CN117581359A - 引线框 - Google Patents
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Abstract
描述了一种方法，该方法形成具有一个或多个第一连接端子的第一子引线框；形成具有一个或多个第二连接端子的第二子引线框；连结第一子引线框和第二子引线框以形成引线框，使得第一连接端子中的至少一些与第二连接端子中的至少一些重叠。
Description
技术领域
本说明书涉及一种引线框，例如，包括形成功率模块的一部分的引线框。
背景技术
许多制造引线框的方法在本领域中是已知的。然而，该领域仍需要进一步发展。
发明内容
在第一方面，本说明书描述了一种方法，包括：形成具有一个或多个第一连接端子的第一子引线框；形成具有一个或多个第二连接端子的第二子引线框；连结第一子引线框和第二子引线框以形成引线框，使得第一连接端子中的至少一些与第二连接端子中的至少一些重叠。
在一些示例中，第一子引线框进一步包括支撑框，其中，使用支撑框来连结第一子引线框和第二子引线框。
在一些示例中，连接第一连接端子中的至少一些以形成第一母线。
在一些示例中，连接第二连接端子中的至少一些以形成第二母线。
在一些示例中，通过燕尾形接合来连结第一子引线框和第二子引线框连结。
在一些示例中，通过冲压形成第一子引线框和/或第二子引线框。
一些示例进一步包括将引线框放置在基板上；以及将引线框电连接到安装在基板上的电路元件。可以使用多种方法中的一种或多种来将引线框电连接到安装在基板上的电路元件。这种方法可以包括超声波焊接、激光焊接、烧结、胶合或感应钎焊。
一些示例进一步包括封装引线框和基板，以使第一连接端子和第二连接端子暴露在外。
一些示例进一步包括移除支撑框中的一些或全部，使得引线框的第一连接端子和第二连接端子不会发生物理或电气接触。
在一些示例中，第一连接端子之一包括多个第一指部；第二连接端子之一包括多个第二指部；并且第一指部和第二指部以交替模式提供。
在第二方面，本说明书描述了一种引线框，包括：第一子引线框，其包括一个或多个第一连接端子；第二子引线框，其包括一个或多个第二连接端子，其中，连结第一子引线框和第二子引线框，使得第一连接端子中的至少一些与第二连接端子中的至少一些重叠。
在一些示例中，第一子引线框进一步包括支撑框，其中，使用支撑框来连结第一子引线框和第二子引线框。
在一些示例中，连接引线框的第一连接端子中的至少一些以形成第一母线；和/或连接引线框的第二连接端子中的至少一些以形成第二母线。
在一些示例中，第一连接端子之一包括多个第一指部；第二连接端子之一包括多个第二指部；并且第一指部和第二指部以交替模式提供。
在一些示例中，支撑框中的一些或全部被配置为被移除，使得引线框的第一连接端子和第二连接端子不会发生物理或电气接触。
在第三方面，本说明书描述了一种功率模块，包括：参考第二方面所述的引线框；以及其上放置有引线框的基板，其中，基板包括电连接到所述基板的电路元件。可以使用多种方法中的一种或多种来将引线框电连接到安装在基板上的电路元件。这种方法可以包括超声波焊接、激光焊接、烧结、胶合或感应钎焊。
在一些示例中，功率模块进一步包括封装引线框和基板以使第一连接端子和第二连接端子暴露在外的封装材料。
在第四方面，本说明书描述了一种具有计算机可执行指令的计算机可读介质，这些计算机可执行指令适于使3D打印机或增材制造设备形成根据如上文参考第一方面所述的方法的设备、如上文参考第二方面所述的引线框或如上文参考第三方面所述的功率模块中的一些或全部。
附图说明
现在将参考以下示意图，仅通过举例的方式来描述示例实施例，在附图中：
图1是电路的三维视图；
图2是图1的电路的侧视图；
图3是根据示例实施例的算法的流程图；
图4是根据示例实施例的子引线框的从上方观察的视图；
图5是根据示例实施例的图4的子引线框的三维视图；
图6是根据示例实施例的子引线框的从上方观察的视图；
图7是根据示例实施例的图6的子引线框的三维视图；
图8是根据示例实施例的引线框的从上方观察的视图；
图9是根据示例实施例的图8的引线框的三维视图；
图10是根据示例实施例的图8的引线框的侧视图；
图11是根据示例实施例的引线框的三维视图；
图12是根据示例实施例的算法的流程图；
