CN112366196A - 引脚结构及智能功率模块 - Google Patents

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李刚
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Abstract

本发明提供了一种引脚结构及智能功率模块,涉及电子器件技术领域,解决了引脚在安装及运输过程受到外力作用时易损坏智能功率模块的技术问题。该引脚结构包括应力缓冲部、相连接的第一连接段和第二连接段,第一连接段用于与模块本体连接,应力缓冲部位于第一连接段和第二连接段上,用于对模块本体受到的水平方向作用力和竖直方向作用力进行缓冲。本发明的引脚结构,通过设置于第一连接段和第二连接段上的应力缓冲部,缓冲模块本体受到的水平方向作用力和竖直方向作用力,有效减少了引脚焊接点对模块本体在安装或者运输过程中的水平应力和竖直应力,降低引脚结构对模块本体的损伤,保证其使用寿命。

Description

引脚结构及智能功率模块
技术领域
本发明涉及电子器件技术领域,尤其是涉及一种引脚结构及智能功率模块。
背景技术
智能功率模块(IPM)是一种先进的功率开关器件。市场上常用的智能功率模块寿命限制主要在于生产、运输过程的外力损伤和安规绝缘距离不够造成地损伤。
智能功率模块的外力损伤,主要是由于受到将智能功率模块与散热器锁紧时的外力、智能功率模块在定高工装焊接时挤压受到的外力(此处主要指的是智能功率模块的引脚在插入电路板焊接时的外力)、智能功率模块焊接时受到的液态锡拉力,或者智能功率模块运输过程中个体之间相互挤压的外力等。
本申请人发现现有技术至少存在以下技术问题:
一方面,现有智能功率模块包括模块本体和连接于模块本体上的引脚,其中,现有的引脚常包括与模块本体连接的水平段和与水平段连接的竖直段,上述水平段和竖直段均为直线型结构。上述生产及运输过程中的外力易由各方向作用于引脚处,引脚易发生不可恢复的变形,且外力通过引脚挤压模块本体,容易对模块本体造成损伤;且模块本体表面的损伤不容易发现,而电气部分设置于模块本体上,因此会对产品造成很大的质量隐患。
另一方面,智能功率模块由于小型化的发展趋势,引脚与引脚之间的距离很小,难以满足安全规定的绝缘距离,从而加剧模块损伤,降低模块的工作寿命。因此,引脚结构需要还需要考虑到满足安规绝缘距离要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种引脚结构及智能功率模块,以解决现有技术中存在的引脚在安装及运输过程受到外力作用时易损坏智能功率模块的技术问题;本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。
为实现上述目的,本发明提供了以下技术方案:
本发明提供的引脚结构,包括应力缓冲部、相连接的第一连接段和第二连接段,其中:
所述第一连接段用于与模块本体连接,所述应力缓冲部位于所述第一连接段和所述第二连接段上,用于对所述模块本体受到的水平方向作用力和竖直方向作用力进行缓冲。
优选的,所述应力缓冲部包括位于所述第一连接段上的第一弯曲部和位于所述第二连接段上的第二弯曲部,其中:
所述第一弯曲部用于对所述模块本体受到的水平方向作用力进行缓冲,所述第二弯曲部用于对所述模块本体受到的竖直方向作用力进行缓冲。
优选的,所述第一弯曲部和所述第二弯曲部均包括有弧形结构。
优选的,所述第一弯曲部和所述第二弯曲部均包括多个相连接的弧形段。
优选的,所述第一弯曲部和所述第二弯曲部上每个所述弧形段的结构相同。
优选的,所述第一连接段还包括有第一直线部,所述应力缓冲部位于所述第一连接段上的部分设置于所述第一直线部所在直线的一侧;
