CN202034367U - 一种无焊接端子的功率模块 - Google Patents

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庄伟东
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Abstract

一种无焊接端子的功率模块，包括顶盖、底座、信号端子和功率端子，所述底座包括底板和在底板周边向上延伸的外壳；在外壳围成的空间内的底板上设有覆铜陶瓷基板，在覆铜陶瓷基板上分布有芯片，顶盖覆盖外壳围成的空间，所述覆铜陶瓷基板上设有若干功率端子支架，相邻的功率端子支架之间间隔相等，功率端子支架包括功率端子插槽和垫板，垫板设在插槽下方、覆铜陶瓷基板上，在功率端子支架和外壳之间，以及相邻的功率端子支架之间设有用于将功率端子支架定位的支撑；所述功率端子插入功率端子插槽内，功率端子引线端在垫板上，功率端子引线端通过高纯度粗铝线与覆铜陶瓷基板连接。

Description

一种无焊接端子的功率模块
 技术领域
本发明涉及一种功率模块器件，更具体地说涉及一种具有工业标准安装和总线连接功能的功率模块。
 背景技术
如图１所示，现有的功率模块10包括塑料外壳、底板40、信号端子和功率端子50，底板40从上设有覆铜DBC(直接铜键合)基板30， DBC层30上分布有功率芯片20。以通用“６２ｍｍ”功率模块为例　：它通常为３个功率引线端子的功率模块10，安装孔定位９３ｍｍｘ４８ｍｍ。用于ＩＧＢＴ时，电压范围分为６００Ｖ，　１２００Ｖ和１７００Ｖ。它的最大输出电流可达４００Ａ。电压升高时，输出电流下降。电路结构方面，该模块可用作单管、半桥和斩波器应用。
功率引线端子60直接钎焊在ＤＢＣ基板30上，为减轻热应力疲劳，引线端子60底部通常设计成小截面，并加工成“Ｓ”形，以吸收铜材在热胀冷缩时的变形。但是，由于钎焊材料，如铅-锡共晶合金，铅-银共晶合金，它们的熔点比较低，在180C至220C之间。因此，在室温和工作条件下，钎焊材料已经处于蠕变状态。另一方面，铜质功率端子和覆铜陶瓷基板之间的热膨胀系数存在较大的差异，铜在模块使用温度范围内为17 ppm/C, 而覆铜陶瓷基板的热膨胀系数低于10 ppm/C。两者之间在模块正常使用过程中由于温度变化而导致热应力；钎焊材料在热应力的反复作用下产生塑性变形，使钎焊点因疲劳而开裂失效。钎焊点开裂后，模块内外电流路径被打断，导致模块报废。
 发明内容
本发明的目的在于提供一种无焊接端子的功率模块，避免因钎焊点疲劳导致模块报废。
实现本发明目的的技术方案是：一种无焊接端子的功率模块，包括顶盖、底座、信号端子和功率端子，所述底座包括底板和在底板周边向上延伸的外壳；在外壳围成的空间内的底板上设有覆铜陶瓷基板，在覆铜陶瓷基板上分布有芯片，顶盖覆盖外壳围成的空间，所述覆铜陶瓷 基板上设有若干功率端子支架，相邻的功率端子支架之间间隔相等，功率端子支架包括功率端子插槽和垫板， 垫板设在插槽下方、覆铜陶瓷 基板上，在功率端子支架和外壳之间，以及相邻的功率端子支架之间设有用于将功率端子支架定位的支撑；所述功率端子插入功率端子插槽内，功率端子引线端在垫板上，功率端子引线端通过高纯度粗铝线与覆铜陶瓷基板连接。
本发明通过在外壳内部设置功率端子支架，留出空间，将功率端子通过高纯度粗铝线与覆铜陶瓷基板形成“柔性”连接，避免了功率端子引线端直接与底板焊接产生应力疲劳，容易造成功率模块失效的问题。
作为本发明的进一步改进，所述功率端子两侧设有凸肩，功率端子安装到功率端子支架后，凸肩的高度与支架的表面齐平，保证了在顶板安装后，功率端子在垂直方向的运动受到限制，并使功率端子可以承受一定的向上拉力。
作为本发明的进一步改进，所述支撑包括侧面支撑和底部支撑，底部支撑设置在所述垫板和外壳、底板之间，用于进一步固定垫板的位置。
作为本发明的进一步改进，所述顶盖包括顶板和盖板两部分，顶板上设有固定功率端子的螺孔，所述功率端子支架设在顶板的前侧，功率端子支架、支撑和顶板结合为一体，即顶板作为功率端子支架的支撑，固定功率端子支架的位置。顶板和垫板结合为一体，顶板在超声波键合过程中在垂直方向对功率端子起到支撑作用，保证键合工艺的稳定、可靠。预弯后的功率端子可以直接安装到位，避免了端子在模块完成后的90度折弯。
作为本发明的进一步改进，在外壳一面留有缺口，缺口的两侧边设有预切口，用于安装盖板，所述盖板设有和外壳缺口相应的折弯部分，保证了超声波键合头的安全工作区域。
附图说明
图1为本发明背景技术结构图；
图2为本发明实施例1功率端子支架结构示意图；
图3为本发明实施例1内部结构示意图；
图4为本发明实施例1外部结构示意图；
图5为本发明实施例2功率端子支架结构示意图；
图6为本发明实施例2内部结构示意图；
图7为本发明实施例2外部结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图做进一步说明。
实施例1
如图2所示，一种无焊接端子的功率模块1，包括底板2和在底板周边向上延伸的外壳3、信号端子4和功率端子；在外壳3围成的空间内的底板上设有覆铜陶瓷基板6，在覆铜陶瓷基板6上分布有芯片7。覆铜陶瓷基板6上方设有3个功率端子支架8，相邻的功率端子支架8之间间隔相等。功率端子支架8包括功率端子插槽9和垫板10， 垫板10设在插槽下9方、覆铜陶瓷基板6上。在功率端子支架8和外壳3之间，以及相邻的功率端子支架8之间设有用于将功率端子支架定位的支撑20，支撑20包括侧面支撑11和底部支撑12，底部支撑12设置在垫板10和外壳3、覆铜陶瓷基板6之间。
如图3所示，功率端子5插入功率端子插槽9内，功率端子引线端13在垫板上，功率端子引线端13通过高纯度粗铝线14与覆铜陶瓷基板连接。每个功率端子两侧留有凸肩22，功率端子安装到位后，其凸肩22与支架的表面齐平。顶板安装后，其低面将压住凸肩，使功率端子在垂直方向的运动受到限制，并使功率端子可以承受一定的向上拉力。
如图4所示，顶盖15覆盖外壳3围成的空间，上设有固定功率端子的螺孔18，将功率端子5的上端90度折弯，叠合在螺孔18上，形成完整的功率模块1。
实施例2
本实施例与上例基本相同，所不同之处在于：
如图5、图6和图7所示，顶盖15包括顶板16和盖板17两部分，顶板16上设有固定功率端子的螺孔18，功率端子支架8设在顶板16的前侧，功率端子支架8、支撑20和顶板16结合为一体。在外壳3前面留有缺口19，缺口19的两侧边设有预切槽21，用于安装盖板17。如图5所示，预弯后的功率端子5直接安装到功率端子插槽9上。盖板17设有和外壳缺口21相应的折弯部分23。如图6所示，盖上盖板17后的功率模块如图6所示。

