CN108110459A - 一种大功率ipm模块端子连接结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种大功率IPM模块端子连接结构，包括芯片通过第一焊锡层固接在覆铜绝缘板上，所述覆铜绝缘板再通过第二焊锡层焊接在散热底板上，所述芯片与所述覆铜绝缘板通过铝丝连接，金属连接件预先注塑在外壳中成为一个外壳组件，所述组件下端用第一密封胶与所述散热底板连接，驱动板采用第二密封胶与所述组件连接，所述金属连接件下端第一区域通过超声直接与覆铜绝缘板连接,所述金属连接件上端第二区域与所述驱动板通过铝丝超声连接，所述金属连接件上的紧固端与外部铜排通过螺母连接，所述紧固端采用长条形结构且中间设有一通孔，本发明通过金属加工和电镀处理，采用3个作用面，具有寄生电感小，能提高功率IPM模块封装效果。
Description
技术领域
本发明属于IPM模块端子连接技术领域，尤其涉及一种大功率IPM模块端子连接结构。
背景技术
现有IPM模块主要分塑封和灌封两大类，微小功率采用塑封，小功率以上采用灌封。塑封是将芯片焊接在框架上，通过铝丝(或金丝)键合(wire bonding)到框架上，然后进行塑封，因为引线框架薄，塑封封端子就比较细小，流过的电流也只能很小，所以只适合微小功率；
灌封是将芯片下表面焊接在覆铜绝缘基板上，上表面通过铝丝(或铜丝)键合到覆铜绝缘基板上，而覆铜绝缘基板再与端子进行连接；目前在中小功率IPM模块中这种连接方式有两种，一种是铝丝(或铜丝)键合，它采用将不同线径粗铝丝(或铜丝)，根据功率等级的不同选择不同数量、规格的铝丝(或铜丝)并联连接；另一种是焊锡连接方式，采用主要成分是锡的焊料进行连接。
以上灌封的两种覆铜绝缘基板与端子的连接结构，在中小功率上没有特别明显的劣势，但是在大功率，高可靠性的应用中有问题。
1、铝丝(或铜丝)键合需要大量的根数进行并联，并联时需要一定的间隙，这导致在很小的键合区域内只能打有限数量的根数，这样电流就会受到限制，而且铝丝(或铜丝)会有一定的长度，也加大了寄生电感；
2、焊锡的膨胀系数与功率端子和覆铜绝缘基板的有较大差别，在热应力和温度作用下，容易产生疲劳，特别是在温度变化幅度较大时，焊锡处产生很大的应力，严重影响可靠性；
3、为了提高焊锡在温度剧烈变化时的可靠性，端子一般设计成S型，热应力有所改善的同时，增加了寄生电感。
因此，发明一种大功率IPM模块端子连接结构显得非常必要。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供一种大功率IPM模块端子连接结构，以解决现有的IPM模块端子连接装置寄生电感大，可靠性差的问题。
一种大功率IPM模块端子连接结构，其特征在于，该大功率IPM模块端子连接结构包括芯片、第一焊锡层、覆铜绝缘板、第二焊锡层、散热底板、铝丝、金属连接件、外壳、第一区域、驱动板、第二区域、第一密封胶、第二密封胶；芯片通过第一焊锡层焊接在覆铜绝缘板上，所述覆铜绝缘板再通过第二焊锡层焊接在散热底板上，所述芯片与所述覆铜绝缘板通过铝丝连接，金属连接件预先注塑在外壳中成为一个外壳组件，该组件下端用第一密封胶与所述散热底板连接，驱动板采用第二密封胶与外壳组件连接，所述驱动板通过铝丝与所述金属连接件上的超声键合端在第二区域处连接，所述金属连接件上的紧固端与外部铜排通过螺母连接，所述紧固端采用长条形结构且中间设有一通孔，所述金属连接件上的超声焊接端与所述覆铜绝缘板在第一区域处通过超声焊接连接，所述金属连接件上的所述超声焊接端、超声键合端之间设有一释放平台。
优选地，所述铝丝可采用铜丝替代。
优选地，所述超声焊接端与所述覆铜绝缘板连接时，所述金属连接件的位移应力通过所述超声焊接端到所述释放平台之间的过渡区进行释放。
