CN210837736U - 一种高可靠性低结构应力的整流桥 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种高可靠性低结构应力的整流桥，至少包括铝基覆铜板、芯片、衬片层和功率端子，其中，所述铝基覆铜板预先形成电路图形，所述电路图形用于实现整流桥内部的电气连接；所述功率端子直接焊接在所述电路图形上，用于与外部电路相连接；所述衬片层设置在所述铝基覆铜板和芯片之间并与所述电路图形和芯片均电气连接；所述芯片的下电极直接焊接在所述衬片层上，所述芯片的上电极通过铝线以键合的方式与所述电路图形电气连接。采用本实用新型的技术方案，能够在降低成本的同时提高功率整流桥的性能。
Description
技术领域
本实用新型涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种高可靠性低结构应力的整流桥。
背景技术
功率整流桥是电力电子技术领域重要的基础元件，目前现有技术通常采用在陶瓷覆铜板上设置集成封装芯片的工艺，该工艺装配材料种类较多、工艺复杂以及成本偏高。参见图1，所示为现有技术功率整流桥的结构框图，其通过铜底板+陶瓷覆铜板+芯片+衬片+铜连桥+功率端子通过含铅焊料融化焊接在一起形成，由图1可以看出，该结构存在材料组成多，材料需要特殊处理，特别是铜连桥需要高温退火软化，以降低结构应力；同时为了进一步降低应力，在铜连桥和芯片之间会增加一层衬片，从而芯片上下电极均要增加衬片，同时衬片的材质通常是稀有金属钼，价格高，不可再生。现有技术中，与芯片连接的功率端子直接焊接在芯片上，由于存在高度差导致需要多种长度规格的功率端子，增加了装配难度；另外，采用集成封装芯片以及铜底板+陶瓷覆铜板的结构导致成本极大提高。
故，针对现有技术的缺陷，实有必要提出一种技术方案以解决现有技术存在的技术问题。
实用新型内容
有鉴于此，确有必要提供一种高可靠性低结构应力的整流桥，从而能够在降低成本的同时提高功率整流桥的性能。
为了解决现有技术存在的技术问题，本实用新型的技术方案如下：
一种高可靠性低结构应力的整流桥，至少包括铝基覆铜板、芯片、衬片层和功率端子，其中，
所述铝基覆铜板预先形成电路图形，所述电路图形用于实现整流桥内部的电气连接；
所述功率端子直接焊接在所述电路图形上，用于与外部电路相连接；
所述衬片层设置在所述铝基覆铜板和芯片之间并与所述电路图形和芯片均电气连接；
所述芯片的下电极直接焊接在所述衬片层上，所述芯片的上电极通过铝线以键合的方式与所述电路图形电气连接。
作为进一步的改进方案，所述芯片采用裸片。
作为进一步的改进方案，所述裸片出厂时下电极采用镀银工艺，且其上电极采用镀铝工艺。
作为进一步的改进方案，所述铝基覆铜板依次设置铝底板、绝缘层和铜箔层，其中，所述绝缘层采用陶瓷绝缘材料。
作为进一步的改进方案，所述铜箔层采用带铜牙的铜箔。
作为进一步的改进方案，所述铜箔层的厚度大于等于3盎司。
作为进一步的改进方案，所述陶瓷绝缘材料采用陶瓷粉加环氧树脂混合材质。
作为进一步的改进方案，所述衬片层采用铜、铁、钼片或可伐片。
作为进一步的改进方案，所述衬片层采用紫铜，并以焊接的方式与所述电路图形相连接。
作为进一步的改进方案，所述芯片的下电极直接焊接在所述衬片层上。
与现有技术相比较，本实用新型具有如下技术效果：
1、采用铝基覆铜板替代了传统的铜底板和陶瓷覆铜板，降低材料成本；同时在铝基覆铜板上直接形成线路图形，从而无需现有技术那样采用铜片或铜连桥拼接形成电路图形，从而进一步降低成本以及简化工艺。
2、为了降低由于取消掉陶瓷基板以及铜片采用铜箔替代后对整流桥性能的影响，本实用新型仅需在芯片和铝基覆铜板之间设置衬片层，从而降低芯片结构应力，以及提高了绝缘性能和抗浪涌电流。可以根据实际应用需求选用衬片的材质以及调节衬片的厚度。
3、本实用新型直接采用裸片，能够进一步降低成本。
4、采用铝线键合技术，替代了传统的衬片和铜连桥，降低了芯片结构应力，材料也从稀有金属和需要特殊处理的铜连桥变成了常规的铝线，进一步降低成本，极大的提升了产品竞争力。
5、本实用新型中，功率端子直接焊接在电路图形上，从而仅需采用一种规格的功率端子，减少了材料种类和数量，简化了后道装配难度。
附图说明
图1为现有技术整流桥的结构示意图。
图2为本实用新型高可靠性低结构应力的整流桥结构示意图。
如下具体实施例将结合上述附图进一步说明本实用新型。
具体实施方式
以下将结合附图对本实用新型提供的技术方案作进一步说明。
为了解决现有技术存在的技术问题，参见图2，本实用新型提供一种高可靠性低结构应力的整流桥，至少包括铝基覆铜板1、芯片3、衬片层2和功率端子4，其中，铝基覆铜板1预先形成电路图形，铝基覆铜板1依次设置铝底板6、绝缘层7和铜箔层8，可以采用雕刻工艺或者刻蚀工艺在铜箔层8上形成线路图形，该线路图形是预先通过电路设计软件设计得到，用于实现整流桥内部的电气连接。