和/或,所述第二连接段还包括有第二直线部,所述应力缓冲部位于所述第二连接段上的部分设置于所述第二直线部所在直线的一侧。
优选的,所述第一连接段还包括有第一直线部,所述第一弯曲部位于所述第一直线部所在直线的一侧;
和/或,所述第二连接段还包括有第二直线部,所述第二弯曲部位于所述第二直线部所在直线的一侧。
优选的,相邻两个所述第一连接段中,两者其中任一上的所述第一弯曲部均向远离两者其中另一的方向弯曲;
和/或,相邻两个所述第二连接段中,两者其中任一上的所述第二弯曲部均向远离两者其中另一的方向弯曲。
优选的,所述第一连接段还包括有第一直线部,所述模块本体上存在有用于与散热器固定的连接面,所述应力缓冲部位于所述第一连接段上的部分设置于所述第一直线部所在直线的远离所述连接面的一侧。
优选的,所述模块本体上存在有用于与散热器固定的连接面,所述第一弯曲部位于所述第一直线部所在直线的远离所述连接面的一侧。
优选的,在所述第一连接段上,所述第一弯曲部包括多个相连接的弧形段,所述弧形段之间的衔接位置与所述第一直线部所在直线之间存在有安装距离。
优选的,所有所述第二弯曲部至所述模块本体所在平面的距离均相等。
本发明还提供了一种智能功率模块,包括模块本体和位于所述模块本体上的引脚结构,所述引脚结构为上述引脚结构。
本发明与现有技术相比,具有如下有益效果:
1、本发明提供的引脚结构,通过设置于第一连接段和第二连接段上的应力缓冲部,能够缓冲模块本体受到的水平方向作用力和竖直方向作用力,有效减少了引脚焊接点对模块本体在安装或者运输过程中的水平应力和竖直应力,降低引脚结构对模块本体的损伤,保证其使用寿命。
2、本发明提供的智能功率模块,由于具备上述引脚结构,能够通过引脚结构缓冲模块本体受到的水平方向作用力和竖直方向作用力,防止智能功率模块的损伤。
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地介绍,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附图。
图1是本发明引脚结构第一种实施例的结构示意图;
图2是引脚结构第二种实施例的结构示意图;
图3是本发明智能功率模块与散热器装配的结构示意图;
图4是引脚结构第三种实施例的结构示意图。
图中1、第一连接段;11、第一弯曲部;12、第一直线部;2、第二连接段;21、第二弯曲部;22、第二直线部;3、模块本体;31、连接面;4、散热器。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,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做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式,都属于本发明所保护的范围。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“长度”、“宽度”、“高度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“侧”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。
本发明提供了一种引脚结构,参见图1所示,包括应力缓冲部、相连接的第一连接段1和第二连接段2,其中:第一连接段1用于与模块本体3连接,应力缓冲部位于第一连接段1和第二连接段2上,用于对模块本体3受到的水平方向作用力和竖直方向作用力进行缓冲。
由于引脚结构在智能功率模块的安装、运输过程中易受到多个方向的外力,引脚结构通过与模块本体3焊接位置处将作用力施加至模块本体3上,易对模块本体3造成损坏,因此,在对引脚结构进行改进时需考虑多个方向作用力的缓冲,否则难以解决问题。