优选地，所述超声键合端与其两侧的所述释放平台、所述紧固端之间的过渡区上分别设有一定位孔。
优选地，所述超声键合端、紧固端均经过相同电镀材料进行电镀处理，电镀金属可以为银、镍、金、镍金和镍钯金的任意一种。
优选地，所述超声焊接端经清洗、表面还原处理后不进行电镀处理，保持为裸铜。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明结构简单，通过金属加工和电镀处理，制作一种在功率IPM模块封装领域使用的金属连接件及应用，该连接件有3种工作台面，机械强度高的工作面，用于与封装内的驱动板连接超声键合端，包在封装外壳内的超声焊接端，它具有结构简单，使用安装方便，寄生电感小，能有效提高功率IPM模块封装效果。
附图说明
图1是本发明金属连接件安装结构图。
图2是本发明图1中的金属连接件结构图。
图中，
芯片1-1、第一焊锡层1-2、覆铜绝缘板1-3、第二焊锡层1-4、底板1-5、铝丝1-6、金属连接件1-7、外壳1-8、第一区域1-9、驱动板1-10、第二区域1-11、第一密封胶1-12、第二密封胶1-13；
超声键合端2-1、超声焊接端2-2、释放平台2-4、定位孔2-5、紧固端2-6。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做进一步描述：
实施例：
如附图1、2所示，本发明提供一种大功率IPM模块端子连接结构，其特征在于，该大功率IPM模块端子连接结构包括芯片1-1、第一焊锡层1-2、覆铜绝缘板1-3、第二焊锡层1-4、散热底板1-5、铝丝1-6、金属连接件1-7、外壳1-8、第一区域1-9、驱动板1-10、第二区域1-11、第一密封胶1-12、第二密封胶1-13；芯片1-1通过第一焊锡层1-2焊接在覆铜绝缘板1-3上，覆铜绝缘板1-3再通过第二焊锡层1-4焊接在散热底板1-5上，芯片1-1与覆铜绝缘板1-3通过铝丝1-6连接，金属连接件1-7预先注塑在外壳1-8中成为一个外壳组件，该组件下端用第一密封胶1-12与散热底板1-5连接，驱动板1-10采用第二密封胶1-13与外壳组件连接，驱动板1-10通过铝丝1-6与金属连接件1-7上的超声键合端2-1在第二区域1-11处连接，金属连接件1-7上的紧固端2-6与外部铜排通过螺母连接，紧固端2-6采用长条形结构且中间设有一通孔，金属连接件1-7上的超声焊接端2-2与覆铜绝缘板1-3在第一区域1-9处通过超声焊接连接，金属连接件1-7上的的超声焊接端2-2、超声键合端2-1之间设有一释放平台2-4，铝丝1-6可采用铜丝替代，超声焊接端2-2与覆铜绝缘板1-3连接时，金属连接件1-7的位移应力通过超声焊接端2-2到释放平台2-4之间的过渡区进行释放，超声键合端2-1与其两侧的释放平台2-4、紧固端2-6之间的过渡区上分别设有一定位孔2-5，超声键合端2-1、紧固端2-6均经过相同电镀材料进行电镀处理，电镀金属可以为银、镍、金、镍金和镍钯金的任意一种，超声焊接端2-2经清洗、表面还原处理后不进行电镀处理，保持为裸铜。
工作原理
本发明金属连接件1-7主要成分为铜，通过冷轧、滚压、冲压等方法成型，其中一端经过清洗和表面还原处理后而保持原有机械强度的超声焊接端2-2，该端不进行电镀处理，保持为裸铜，中间有一个经过电镀处理的超声键合端2-1，该电镀金属可以为银、镍、金、镍金和镍钯金的任意一种，另一端为具有较高机械强度且经过电镀的紧固端2-6，紧固端2-6为长条形，中间开孔，用来与外部电路铜排通过螺母连接，该紧固端2-6的电镀金属也可以为银、镍、金、镍金和镍钯金的任意一种，超声键合端2-1与超声焊接端2-2之间有一个释放平台2-4，用来释放超声焊接端2-2与覆铜绝艳板1-3超声焊接时的形变