图13是根据示例实施例的电路的三维视图；
图14是根据示例实施例的子引线框的从上方观察的视图；
图15是根据示例实施例的引线框的从上方观察的视图；
图16示出了在示例实施例中使用的开关模块；以及
图17是示例实施例中使用的逆变器电路的框图。
具体实施方式
独立权利要求阐述了本发明的各种实施例所寻求的保护范围。说明书中描述的不属于独立权利要求范围的实施例和特征(如果有的话)应被解释为用于理解本发明的各种实施例的示例。
在说明书和附图中，类似的附图标记始终指代类似的元件。
图1是电路(比如功率模块)的三维视图，该电路总体由附图标记0指示。电路10包括具有第一连接端子11a和11b(例如负直流(DC)端子)的引线框、第二连接端子12(例如正DC端子)和交流(AC)端子13。电路10进一步包括安装在基板上的多个电路元件。
图2是图1的电路的侧视图，该侧视图总体由附图标记20指示。视图20示出了第一连接端子11b和第二连接端子12是如何在同一水平上(例如在侧视图20的上下文中为垂直水平)。
在电路10的引线框结构中，由于例如制造工艺(例如，其中引线框包括一体的正端子和负端子，使得具有重叠端子的母线不能从金属板或引线框中被冲压出)，端子的空间重叠是不可行的。此外，由于第一(负)连接端子11(11a和11b)和第二(正)端子12处于同一水平(例如垂直水平)，因此在引线框的水平处连接第一连接端子11a和11b可能是不可行的，因为第二连接端子12位于第一连接端子11a与11b之间。为了连接第一连接端子11a和11b，可能需要单独的连接线。可能期望在引线框的制造期间连接第一连接端子11a和11b，以使引线框更紧凑，并避免在电路上使用额外的连接。类似地，如果存在多个第二连接端子12，则可能期望在引线框的水平处连接多个第二连接端子。
下文描述的某些示例实施例提供了具有至少部分重叠端子的引线框。这种实施例可能具有优势，例如，因为重叠端子可能导致相对较低的电感，从而产生相对较低的开关损耗。当开关频率较高时，这种电感的降低以及随之而来的开关损耗的降低变得越来越重要，就像使用宽带隙半导体时一样。这种技术的重要性正在上升。
图3是根据示例实施例的算法的流程图，该算法总体由附图标记30指示。根据各种示例实施例，算法30可以用于制造引线框。
在操作32处，形成第一子引线框，其中该第一子引线框可以具有一个或多个第一连接端子。在操作34处，形成具有一个或多个第二连接端子的第二子引线框。可选地，第二子引线框可以包括支撑框。在操作36处，连结第一子引线框和第二子引线框以形成引线框，使得第一连接端子中的至少一些与第二连接端子中的至少一些重叠。这将在下文进一步详细描述。
在示例实施例中，第一子引线框进一步包括支撑框，使得例如使用支撑框来连结第一子引线框和第二子引线框。
图4是根据示例实施例的第一子引线框的俯视图，该第一子引线框总体由附图标记40指示。图5是根据示例实施例的第一子引线框40的三维视图，该三维视图总体由附图标记50指示。可以在参考图3描述的算法30的操作32中形成第一子引线框40。
第一子引线框40包括一个或多个第一连接端子41a和41b以及(可选地)支撑框42(例如，堤坝(dam bar))。第一子引线框40进一步包括连接板43，使得第一子引线框40可以经由连接板43连接到基板上的一个或多个电路元件。可以使用多种方法中的一种或多种来将第一子引线框电连接到基板上的电路元件。这种方法可以包括超声波焊接、激光焊接、烧结、胶合或感应钎焊。连接板43还在引线框的水平处连接第一连接端子41a和41b，使得电路上可以不需要额外的连接线来连接第一连接端子41a和41b。如下文进一步讨论的，第一连接端子41a和41b可以用作例如功率模块的负DC端子。
第一子引线框40包括一个或多个连接装置44a和44b，例如用于与第二子引线框(比如下文详细描述的第二子引线框)连结。例如，第一连接端子41a和/或41b可以分别经由连接装置44a和/或44b与一个或多个第二端子机械连结。在示例实施例中，连接装置44a和44b可以通过燕尾形接合使第一子引线框40与第二子引线框连结。可替代地或另外，第一子引线框可以通过焊接、胶合、烧结、钎焊等方式与第二子引线框连结。