Claims (5)

1. 一种无焊接端子的功率模块，包括顶盖、底座、信号端子和功率端子，所述底座包括底板和在底板周边向上延伸的外壳；在外壳围成的空间内的底板上设有覆铜陶瓷基板，在覆铜陶瓷基板上分布有芯片，顶盖覆盖外壳围成的空间，其特征是，所述覆铜陶瓷 基板上设有若干功率端子支架，相邻的功率端子支架之间间隔相等，功率端子支架包括功率端子插槽和垫板，垫板设在插槽下方、覆铜陶瓷基板上，在功率端子支架和外壳之间，以及相邻的功率端子支架之间设有用于将功率端子支架定位的支撑；所述功率端子插入功率端子插槽内，功率端子引线端在垫板上，功率端子引线端通过高纯度粗铝线与覆铜陶瓷基板连接。
2.根据权利要求1所述的功率模块，其特征是，所述支撑包括侧面支撑和底部支撑，底部支撑设置在所述垫板和外壳、底板之间。
3.根据权利要求1所述的功率模块，其特征是，所述顶盖包括顶板和盖板两部分，顶板上设有固定功率端子的螺孔，所述功率端子支架设在顶板的前侧，功率端子支架、支撑和顶板结合为一体。
4.根据权利要求1所述的功率模块，其特征是，所述功率端子两侧设有凸肩，功率端子安装到功率端子支架后，凸肩的高度与支架的表面齐平。
5.根据权利要求3所述的功率模块，其特征是，在外壳的一面留有缺口，缺口的两侧边设有预切口，所述盖板设有和外壳缺口相应的折弯部分。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102800833A (zh) * 2012-08-31 2012-11-28 江苏宏微科技股份有限公司 功率模块电极端子及其焊接方法
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