该引脚结构应用于智能功率模块上时,可采用图1中的封装形式,参见图1所示,引脚结构包括相连接的第一连接段1和第二连接段2,第一连接段1平行于模块本体3所在平面,第二连接部垂直于第一连接部设置。
本发明提供的引脚结构,通过设置于第一连接段1和第二连接段2上的应力缓冲部,能够缓冲模块本体3受到的水平方向作用力和竖直方向作用力,有效减少了引脚焊接点对模块本体3在安装或者运输过程中的水平应力和竖直应力,降低引脚结构对模块本体3的损伤,保证其使用寿命。
作为可选的实施方式,上述应力缓冲部包括位于相应连接段上的弯曲部分。通过弯曲部分的设置,对应连接段在受到外力作用时,可通过发生弹性形变对外力进行缓冲,防止损伤模块本体3。
进一步的,参见图1所示,本实施例中的应力缓冲部包括位于第一连接段1上的第一弯曲部11和位于第二连接段2上的第二弯曲部21,其中:
第一弯曲部11用于对模块本体3受到的水平方向作用力进行缓冲,第二弯曲部21用于对模块本体3受到的竖直方向作用力进行缓冲。
上述第一弯曲部11的结构设置于第一连接段1上,使得第一弯曲部11平行于模块本体3所在平面,在引脚结构受到外力时,能够有效减少引脚结构向模块本体3中心位置的挤压力,即,有效减少第一连接段1对模块本体3的水平作用力,同样减少了引脚与模块本体3连接位置处的应力。上述结构对智能功率模块运输过程中引脚结构之间相互挤压的外力有明显的缓冲作用。
上述第二弯曲部21的结构设置于第二连接段2上,使得第二弯曲部21垂直于模块本体3所在平面,在引脚结构受到外力时,能够有效减少引脚结构对模块本体3的垂直方向作用力。上述结构对模块本体3与散热器4锁紧时的外力、模块本体3在定高工装焊接时挤压受到的外力(此处主要指的是模块本体3上的引脚在插入电路板焊接时的外力)、模块本体3焊接时受到的液态锡拉力,均有明显的缓冲作用。
作为可选的实施方式,参见图1所示,本实施例中第一弯曲部11和第二弯曲部21均包括有弧形结构。
弧形结构能够在受到外力时能够产生弹性形变,通过弹性恢复力抵消一部分外力,减小模块本体3受到的作用力,防止模块本体3损伤。
作为可选的实施方式,参见图1所示,第一弯曲部11和第二弯曲部21均包括多个相连接的弧形段。
上述多个指的是两个或两个以上。多个弧形段结构,能够使得第一弯曲部11和第二弯曲部21的具有足够的弹性减弱外力造成的形变。
应当考虑到,圆弧个数不够可能导致缓冲作用力的效果不明显,圆弧个数过多可能导致整个智能功率模块压缩量较大,会使模块本体3上用于与散热器4贴合的连接面31与散热器4贴合不紧密,从而导致散热不良的隐患。如图1,本实施例中的弧形段包括有4个圆弧段,上述数量的弧形段结构,能够在具有一定弹性的情况下,保证整个智能功率模块具有适宜的压缩量。具体弧形段的个数需根据模块本体3受到的应力情况和引脚的材质而定,在此不做具体限定。
作为可选的实施方式,参见图1,第一弯曲部11和第二弯曲部21上每个弧形段的结构相同。
上述结构能够使得第一弯曲部11和第二弯曲部21均匀缓冲引脚受到的外力,保证模块本体3与引脚的连接位置处受力均匀,防止某位置出现应力集中。
应力缓冲部的具体结构,可参见下面几种具体实施方式:
实施例1
对于模块本体3来说,强电引脚有时因为模块本体3小型化设计的原因或者模块本体3内部走线根本无法避免的原因,使引脚之间的间距很小,从而导致电器安规绝缘距离本身就不满足。目前常用的方法是,在引脚之间固定绝缘胶,但是上述方式增加了人力、物料成本,工作效率低。
为了防止应力缓冲部的设置造成引脚之间绝缘距离更小,作为可选的实施方式,第一连接段1还包括有第一直线部12,应力缓冲部位于第一连接段1上的部分设置于第一直线部12所在直线的一侧;和/或,第二连接段2还包括有第二直线部22,应力缓冲部位于第二连接段2上的部分设置于第二直线部22所在直线的一侧。
