CN103779344A - 一种功率模块封装结构 - Google Patents

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Abstract

一种功率模块封装结构，它主要包括:一带有芯片以及键合线并被焊接在一基板上的DBC，一固定有功率端子、信号端子和信号引架的电路板通过功率端子脚和信号引架脚焊接在DBC上，一外壳将整个模块固定封闭，外壳上设置有供功率端子和信号端子伸出并与外部应用端连接的开口；有两个信号端子分别引到上管和下管的门极，另两个信号端子分别引到上管和下管的发射极；所述电路板上的电路将信号端子和相应的信号引架连通，而所述信号引架与所述DBC上对应的位置焊接连通；有三个功率端子通过电路板固定，并与DBC上相应的位置焊接连通；它具有结构简单，使用安装方便，制作工艺简便，提高封装精度和使用可靠性等特点。

Description

一种功率模块封装结构
技术领域
本发明涉及的是一种功率模块封装结构，属于电力电子学技术领域。
背景技术
    传统的功率模块使用信号引线或者键合线来实现功率部分和信号部分的连接，若使用信号引线连接，一般使用硅胶管等绝缘材料套在引线外侧，硅胶管的长度控制和套管动作需要手动完成，之后还要将信号引线与信号端子焊接起来，一般需要手工或机器一个一个地进行,因此在工艺方法和控制上较难实现自动化和一致性。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种结构简单，使用安装方便，制作工艺简便，提高封装精度和使用可靠性的功率模块封装结构。
本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，所述的功率模块封装结构，它主要包括:一带有芯片以及键合线并被焊接在一基板上的DBC，一固定有功率端子、信号端子和信号引架的电路板通过功率端子脚和信号引架脚焊接在DBC上，一外壳将整个模块固定封闭，外壳上设置有供功率端子和信号端子伸出并与外部应用端连接的开口。
有两个信号端子分别引到上管和下管的门极，另两个信号端子分别引到上管和下管的发射极；所述电路板上的电路将信号端子和相应的信号引架连通，而所述信号引架与所述DBC上对应的位置焊接连通；有三个功率端子通过电路板固定，并与DBC上相应的位置焊接连通。
所述电路板的表面有用于与功率端子、信号端子和信号引架配合的圆形或方形安装孔；信号端子与相应的信号引架之间有金属连接电路，其金属面为裸铜或可镀金、银、锡、镍，并在除安装孔焊接区域和金属连接电路外的其他位置涂有绝缘材料。
所述的电路板在其没有电路的表面开设有便于灌胶用的孔；信号引架设置成套筒插针状，由上半部分插针和下半部分套筒构成，套筒的底部通过焊料与DBC连接。
所述电路板上开设有功率端子安装孔，安装孔形状和位置要与功率端子的形状、位置匹配，功率端子的位置要与功率端子脚的焊接位置、功率端子与外壳的开口位置匹配。
所述电路板上开设有信号端子安装孔，安装孔形状和位置要与信号端子的形状、位置匹配，信号端子的位置要与信号端子与外壳的开口位置匹配。
所述电路板上开设有信号引架安装孔，安装孔形状和位置要与信号引架的形状、位置匹配，信号引架的位置要与信号引架脚的焊接位置匹配。
所述功率端子的上半部分伸出外壳并折弯，其中开设有圆形或椭圆形的孔，用于与外壳上对应放置的螺母进行结合。
所述功率端子的伸出外壳部分和其余部分之间有厚度减薄的凹条，或在折弯部分向里挖两个内凹耳朵，以便于功率端子伸出部分的折弯；所述的功率端子表面镀银、锡、金、镍这些可焊接金属。
所述信号端子露出外壳部分开设有方便应用端插接或焊接的小圆孔；所述信号端子与电路板的配合端设置有凸起，信号端子插入电路板的部分设置方便信号端子插入的导角；信号端子的表面镀锡、金、镍这些可焊接金属。
本发明主要是电路板连接结构在功率模块上的应用，功率模块的功率端子、信号端子和信号引架都通过一块电路板固定，并通过电路板上的电路设计将需要连接的电路部分连接起来；它具有结构简单，使用安装方便，制作工艺简便，提高封装精度和使用可靠性等特点。
附图说明
图1为使用电路板连接结构的功率模块结构示意图。
图2为电路板连接结构示意图。
图3为电路板的电路结构示意图。
