CN206546820U - 一种防端子拉弧燃烧的功率模块 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种防端子拉弧燃烧的功率模块，包括壳体和安装在壳体内的功率端子、与功率端子电连接的功率芯片，所述功率端子由正极功率端子和负极功率端子组成，功率芯片设置在绝缘基板上，在所述正极功率端子与功率芯片之间以及负极功率端子与功率芯片之间均设有绝缘防护罩。本实用新型在功率模块内部使用绝缘防护罩将正、负功率端子与芯片隔开，避免了因芯片爆炸而使正、负功率端子拉弧燃烧，降低了对整机系统的危害，保证了极端情况下整机系统的安全性。

Description

一种防端子拉弧燃烧的功率模块
技术领域
本实用新型涉及功率半导体模块，尤其涉及一种防端子拉弧燃烧的功率模块。
背景技术
全球能源危机与气候变暖的威胁让人们在追求经济发展的同时越来越重视节能减排、低碳发展。随着绿色环保在国际上的确立与推进，功率半导体的发展、应用前景更加广阔。
功率模块在使用过程中，由于控制策略或干扰等原因，存在电源短路、芯片爆炸的风险。芯片爆炸时，会将覆盖在芯片上的硅凝胶掀开，并且会产生大量导电性气体。现有功率模块正、负功率端子之间距离较近，且两者之间并无绝缘防护措施，一旦发生芯片爆炸便会在正、负功率端子之间出现拉弧燃烧现象，从而使整机系统造成损失，甚至威胁人身安全。
实用新型内容
实用新型目的：针对上述现有技术存在的缺陷，本实用新型旨在提供一种防止因芯片爆炸而使正、负功率端子拉弧燃烧的功率模块，降低了对整机系统的危害，保证了极端情况下功率模块的安全性。
技术方案：一种防端子拉弧燃烧的功率模块，包括壳体和安装在壳体内的功率端子、与功率端子电连接的功率芯片，所述功率端子由正极功率端子和负极功率端子组成，功率芯片设置在绝缘基板上，在所述正极功率端子与功率芯片之间以及负极功率端子与功率芯片之间均设有绝缘防护罩。
进一步的，所述绝缘基板上设有接线区铜层，所述功率端子具有功率端子连接部，功率端子连接部通过功率端邦定线与接线区铜层相连，接线区铜层与功率芯片相连；所述绝缘防护罩覆盖在功率端子和功率端邦定线的上方，将功率端子连接部以及功率端邦定线均与功率芯片隔开。
进一步的，所有功率端子共用一个绝缘防护罩，所述绝缘防护罩包括互相垂直的共用前挡板和共用顶挡板，共用前挡板与绝缘基板垂直，共用顶挡板自共用前挡板的顶边向外延伸并罩在功率端子连接部的上方。
进一步的，所述功率端子有三组，每组功率端子分别包括一个正极功率端子和一个负极功率端子，每组功率端子的功率端子连接部上方均设有一个绝缘防护罩。
进一步的，所述绝缘防护罩自功率端子连接部的上方呈弧形延伸至绝缘基板处。
进一步的，所述绝缘防护罩的外侧和/或内侧设有加强筋。
进一步的，位于中间位置的一个绝缘防护罩的两侧均设有侧挡板。
进一步的，所述绝缘防护罩包括互相垂直的单独前挡板和单独顶挡板，所述单独顶挡板与绝缘基板平行。
进一步的，所述绝缘防护罩设有限位结构，功率端子上方的壳体开设有与限位结构相适配的槽，绝缘防护罩与壳体通过限位结构与槽进行装配。
进一步的，所述绝缘防护罩的内部在正极功率端子与负极功率端子交界处的上方对应位置设有隔板有益效果：本实用新型在功率模块内部使用绝缘防护罩将正极功率端子、负极功率端子与芯片隔开，避免了因芯片爆炸而使正、负功率端子导通而产生拉弧燃烧的现象，降低了对整机系统的危害，保证了极端情况下整机系统的安全性。
附图说明
图1是本实用新型的实施例1内部结构示意图；
图2是本实用新型的实施例1绝缘防护罩安装示意图；
图3a是本实用新型的实施例1绝缘防护罩正面示意图；
图3b是本实用新型的实施例1绝缘防护罩反面示意图；
图4是本实用新型的实施例2内部结构示意图；
图5是本实用新型的实施例2绝缘防护罩安装示意图；
图6a是本实用新型的实施例2绝缘防护罩正面示意图；
图6b是本实用新型的实施例2绝缘防护罩反面示意图；
图7是本实用新型的实施例3内部结构示意图；
图8是本实用新型的实施例3绝缘防护罩安装示意图；