和应力，该释放平台2-4也不进行电镀处理，保持为裸铜，其平台的一部分在外壳1-8外，另一部分注塑在外壳1-8内，释放平台2-4到超声键合端2-1和超声键合端2-1到紧固端2-6为过渡部分，该过渡部分注塑在外壳1-8内，在过渡部分中间有用于金属连接件1-7与外壳1-8注塑时提高稳固性的定位孔2-5，该连接件有3种工作台面，露出封装外壳的机械强度高的工作面(紧固端2-6)用于外部电气结构的连接，包在封装外壳1-8内中间的超声键合端2-1，用于与封装内的驱动板1-10连接，该驱动板1-10用于对封装内的芯片1-1进行驱动，包在封装外，1-8内的超声焊接端2-2，用于与封装内部芯片1-1的电路连接，其它部分为释放区和过渡固定区，具有结构简单，使用安装方便，寄生电感小，能有效提高功率IPM模块封装效果。
利用本发明所述的技术方案，或本领域的技术人员在本发明技术方案的启发下，设计出类似的技术方案，而达到上述技术效果的，均是落入本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种大功率IPM模块端子连接结构，其特征在于，该大功率IPM模块端子连接结构包括芯片(1-1)、第一焊锡层(1-2)、覆铜绝缘板(1-3)、第二焊锡层(1-4)、散热底板(1-5)、铝丝(1-6)、金属连接件(1-7)、外壳(1-8)、第一区域(1-9)、驱动板(1-10)、第二区域(1-11)、第一密封胶(1-12)、第二密封胶(1-13)；芯片(1-1)通过第一焊锡层(1-2)固接在覆铜绝缘板(1-3)上，所述覆铜绝缘板(1-3)再通过第二焊锡层(1-4)焊接在散热底板(1-5)上，所述芯片(1-1)与所述覆铜绝缘板(1-3)通过铝丝(1-6)连接，金属连接件(1-7)预先注塑在外壳(1-8)中成为一个外壳组件，该组件下端用第一密封胶(1-12)与所述散热底板(1-5)连接，驱动板(1-10)采用第二密封胶(1-13)与外壳组件连接，所述驱动板(1-10)通过铝丝(1-6)与所述金属连接件(1-7)上的超声键合端(2-1)在第二区域(1-11)处连接，所述金属连接件(1-7)上的紧固端(2-6)与外部铜排通过螺母连接，所述紧固端(2-6)采用长条形结构且中间设有一通孔，所述金属连接件(1-7)上的超声焊接端(2-2)与所述覆铜绝缘板(1-3)在第一区域(1-9)处通过超声焊接连接，所述金属连接件(1-7)上的的所述超声焊接端(2-2)、超声键合端(2-1)之间设有一释放平台(2-4)。
2.如权利要求1所述的大功率IPM模块端子连接结构，其特征在于，所述铝丝(1-6)可采用铜丝替代。
3.如权利要求1所述的大功率IPM模块端子连接结构，其特征在于，所述超声焊接端(2-2)与所述覆铜绝缘板(1-3)连接时，所述金属连接件(1-7)的位移应力通过所述超声焊接端(2-2)到所述释放平台(2-4)之间的过渡区进行释放。
4.如权利要求1所述的大功率IPM模块端子连接结构，其特征在于，所述超声键合端(2-1)与其两侧的所述释放平台(2-4)、所述紧固端(2-6)之间的过渡区上分别设有一定位孔(2-5)。
5.如权利要求1所述的大功率IPM模块端子连接结构，其特征在于，所述超声键合端(2-1)、紧固端(2-6)均经过相同电镀材料进行电镀处理，电镀金属可以为银、镍、金、镍金和镍钯金的任意一种。
6.如权利要求1所述的大功率IPM模块端子连接结构，其特征在于，所述超声焊接端(2-2)经清洗、表面还原处理后不进行电镀处理，保持为裸铜。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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