图6是根据示例实施例的第二子引线框的俯视图，该第二子引线框总体由附图标记60指示。图7是根据示例实施例的第二子引线框60的三维视图，该三维视图总体由附图标记70指示。可以参考图3在上文描述的算法30的操作34中形成第二子引线框60。
第二子引线框60包括一个或多个第二连接端子62。第二子引线框0进一步包括连接板63，使得第二子引线框60可以经由连接板63连接到基板上的一个或多个电路元件。可以使用多种方法中的一种或多种来将第二子引线框电连接到基板上的电路元件。这种方法可以包括超声波焊接、激光焊接、烧结、胶合或感应钎焊。在一个示例实施例中，连接板63可以用于在引线框的水平处电连接多个第二连接端子62(图6中未示出)。如下文进一步讨论的，(多个)第二连接端子62可以用作例如功率模块的正DC端子。
第二子引线框60包括一个或多个连接装置64a和64b，例如用于与第一子引线框(比如第一子引线框40)连结。例如，第二连接端子62可以分别经由连接装置64a和64b与一个或多个第一连接端子41a和41b机械连结(例如配合)。在示例实施例中，连接装置64a和64b通过燕尾形接合使第二子引线框60与第一子引线框40连结/配合。可替代地或另外，第二子引线框60可以通过焊接、胶合、烧结、钎焊等方式与第一子引线框40连结。
图8是根据示例实施例的引线框的俯视图，该引线框总体由附图标记80指示。图9是根据示例实施例的图8的引线框80的三维视图，该三维视图总体由附图标记90指示。可以通过连结上文描述的第一子引线框40和第二子引线框60来形成引线框80。
在引线框80中，(第一子引线框40的)第一连接端子41a和41b分别在连接件81a和81b处被连接到(第二子引线框60的)第二连接端子62。如上文参考图4和图5描述的，第一连接端子41a和41b经由连接板43在引线框处电连接。连接81a和81b可以是燕尾形连接件。如视图90所示，第一子引线框40与第二子引线框60之间存在一些重叠，特别是在连接板43与63之间。例如，重叠端子可能导致相对较低的电感，从而产生较低的开关损耗。
图10是根据示例实施例的图8的引线框80的侧视图。可以看出，第二连接端子62和第一连接端子41b包括彼此不在同一水平的至少一些表面区域，使得第一端子和第二端子41b和62可以具有至少一些重叠。
图11是根据示例实施例的引线框的三维视图，该三维视图总体用附图标记110指示。如上文所描述的，可以结合图4至图10来观察图11。在一个示例中，连接第一连接端子41a和41b中的至少一些以形成第一母线，并且连接(多个)第二连接端子62(仅示出一个第二连接端子)中的至少一些以形成第二母线。例如，第一连接端子41a和41b可以连接到一个或多个负DC输入端，并且(多个)第二连接端子62可以连接到一个或多个正DC输入端。此外，引线框110还可以例如经由AC端子113连接到一个或多个AC输出端。例如，包括第一连接端子41a和41b的第一母线可以是负母线，并且包括(多个)第二连接端子62的第二母线可以是正母线。
在一个示例中，第一母线和第二母线可以在移除支撑框42和第一连接端子与第二连接端子之间的机械连接件后形成，如下文参考图12进一步详细描述的。
在示例实施例中，第一子引线框40和/或第二子引线框60可以通过冲压形成。
在示例实施例中，上文描述的连结第一子引线框和第二子引线框以形成引线框的技术可以提供重叠端子的益处，并且可以进一步提供从具有重叠端子的引线框中冲压出母线的能力。此外，连结多个子引线框以形成引线框可以允许对多个子引线框中的一个或多个使用不同的材料或不同的材料厚度(与制造单件引线框相反)。
图12是根据示例实施例的算法的流程图，该算法总体由附图标记120指示。在连结两个或更多个子引线框(例如，在参考图3描述的操作36中)以形成单个引线框之后，可以执行算法120的操作。在操作122处，引线框(比如相对于图3和图8所描述的引线框80)可以被放置在基板上。在操作124处，引线框可以电连接到安装在基板上的一个或多个电路元件。这样，第一连接端子和第二连接端子电连接到基板上的一个或多个电路元件。可以使用多种方法中的一种或多种将引线框电连接到基板上的一个或多个电路元件。这种方法可以包括超声波焊接、激光焊接、烧结、胶合或感应钎焊。