图9a是本实用新型的实施例3绝缘防护罩正面示意图；
图9b是本实用新型的实施例3绝缘防护罩反面示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本技术方案进行详细说明。
实施例1：如图1所示，一种防端子拉弧燃烧的功率模块，包括壳体1和安装在壳体1内的功率端子、与功率端子电连接的功率芯片2，所述功率端子由正极功率端子4和负极功率端子3组成，此处所述的功率端子不包括输出电极功率端子，功率芯片2设置在绝缘基板5上，在所述正极功率端子4与功率芯片2之间以及负极功率端子3与功率芯片2之间均设有绝缘防护罩6。
绝缘基板5包括陶瓷绝缘层以及陶瓷绝缘层两侧的金属层，陶瓷绝缘层的材料一般为Al2O3，或者AlN，厚度一般在0.25mm-1mm之间；所述金属层的材料一般为Cu，或者Al，厚度通常为0.1mm-0.5mm之间。绝缘基板5上的功率芯片2材料为Si、SiC和GaN中的一种或两种。功率芯片2的芯片类型为IGBT、MOSFET和FRD中的一种或两种。
功率芯片2安装在绝缘基板5其中一侧的金属层上，该金属层上设有接线区铜层51，功率端子具有功率端子连接部，功率端子连接部即功率端子用于与接线区铜层51连接的部位，功率端子连接部通过功率端邦定线7与接线区铜层51相连，接线区铜层51通过芯片端邦定线7与功率芯片2相连，其连接是本领域技术人员按照公知常识为了实现电路功能按照电路逻辑关系进行的电连接而非随意的连接，也有的功率芯片2直接焊接在接线区铜层51上，从而实现功率芯片2与正、负功率端子的连接；由于功率芯片2与正极功率端子4和负极功率端子3的距离较近，当功率芯片2爆炸时，会将填充在功率模块内部的硅凝胶掀开，同时也会产生大量导电性气体，此时正、负功率端子会被导电性气体导通而出现拉弧燃烧的现象，为避免此类情况的发生，本实用新型在不改变功率模块外观结构的前提下，利用绝缘防护罩6覆盖在功率端子连接部和功率端邦定线7的上方，将功率端子连接部以及功率端邦定线7均与功率芯片2隔开，此处也可以不使用邦定线7而采用超声波金属焊接的方式进行连接，则绝缘防护罩6覆盖在功率端子引伸出的焊脚的上方，将焊脚与功率芯片2隔开，本实用新型中所述覆盖仅表明两者的上下位置关系，但两者之间留有空隙，不直接接触。
本实施例中功率端子有三组，每组功率端子包括一个正极功率端子4和一个负极功率端子3，每组功率端子的上方均设有一个绝缘防护罩6，位于中间位置的一个绝缘防护罩6的两侧均设有侧挡板9。绝缘防护罩6的外侧和/或内侧设有加强筋8，增加绝缘防护罩6的强度，为了增强绝缘效果，绝缘防护罩6的内部在正极功率端子4与负极功率端子3交界处的上方对应位置可设置隔板12，本实施例中的绝缘防护罩6在中间一组功率端子上这样设置，而位于两侧的两组功率端子不设置隔板12，实际实施时也可以选择多组功率端子全部都设置隔板12或者全部都不设置。
绝缘防护罩6根据功率模块或使用的位置不同，其大小和形状可以适当进行调整，为便于安装及增加安装牢固程度，本实施例中的绝缘防护罩6设有限位结构10，绝缘防护罩6的结构还需要考虑邦定线7的位置及形状，绝缘防护罩6不允许碰到邦定线7，以免塌线或影响焊点的寿命。
如图2所示，所述功率模块封装过程中，在填充硅凝胶之前，将绝缘防护罩6逐一安装在功率模块内部，功率端子上方的壳体1开设有与限位结构10相适配的槽11，绝缘防护罩6与壳体1通过限位结构10与槽11进行装配，槽11的形状可根据需要自行选择，也可以不使用槽11而采用其他方式连接固定如粘接、焊接、设置螺钉等，本实施例中采用燕尾槽11进行榫接，安装时将限位结构10插入壳体1预留的燕尾槽11内部，实现绝缘防护罩6与外壳的可靠连接。
如图3a和3b所示，绝缘防护罩6包括互相垂直的单独前挡板621和单独顶挡板622，所述单独顶挡板622与绝缘基板5平行，本实施例中单独顶挡板622与功率端子连接部上方的壳体1相连；单独前挡板621与绝缘基板5相接触，用于支撑，也可以不接触。绝缘防护罩6的材料为工程塑料，本实施例中选用PBT或PPS。
