[发明专利]一种无焊接端子的功率模块

说明书

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93mm×48mm。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17ppm/C，而覆铜陶瓷基板的热膨胀系数低于10ppm/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