本发明方法的附加优点是，在连结多个子引线框后，如现有技术中已知的方法，可以如同处理单个引线框一样处理所得到的引线框。因此，可以使用相同的组装设备来拾取和放置引线框，以将其连接到安装在基板上的电路元件，并完成成品模块，如现有技术方法中那样。例如，在封装压力机中组装模块部件时无需额外的步骤。这与组装包括重叠连接端子的模块的一些现有技术方法相反，在现有技术方法中，两个单独的子引线框分两个单独的步骤放置在压模机内，因此这种步骤涉及更长的处理时间、更复杂的工艺和更高的成本。
在操作132处，支撑框(例如，支撑框42)中的一些或全部被移除，使得引线框的第一连接端子和第二连接端子不会发生物理或电气接触。连接件81a和81b也被移除，以确保第一连接端子和第二连接端子不会发生物理或电气接触。例如，通过切除材料可以移除支撑框。这种材料可以是在后续封装步骤(见下文)后仍未封装、并且不形成第一连接端子或第二连接端子的一部分的任何材料。
在操作134处，引线框(例如，引线框80)和基板(例如，在操作122中引线框80被放置在其上的基板)可以被封装，以使第一连接端子和第二连接端子暴露在外。
图13是根据示例实施例的电路(例如，功率模块)的三维视图，该电路总体由附图标记140指示。可以使用参考图3和图12描述的操作来生成电路140。
电路140包括一个或多个第一连接端子41a和41b、一个或多个第二连接端子62(图13中示出了单个这样的第二端子)、连接板43和63、一个或多个电路元件141、DC连接件142和AC端子143。在一个示例中，电路140可以是功率模块，其包括引线框(例如，引线框80)、引线框被放置在其上的基板、以及封装引线框和基板以使第一连接端子和第二连接端子暴露在外的封装材料(未示出)，该封装材料包括电连接到所述基板的电路元件。
如图13所示，上文描述的支撑框42已被移除，使得第一连接端子和第二连接端子没有电气或物理连接。一个或多个电路元件被示出安装在基板上，并且第一连接端子41a和41b可以经由连接板43彼此连接和/或连接到基板，并且(多个)第二连接端子62可以经由连接板63彼此连接和/或连接到基板。在一个示例中，触点142可以用于连接到控制输入端和/或控制输出端。
图14是根据示例实施例的第一子引线框和第二子引线框的俯视图，该第一子引线框和该第二子引线框分别由附图标记150和151指示。第一子引线框150可以包括第一连接端子152a和152b(例如，类似于第一连接端子41a和41b)和支撑框153(例如，类似于支撑框42)。第一连接端子152a和152b中的一个或多个包括多个第一指部154。第二子引线框151可以包括一个或多个第二连接端子155(例如，类似于第二连接端子62)。第二连接端子155中的一个或多个包括多个第二指部156。第一指部154和第二指部156可以朝向基板延伸。可以连结第一子引线框150和第二子引线框151以形成引线框，如下文参考图15进一步详细示出和描述的。
图15是根据示例实施例的引线框的一部分的俯视图，该部分总体由附图标记160指示。连结第一子引线框150和第二子引线框151，使得第一指部154和第二指部156以交替模式(例如，DC正-负-正-负布置)提供。例如，第一指部和第二指部的交替模式可以降低端子面积(例如，与板43和63的布置相比)，并且可以进而降低电感。在一个示例中，封装材料(例如，模具)可以更好地进入第一连接端子152(152a，152b)与第二连接端子155的重叠部分之间的空间，从而使得更容易在端子之间提供绝缘。如果使用比如超声波焊接、激光焊接、烧结、胶合等连接方法或可能需要这种进入的其他方法来进行这种连接，这种指部模式还可以使进入引线框与安装在基板上的电路元件之间的触点变得更容易。
在示例实施例中，如上文参考图3至图15描述的用于制造引线框的方法也可以用于控制或信号连接，其中较低的电压信号可以被提供给开关导体的栅极连接。在另一示例中，形成的引线框可以包括多个层(例如双层引线)，这可以进一步降低电感。
图16是示例逆变器电路的电路图，该电路总体由附图标记170指示，其可以用于提供半导体功率模块的开关电路，例如如上文参考图14描述的。电路170包括具有正DC端子(例如，DC端子41a、41b)、负DC端子(例如，DC端子62)和AC端子(例如，AC端子33、83)的并联连接的多个开关组件。技术人员将意识到可以使用的许多替代性电路。