实施例2：如图4、图5所示，本实施例与实施例1的结构基本相同，不同之处在于，本实施例中的绝缘防护罩6自功率端子连接部的上方呈弧形延伸至绝缘基板5处，如图6a和图6b所示。
实施例3：如图7、图8所示，本实施例与实施例1的结构基本相同，不同之处在于，本实施例中的所有功率端子共用一个绝缘防护罩6，如图9a和9b所示，绝缘防护罩6包括互相垂直的共用前挡板611和共用顶挡板612，共用前挡板611与绝缘基板5垂直，共用顶挡板612自共用前挡板611的顶边向外延伸并罩在功率端子连接部的上方，此处“向外”意为向正电极和负电极的方向上延伸，本实施例中延伸的形状为平面，也可以延伸为弧形，本领域技术人员也可根据需要自行设置。前挡板与顶挡板相接的直角边缘向内凹陷有防撞槽11，原因是此处塑料较厚，因此去掉一部分，也可不去掉。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“向外”、“垂直”、“上”、“下”、“顶部”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。以上仅是本实用新型的优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种防端子拉弧燃烧的功率模块，其特征在于，包括壳体(1)和安装在壳体(1)内的功率端子、与功率端子电连接的功率芯片(2)，所述功率端子由负极功率端子(3)和正极功率端子(4)组成，功率芯片(2)设置在绝缘基板(5)上，在所述正极功率端子(4)与功率芯片(2)之间以及负极功率端子(3)与功率芯片(2)之间均设有绝缘防护罩(6)。
2.根据权利要求1所述的一种防端子拉弧燃烧的功率模块，其特征在于，所述绝缘基板(5)上设有接线区铜层(51)，所述功率端子具有功率端子连接部，功率端子连接部通过功率端邦定线(7)与接线区铜层(51)相连，接线区铜层(51)与功率芯片(2)相连；所述绝缘防护罩(6)覆盖在功率端子和功率端邦定线(7)的上方，将功率端子连接部以及功率端邦定线(7)均与功率芯片(2)隔开。
3.根据权利要求2所述的一种防端子拉弧燃烧的功率模块，其特征在于，所有功率端子共用一个绝缘防护罩(6)，所述绝缘防护罩(6)包括互相垂直的共用前挡板(611)和共用顶挡板(612)，共用前挡板(611)与绝缘基板(5)垂直，共用顶挡板(612)自共用前挡板(611)的顶边向外延伸并罩在功率端子连接部的上方。
4.根据权利要求2所述的一种防端子拉弧燃烧的功率模块，其特征在于，所述功率端子有三组，每组功率端子分别包括一个正极功率端子(4)和一个负极功率端子(3)，每组功率端子的功率端子连接部上方均设有一个绝缘防护罩(6)。
5.根据权利要求4所述的一种防端子拉弧燃烧的功率模块，其特征在于，所述绝缘防护罩(6)自功率端子连接部的上方呈弧形延伸至绝缘基板(5)处。
6.根据权利要求4所述的一种防端子拉弧燃烧的功率模块，其特征在于，所述绝缘防护罩(6)的外侧和/或内侧设有加强筋(8)。
7.根据权利要求4所述的一种防端子拉弧燃烧的功率模块，其特征在于，位于中间位置的一个绝缘防护罩(6)的两侧均设有侧挡板(9)。
8.根据权利要求4所述的一种防端子拉弧燃烧的功率模块，其特征在于，所述绝缘防护罩(6)包括互相垂直的单独前挡板(621)和单独顶挡板(622)，所述单独顶挡板与绝缘基板(5)平行。
9.根据权利要求1所述的一种防端子拉弧燃烧的功率模块，其特征在于，所述绝缘防护罩(6)设有限位结构(10)，功率端子上方的壳体(1)开设有与限位结构(10)相适配的槽(11)，绝缘防护罩(6)与壳体(1)通过限位结构(10)与槽(11)进行装配。
10.根据权利要求1所述的一种防端子拉弧燃烧的功率模块，其特征在于，所述绝缘防护罩(6)的内部在正极功率端子(4)与负极功率端子(3)交界处的上方对应位置设有隔板(12)。
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