其中,上述第一直线部12和第二直线部22的作用是防止第一连接段1和第二连接段2的弹性过大。
当所有第一连接段1上的应力缓冲部朝向同一侧时,不会减小第一连接段1之间的绝缘距离,如图1;当相邻第一连接段1上的应力缓冲部朝向相对两侧时,能够增大第一连接段1之间(强弱电之间)的绝缘距离,如图2;第二连接段2上应力缓冲部的结构同样具有上述优点。
具体的,参见图2所示,本实施例中,第一连接段1还包括有第一直线部12,第一弯曲部11位于第一直线部12所在直线的一侧;和/或,第二连接段2还包括有第二直线部22,第二弯曲部21位于第二直线部22所在直线的一侧。
为了增大引脚之间的绝缘距离,参见图2所示,相邻两个第一连接段1中(强弱电之间)中,两者其中任一上的第一弯曲部11均向远离两者其中另一的方向弯曲;
和/或,相邻两个第二连接段2中(强弱电之间),两者其中任一上的第二弯曲部21均向远离两者其中另一的方向弯曲。
如图2中所示,图中存在一对引脚,假设该引脚之间的安规绝缘距离本身不满足要求,该两个引脚具有上述结构。通过上述相应弯曲部的方向布置,使得引脚之间的安规绝缘距离加大,参见图2,图2中T1为两引脚中第一直线段之间的距离,图2中T2为两引脚中第一弯曲部11之间的最远距离,T2>T1
上述结构可减少引脚之间绝缘胶的设置,节省物料、人力成本。
实施例2
如图3所示,模块本体3常需要与散热器4固定,通过散热器4对模块本体3、电路板进行散热。本申请人发现,现有技术中引脚与散热器4之间也常常存在绝缘距离不够的问题。为了使得引脚与散热器4之间的绝缘距离符合要求,目前常用的增大绝缘距离的方法是在散热器4上对应引脚的位置处开设沟槽。
上述现有技术至少存在以下弊端:1、散热器4需单独加工,通用性很差;2、开设沟槽导致散热耗材的减少,散热耗材减少影响散热。
为了解决上述问题,而不影响散热器4的通用性和散热效果,参见图4所示,图4中为了清楚说明引脚结构与散热器的装配省略了模块本体的结构。本实施例中,第一连接段1还包括有第一直线部12,模块本体3上存在有用于与散热器4固定的连接面31,应力缓冲部位于第一连接段1上的部分设置于第一直线部12所在直线的远离连接面31的一侧。
具体的,参见图4,模块本体3上存在有用于与散热器4固定的连接面31,第一弯曲部11位于第一直线部12所在直线的远离连接面31的一侧。
上述第一弯曲部11的结构设置,由于其整体均位于第一直线部12所在直线的远离上述连接面31的一侧,第一弯曲部11至连接面31的最小距离不会小于第一直线部12至连接面31的距离,不会减小引脚至散热器4的绝缘距离。
更为优选的方式是,参见图4所示,在第一连接段1上,第一弯曲部11包括多个相连接的弧形段,弧形段之间的衔接位置(图4中A处)与第一直线部12所在直线之间存在有安装距离(安装距离不为零)。
如图4,上述L1表示第一直线部12至散热器4的距离,L2表示第一弯曲部11上弧形段距散热器4的最远距离,L3表示第一弯曲部11上弧形段距散热器4的最近距离(弧形段之间的衔接位置A处至散热器4的距离),其中:L2>L3>L1
上述实施例中第一弯曲部11的结构,能够增大引脚与散热器4之间的绝缘距离,保证安全性。
实施例3
现有技术中,在将模块本体3和引脚结构焊接于电路板上时,由于工装的误差或者人为应力的误差,常存在引脚焊接于电路板上后,模块本体3高低不平的问题,导致散热器4距电路板的距离不等(散热器4上的散热面与电路板所在的平面不平行),影响散热的均匀效果。
为了解决上述问题,在上述实施例1或实施例2的基础上,本实施例中所有第二弯曲部21至模块本体3所在平面的距离均相等。