图17是逆变器电路的框图，该逆变器电路总体由附图标记180指示，其中可以使用根据本文所述原理的功率模块。逆变器电路180包括AC输入端181、用于将AC电源转换成DC信号的整流器182、以及DC存储电容器183。逆变器电路进一步包括开关模块184和用于控制开关模块184的多个开关部件的开关的控制模块185。上文描述的电路可以用于实现开关模块184，其中DC存储电容器两端的DC电压向母线提供DC输入。
上文所描述的本发明实施例仅仅通过举例的方式来提供。技术人员将意识到在不偏离本发明的范围的情况下可以进行的许多修改、变化和替换。本申请的权利要求旨在敦促如落在本发明的精神和范围内的所有这样的修改、变化和替换。
Claims (18)
1.一种方法，包括：
形成具有一个或多个第一连接端子的第一子引线框；
形成具有一个或多个第二连接端子的第二子引线框；
连结该第一子引线框和该第二子引线框以形成引线框，使得这些第一连接端子中的至少一些与这些第二连接端子中的至少一些重叠。
2.如权利要求1所述的方法，其中，该第一子引线框进一步包括支撑框，其中，使用该支撑框来连结该第一子引线框和该第二子引线框。
3.如权利要求1或2所述的方法，其中，连接这些第一连接端子中的至少一些以形成第一母线。
4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，连接这些第二连接端子中的至少一些以形成第二母线。
5.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，通过燕尾形接合来连结该第一子引线框和该第二子引线框。
6.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，通过冲压形成该第一子引线框和/或该第二子引线框。
7.如前述权利要求中任一项所述的方法，进一步包括：
将该引线框放置在基板上；以及
将该引线框电连接到安装在该基板上的电路元件。
8.如权利要求5或权利要求6所述的方法，进一步包括
封装该引线框和该基板，以使这些第一连接端子和这些第二连接端子暴露在外。
9.如权利要求2至8中任一项所述的方法，进一步包括
移除该支撑框中的一些或全部，使得该引线框的第一连接端子和第二连接端子不会发生物理或电气接触。
10.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中：
这些第一连接端子之一包括多个第一指部；
这些第二连接端子之一包括多个第二指部；并且
这些第一指部和这些第二指部以交替模式提供。
11.一种引线框，包括：
第一子引线框，其包括一个或多个第一连接端子；
第二子引线框，其包括一个或多个第二连接端子，
其中，连结该第一子引线框和该第二子引线框，使得这些第一连接端子中的至少一些与这些第二连接端子中的至少一些重叠。
12.如权利要求11所述的引线框，其中，该第一子引线框进一步包括支撑框，其中，使用该支撑框来连结该第一子引线框和该第二子引线框。
13.如权利要求11或权利要求12所述的引线框，其中：
连接该引线框的第一连接端子中的至少一些以形成第一母线；和/或
连接该引线框的第二连接端子中的至少一些以形成第二母线。
14.如权利要求11至13中任一项所述的引线框，其中：
这些第一连接端子之一包括多个第一指部；
这些第二连接端子之一包括多个第二指部；并且
这些第一指部和这些第二指部以交替模式提供。
15.如权利要求12至14中任一项所述的引线框，其中，该支撑框中的一些或全部被配置为被移除，使得该引线框的第一连接端子和第二连接端子不会发生物理或电气接触。
16.一种功率模块，包括：
如权利要求11至15中任一项所述的引线框；以及
其上放置有该引线框的基板，其中，该基板包括电连接到所述基板的电路元件。
17.如权利要求16所述的功率模块，进一步包括封装该引线框和该基板以使这些第一连接端子和这些第二连接端子暴露在外的封装材料。
18.一种具有计算机可执行指令的计算机可读介质，这些计算机可执行指令适于使3D打印机或增材制造设备形成根据权利要求1至10中任一项所述的方法的设备、如权利要求11至15中任一项所述的引线框、或如权利要求16或17中任一项所述的功率模块中的一些或全部。
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