在本实用新型中，采用铝基覆铜板替代了传统的铜底板和陶瓷覆铜板，降低材料成本；同时在铝基覆铜板上直接形成线路图形，从而无需现有技术那样采用铜片或铜连桥拼接形成电路图形，从而进一步降低成本以及简化工艺。
为了降低由于取消掉陶瓷基板以及铜片采用铜箔替代后对整流桥性能的影响，本实用新型中，衬片层2设置在所述铝基覆铜板1和芯片3之间且与电路图形和芯片3均电气连接；从而降低芯片结构应力，以及提高了绝缘性能和抗浪涌电流。采用上述技术方案，可以根据实际应用需求选用衬片的材质以及调节衬片的厚度以满足应用需求，能够根据实际应用需求调节而无需改变整流桥的整体设计，大大提高产品的适用性，降低研发难度。
同时，本实用新型中，芯片3的下电极直接焊接在衬片层2上，其上电极通过铝线5以键合的方式与所述电路图形电气连接。采用铝线键合技术，替代了传统的衬片和铜连桥，降低了芯片结构应力，材料也从稀有金属和需要特殊处理的铜连桥变成了常规的铝线，进一步降低成本，极大的提升了产品竞争力。
另外，本实用新型中，用于与外部电路相连接的功率端子4直接焊接在电路图形上，从而仅需采用一种规格的功率端子4，减少了材料种类和数量，简化了后道装配难度。
现有技术中铝基板的绝缘层7通常采用玻璃纤维材质，其散热性能差，很难满足功率整流桥的应用需求。为此，在一种优选实施方式中，铝基覆铜板1的绝缘层7采用陶瓷绝缘材料，具体为陶瓷粉加环氧树脂混合材质，根据混合比例的多少，可调整散热能力，由于这层材料可以做的比传统陶瓷覆铜板更薄，热阻可以做的比传统方案更好，也就是散热能做的更好。
另外，为了电路图形提高载流能力，铜箔层8的厚度增大到3盎司以上。同时，铜箔层8采用背面带铜牙的铜箔，这样的铜箔具有较高的剥离强度和耐温能力。进一步提高整流桥的整体性能。
在一种优选实施方式中，芯片3采用裸片，从而进一步降低成本。为了方便实现铝线键合工艺，裸片出厂时上电极采用镀铝工艺，从而能够直接进行铝线键合；裸片的下电极采用镀银工艺，能够直接焊接。
在一种优选实施方式中，衬片层2可采用铜、铁、钼片或可伐片等材质，具有多种选择，而现有技术受制于其工艺和结构的限制，通常只能采用钼片。
为了简化工艺，衬片层2采用紫铜，从而能够以焊接的方式与电路图形直接连接。
需要指出的是，本实用新型中的芯片为整流芯片，上述设计的整流桥结构可以直接封装为整流桥模块。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，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，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (9)
1.一种高可靠性低结构应力的整流桥，其特征在于，至少包括铝基覆铜板(1)、芯片(3)、衬片层(2)和功率端子(4)，其中，
所述铝基覆铜板(1)预先形成电路图形，所述电路图形用于实现整流桥内部的电气连接；
所述功率端子(4)直接焊接在所述电路图形上，用于与外部电路相连接；
所述衬片层(2)设置在所述铝基覆铜板(1)和芯片(3)之间并与所述电路图形和芯片(3)均电气连接；
所述芯片(3)的下电极与所述衬片层(2)电气连接，所述芯片(3)的上电极通过铝线(5)以键合的方式与所述电路图形电气连接。
2.根据权利要求1所述的高可靠性低结构应力的整流桥，其特征在于，所述芯片(3)采用裸片。
3.根据权利要求2所述的高可靠性低结构应力的整流桥，其特征在于，所述裸片出厂时下电极采用镀银工艺，且其上电极采用镀铝工艺。
4.根据权利要求1或2所述的高可靠性低结构应力的整流桥，其特征在于，所述铝基覆铜板(1)依次设置铝底板(6)、绝缘层(7)和铜箔层(8)，其中，所述绝缘层(7)采用陶瓷绝缘材料。
5.根据权利要求4所述的高可靠性低结构应力的整流桥，其特征在于，所述铜箔层(8)采用带铜牙的铜箔。
6.根据权利要求4所述的高可靠性低结构应力的整流桥，其特征在于，所述铜箔层(8)的厚度大于等于3盎司。
7.根据权利要求1或2所述的高可靠性低结构应力的整流桥，其特征在于，所述衬片层(2)采用铜、铁、钼片或可伐片。
8.根据权利要求7所述的高可靠性低结构应力的整流桥，其特征在于，所述衬片层(2)采用紫铜，并以焊接的方式与所述电路图形相连接。
9.根据权利要求1或2所述的高可靠性低结构应力的整流桥，其特征在于，所述芯片(3)的下电极直接焊接在所述衬片层(2)上。
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