图中所示的标号有：1：电路板，2：DBC，3：信号引架，4：键合线，5：功率端子，   6：信号端子，7：基板，8：外壳。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作详细的介绍：图1-3所示，本发明所述的功率模块封装结构，它主要包括:一带有芯片以及键合线4并被焊接在一基板7上的DBC2，一固定有功率端子5、信号端子6和信号引架3的电路板1通过功率端子脚和信号引架脚焊接在DBC2上，一外壳8将整个模块固定封闭，外壳8上设置有供功率端子5和信号端子6伸出并与外部应用端连接的开口。
图中所示有两个信号端子6分别引到上管和下管的门极，另两个信号端子6分别引到上管和下管的发射极；所述电路板1上的电路将信号端子6和相应的信号引架3连通，而所述信号引架3与所述DBC2上对应的位置焊接连通；有三个功率端子5通过电路板1固定，并与DBC2上相应的位置焊接连通。
所述电路板1的表面有用于与功率端子5、信号端子6和信号引架3配合的圆形或方形安装孔；信号端子6与相应的信号引架3之间有金属连接电路，其金属面为裸铜或可镀金、银、锡、镍，并在除安装孔焊接区域和金属连接电路外的其他位置涂有绝缘材料。
所述的电路板1在其没有电路的表面开设有便于灌胶用的孔；信号引架3设置成套筒插针状，由上半部分插针31和下半部分套筒32构成，套筒的底部通过焊料与DBC2连接。
所述电路板1上开设有功率端子5安装孔，安装孔形状和位置要与功率端子5的形状、位置匹配，功率端子5的位置要与功率端子脚的焊接位置、功率端子5与外壳8的开口位置匹配。
所述电路板1上开设有信号端子6安装孔，安装孔形状和位置要与信号端子6的形状、位置匹配，信号端子的位置要与信号端子6与外壳8的开口位置匹配。
所述电路板1上开设有信号引架3安装孔，安装孔形状和位置要与信号引架3的形状、位置匹配，信号引架3的位置要与信号引架脚的焊接位置匹配。
所述功率端子5的上半部分51伸出外壳并折弯，其中开设有圆形或椭圆形的孔52，用于与外壳上对应放置的螺母进行结合。
所述功率端子的伸出外壳部分和其余部分53之间有厚度减薄的凹条，或在折弯部分向里挖两个内凹耳朵，以便于功率端子伸出部分的折弯；所述的功率端子表面镀银、锡、金、镍这些可焊接金属。
所述信号端子6露出外壳部分开设有方便应用端插接或焊接的小圆孔；所述信号端子与电路板的配合端设置有凸起，信号端子插入电路板的部分设置方便信号端子插入的导角；信号端子的表面镀锡、金、镍这些可焊接金属。
实施例：图1所示，所述功率模块中，带有芯片以及键合线的DBC2焊接到基板7上，固定了功率端子5、信号端子6和信号引架3的电路板1通过功率端子脚和信号引架脚焊接到DBC上后，再通过外壳将整个模块固定封闭。外壳上有开口，功率端子和信号端子通过开口伸出，与外部应用端连接。该结构中，有2个信号端子分别引到上管和下管的门极，2个信号端子分别引到上管和下管的发射极。通过电路板的电路设计将信号端子和相应的信号引架连通，信号引架再和DBC上的对应位置焊接连通。3个功率端子通过电路板固定，并与DBC上的相应位置焊接连通。如有需要，也可以通过电路设计将功率端子与相应信号部分连通。
    图2所示，本发明可以通过夹具设计，将功率端子、信号端子和信号引架插入电路板相应安装孔处，并通过夹具固定，在安装孔周围金属区域点涂焊料，并在回流炉等设备中回流焊接。然后将焊接后已成一体的电路板通过功率端子脚和信号引架脚焊接到模块DBC上。其中电路板1上没有电路部分设计开孔11，以便灌胶时从此孔灌入，也可以减少用料。信号引架可以设计成图中套筒插针状，由上半部分插针31和下半部分套筒32构成。套筒底部通过焊料与DBC连接。也可以设计成S型弯曲状以减少应力。功率端子上半部分51伸出外壳并折弯，其中有圆形或椭圆形开孔52，对应外壳上放置的螺母，应用端可以通过此开孔与螺母结合。伸出部分和其余部分之间的53位置可以设计一条厚度减薄的凹条，或在折弯部分向里挖2个内凹耳朵等，以便于端子伸出部分的折弯。信号端子与电路板配合部分可以设计突出面61，增强与电路板的配合，插入电路板的部分可以设计导角62，以便于信号端子的插入。伸出外壳部分64的尺寸要配合外壳的相应开口尺寸，此部分要窄于不伸出外壳的部分63。信号端子伸出外壳部分上有小圆孔65，以方便应用端插接或焊接。
     图3所示，功率端子通过安装孔13插入电路板，周围为金属区域14，通过焊料将功率端子与电路板金属区域连接。信号端子通过安装孔15插入电路板，周围为金属区域16，通过焊料将信号端子与电路板金属区域连接。信号引架通过安装孔17插入电路板，周围为金属区域18，通过焊料将信号引架与电路板金属区域连接。信号端子和相应的信号引架通过金属区域12连通，其余部位19都是绝缘材料，不导电。如有需要，也可以将功率端子和相应的信号部分导通，这可以设计在DBC上，也可以设计在电路板上。