在与电路板焊接时,可以以上述所有第二弯曲部21的同一位置为基准,如图3所示,将第二弯曲部21上的同一位置与电路板上的定位孔焊接,由于所有第二弯曲部21至模块本体3所在平面的距离均相等,因此,不会出现模块本体3所在平面高低不平的问题,使得散热器4的散热面与电路板所在的平面平行,利于均匀散热。
实施例4
本实施例提供了一种智能功率模块,包括模块本体3和位于模块本体3上的引脚结构,引脚结构为上述实施例中的引脚结构。
本实施例提供的智能功率模块,由于具备上述引脚结构,能够通过引脚结构缓冲模块本体3受到的水平方向作用力和竖直方向作用力,防止智能功率模块的损伤。
在本说明书的描述,具体特征、结构或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (13)

1.一种引脚结构,其特征在于,包括应力缓冲部、相连接的第一连接段和第二连接段,其中:
所述第一连接段用于与模块本体连接,所述应力缓冲部位于所述第一连接段和所述第二连接段上,用于对所述模块本体受到的水平方向作用力和竖直方向作用力进行缓冲。
2.根据权利要求1所述的引脚结构,其特征在于,所述应力缓冲部包括位于所述第一连接段上的第一弯曲部和位于所述第二连接段上的第二弯曲部,其中:
所述第一弯曲部用于对所述模块本体受到的水平方向作用力进行缓冲,所述第二弯曲部用于对所述模块本体受到的竖直方向作用力进行缓冲。
3.根据权利要求2所述的引脚结构,其特征在于,所述第一弯曲部和所述第二弯曲部均包括有弧形结构。
4.根据权利要求2所述的引脚结构,其特征在于,所述第一弯曲部和所述第二弯曲部均包括多个相连接的弧形段。
5.根据权利要求4所述的引脚结构,其特征在于,所述第一弯曲部和所述第二弯曲部上每个所述弧形段的结构相同。
6.根据权利要求1所述的引脚结构,其特征在于,所述第一连接段还包括有第一直线部,所述应力缓冲部位于所述第一连接段上的部分设置于所述第一直线部所在直线的一侧;
和/或,所述第二连接段还包括有第二直线部,所述应力缓冲部位于所述第二连接段上的部分设置于所述第二直线部所在直线的一侧。
7.根据权利要求2所述的引脚结构,其特征在于,所述第一连接段还包括有第一直线部,所述第一弯曲部位于所述第一直线部所在直线的一侧;
和/或,所述第二连接段还包括有第二直线部,所述第二弯曲部位于所述第二直线部所在直线的一侧。
8.根据权利要求7所述的引脚结构,其特征在于,相邻两个所述第一连接段中,两者其中任一上的所述第一弯曲部均向远离两者其中另一的方向弯曲;
和/或,相邻两个所述第二连接段中,两者其中任一上的所述第二弯曲部均向远离两者其中另一的方向弯曲。
9.根据权利要求1所述的引脚结构,其特征在于,所述第一连接段还包括有第一直线部,所述模块本体上存在有用于与散热器固定的连接面,所述应力缓冲部位于所述第一连接段上的部分设置于所述第一直线部所在直线的远离所述连接面的一侧。
10.根据权利要求7所述的引脚结构,其特征在于,所述模块本体上存在有用于与散热器固定的连接面,所述第一弯曲部位于所述第一直线部所在直线的远离所述连接面的一侧。
11.根据权利要求10所述的引脚结构,其特征在于,在所述第一连接段上,所述第一弯曲部包括多个相连接的弧形段,所述弧形段之间的衔接位置与所述第一直线部所在直线之间存在有安装距离。
12.根据权利要求2或3所述的引脚结构,其特征在于,所有所述第二弯曲部至所述模块本体所在平面的距离均相等。
13.一种智能功率模块,其特征在于,包括模块本体和位于所述模块本体上的引脚结构,所述引脚结构为权利要求1-12任一项所述的引脚结构。
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