(32)的卡板(3)设置在外壳（2）的盖板(24)上部，各端子（4）穿出盖板(24)对应的端子孔(25)及卡板(3)对应的T形槽口(32)，且端子（4）的主体部分（43）位于T形槽口（32）的小径槽口内，端子（4）上的翼翅部分（）位于卡板（3）的上端面，或端子（4）上的翼翅部分（）位于卡板（3）的上端面和下端面，驱动电路板（1）设有对应于各端子（4）的安装孔（13）以及位于两侧的定位孔（11），驱动电路板（1）支承在外壳（2）的上部，各端子（4）的连接部分（41）弹性涨接在驱动电路板（1）各自的安装孔（13）内，外壳（2）两侧凸起的弹性卡板（21）设置在驱动电路板（1）上的定位孔（11）内，且弹性卡板（21）顶部卡接在驱动电路板（1）的上部。

2.根据权利要求1所述的装配式功率模块，其特征在于：所述外壳（2）的底部设有内凹的环台(28)，主电路板（5）上的覆金属陶瓷基板通过密封胶固定在外壳（2）的环台(28)上，外壳（2）的盖板(24)上部设有至少两个限位柱(26)、中部设有灌胶孔(27)，卡板(3)上设有与限位柱(26)对应的导向孔(31)，且导向孔(31)沿长轴方向的长度与卡板(3)上的T形槽口(32)的长度相同，盖板(24)下部至少一个顶杆(29)与覆金属陶瓷基板（51）相接。

3.根据权利要求1所述的装配式功率模块，其特征在于：所述外壳（2）两侧还分别设有支承座（23)，各支承座（23)上设有定位凸块（22），驱动电路板（1）上设有对应的限位孔（12），驱动电路板（1）支承在支承座（23)上，支承座（23)上的定位凸块（22）卡接在驱动电路板（1）上的限位孔（12）内。

4.根据权利要求1所述的装配式功率模块，其特征在于：所述端子（4）连接部分（41）的上部具有斜面，且中部为空芯状。

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