Claims (10)

1.一种功率模块封装结构，其特征在于：它主要包括:一带有芯片以及键合线并被焊接在一基板（7）上的DBC（2），一固定有功率端子（5）、信号端子（6）和信号引架（3）的电路板（1）通过功率端子脚和信号引架脚焊接在DBC（2）上，一外壳将整个模块固定封闭，外壳（8）上设置有供功率端子和信号端子伸出并与外部应用端连接的开口。
2.根据权利要求1所述的功率模块封装结构，其特征在于：有两个信号端子（6）分别引到上管和下管的门极，另两个信号端子（6）分别引到上管和下管的发射极；所述电路板（1）上的电路将信号端子（6）和相应的信号引架（3）连通，而所述信号引架（3）与所述DBC（2）上对应的位置焊接连通；有三个功率端子（5）通过电路板（1）固定，并与DBC（2）上相应的位置焊接连通。
3.根据权利要求2所述的功率模块封装结构，其特征在于：所述电路板（1）的表面有用于与功率端子（5）、信号端子（6）和信号引架（3）配合的圆形或方形安装孔；信号端子（6）与相应的信号引架（3）之间有金属连接电路，其金属面为裸铜或可镀金、银、锡、镍，并在除安装孔焊接区域和金属连接电路外的其他位置涂有绝缘材料。
4.根据权利要求1或2或3所述的功率模块封装结构，其特征在于：所述的电路板（1）在其没有电路的表面开设有便于灌胶用的孔（11）；信号引架（3）设置成套筒插针状，由上半部分插针（31）和下半部分套筒（32）构成，套筒的底部通过焊料与DBC（2）连接。
5.根据权利要求4所述的功率模块封装结构，其特征在于：所述电路板（1）上开设有功率端子安装孔，安装孔形状和位置要与功率端子（5）的形状、位置匹配，功率端子（5）的位置要与功率端子脚的焊接位置、功率端子与外壳（8）的开口位置匹配。
6.根据权利要求4所述的功率模块封装结构，其特征在于：所述电路板（1）上开设有信号端子安装孔，安装孔形状和位置要与信号端子（6）的形状、位置匹配，信号端子的位置要与信号端子（6）与外壳（8）的开口位置匹配。
7.根据权利要求4所述的功率模块封装结构，其特征在于：所述电路板（1）上开设有信号引架安装孔，安装孔形状和位置要与信号引架（3）的形状、位置匹配，信号引架（3）的位置要与信号引架脚的焊接位置匹配。
8.根据权利要求1或2或3或5所述的功率模块封装结构，其特征在于：所述功率端子（5）的上半部分伸出外壳并折弯，其中开设有圆形或椭圆形的孔，用于与外壳（8）上对应放置的螺母进行结合。
9.根据权利要求8所述的功率模块封装结构，其特征在于：所述功率端子（5）的伸出外壳部分和其余部分之间有厚度减薄的凹条，或在折弯部分向里挖两个内凹耳朵，以便于功率端子伸出部分的折弯；所述的功率端子（5）表面镀银、锡、金、镍这些可焊接金属。
10.根据权利要求1或2或3或6所述的功率模块封装结构，其特征在于：所述信号端子（6）露出外壳部分开设有方便应用端插接或焊接的小圆孔；所述信号端子（6）与电路板（1）的配合端设置有凸起，信号端子（6）插入电路板（1）的部分设置方便信号端子插入的导角（62）；信号端子（6）的表面镀锡、金、镍这些可焊接金属。
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