CN106684074A - 一种新型压接型功率模块 - Google Patents

Abstract

一种新型压接型功率模块，主要包括圆形晶闸管芯片、绝缘陶瓷片、散热铜基板、功率端子、压块、信号引架、信号引线、塑料外壳、硅凝胶、钼片、密封胶，所述的塑料外壳与散热铜基板通过密封胶粘接在一起，所述的功率端子、钼片、圆形晶闸管芯片以及陶瓷片置于散热铜基板的上表面并用橡胶圈定位，所述的圆形晶闸管芯片上表面置有大功率端子并轻微固定并压紧，所述圆形晶闸管芯片的门极和E极的信号引线卡于信号引架相应位置，并水平置于大功率端子的表面，信号引线将圆形晶闸管芯片的门极和E极引出至信号支架和信号端子，将压块置于信号引架表面，用螺丝拧紧，所述的塑料外壳内的散热铜基板上面覆盖有绝缘硅凝胶。

Description

一种新型压接型功率模块

技术领域

本发明涉及的是一种新型压接型功率模块，属于电力电子领域的功率模块封装技术。

背景技术

作为一种功率元器件，功率模块应用于各种大功率开关电源、高频感应加热电源等设备，在现有技术中，由于功率模块的封装方式不够完善、合理，因而存在一些诸如产品的集成性、安全性和可靠性不够好，结构不够合理，生产成本高，安装和维护不方便。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种通过压接方式封装成一体的工艺，提高产品集成性、安全性和可靠性，优化产品结构，简化生产工艺，降低生产成本，便于维护和安装的新型压接型功率模块。

本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，一种新型压接型功率模块，主要包括圆形晶闸管芯片、绝缘陶瓷片、散热铜基板、功率端子、压块、信号引架、信号引线、塑料外壳、硅凝胶、钼片、密封胶，所述的塑料外壳与散热铜基板通过密封胶粘接在一起，所述的功率端子、钼片、圆形晶闸管芯片以及陶瓷片置于散热铜基板的上表面并用橡胶圈定位，所述的圆形晶闸管芯片上表面置有大功率端子并轻微固定并压紧，所述圆形晶闸管芯片的门极和E极的信号引线卡于信号引架相应位置，并水平置于大功率端子的表面，信号引线将圆形晶闸管芯片的门极和E极引出至信号支架和信号端子，将压块置于信号引架表面，用螺丝拧紧，所述的塑料外壳内的散热铜基板上面覆盖有绝缘硅凝胶。

作为优选：所述的圆形晶闸管芯片的上下表面分别与功率端子和大功率端子通过钼片经压接方式连接在一起，并组成半桥型功率回路；功率端子与铜基板之间采用陶瓷片通过压接的方式安装，形成绝缘层和散热层，芯片表面通过信号引架和信号引线组件将信号引出至信号端子。

作为优选：所述的功率端子和大功率端子采用3mm的纯铜或者铜合金材料冲压而成，表层裸铜或者电镀金、锡、银金属材料，功率端子和大功率端子与圆形晶闸管芯片压接的平面通过机加工方式制成0.03mm的平整度。

作为优选：塑料外壳采用耐高温，绝缘性能良好的PBT、PPS或尼龙塑料，并且设置有储胶槽，防端子脱落结构，防端子误装结构；所述的信号引线通过信号引架和弹簧与圆形晶闸管芯片8的表面接触，并通过压接方式固定后将信号线引至信号支架；所述的信号引架采用PPS材料制成高强度结构，中间设置有固定信号引线的开孔；所述的压块材料用钢经热处理后获得一定的硬度，表面有用于固定预紧作用的弧度。

本发明采用一组晶闸管芯片，通过压接方式封装成一体的工艺，提高产品集成性、安全性和可靠性，优化产品结构，简化生产工艺，降低生产成本，大大提高了市场竞争力。由于电路的联接全部在模块内部完成，因此，缩短了元器件之间的连线长度，可实现优化布线和对称性结构的设计，使装置线路的寄生电感和电容参数大大降低。此外，还具有结构紧凑、生产工艺简单，生产成本低，外接线简单、便于维护和安装等优点，因而大大降低装置的重量和成本，且模块的功率端子与散热铜板之间具有极高的绝缘耐压，使之能与装置内多种模块共同安装在一个散热器上，有利于装置体积的进一步缩小，简化装置的结构设计。

附图说明

图1是本发明的分解结构示意图。

图2是本发明的立体结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作详细的介绍：图1、2所示，本发明所述的一种新型压接型功率模块，主要包括圆形晶闸管芯片8、绝缘陶瓷片10、散热铜基板11、功率端子2、压块3、信号引架4、信号引线5、塑料外壳12、硅凝胶、钼片9、密封胶，其特所述的塑料外壳12与散热铜基板11通过密封胶粘接在一起，所述的功率端子2、钼片9、圆形晶闸管芯片8以及陶瓷片10置于散热铜基板11的上表面并用橡胶圈定位，所述的圆形晶闸管芯片8上表面置有大功率端子7并轻微固定并压紧，所述圆形晶闸管芯片8的门极和E极的信号引线5卡于信号引架相应位置，并水平置于大功率端子7的表面，信号引线5将圆形晶闸管芯片8的门极和E极引出至信号支架和信号端子，将压块3置于信号引架表面，用螺丝拧紧，所述的塑料外壳12内的散热铜基板11上面覆盖有绝缘硅凝胶。

首先将外壳12与散热铜基板11通过密封胶粘结在一起，密封牢固后将陶瓷片10、功率端子2、钼片9、圆形芯片8水平放置于铜基板11上表面，保持平整，用橡胶圈定位，保证各部件之间接触良好，再将大功率端子7置于圆形晶闸管芯片8的表面，轻微固定和压紧，将门极和E极的信号引线5卡于信号引架相应位置，水平置于大功率端子7表面，信号引线将芯片的门极和E极引出至信号支架和信号端子，最后将压块平稳置于信号引架表面，保持水平，用一定的扭矩用4颗螺丝按规律拧紧，完成整个压接过程，最后通过覆盖绝缘硅凝胶来提高各原件之间的耐压等级和绝缘等级，大大提高整个模块的可靠性。

图中所示，所述的圆形晶闸管芯片8的上下表面分别与功率端子2和大功率端子7通过钼片9经压接方式连接在一起，并组成半桥型功率回路；功率端子与铜基板之间采用陶瓷片通过压接的方式安装，形成绝缘层和散热层，芯片表面通过信号引架和信号引线组件将信号引出至信号端子。

所述的功率端子2和大功率端子7采用3mm的纯铜或者铜合金材料冲压而成，表层裸铜或者电镀金、锡、银金属材料，功率端子2和大功率端子7与圆形晶闸管芯片8压接的平面通过机加工方式制成0.03mm的平整度。

塑料外壳采用耐高温，绝缘性能良好的PBT、PPS或尼龙塑料，并且设置有储胶槽，防端子脱落结构，防端子误装结构；

所述的信号引线通过信号引架和弹簧与圆形晶闸管芯片8的表面接触，并通过压接方式固定后将信号线引至信号支架；所述的信号引架采用PPS材料制成高强度结构，中间设置有固定信号引线的开孔；所述的压块材料用钢经热处理后获得一定的硬度，表面有用于固定预紧作用的弧度。

实施例：本发明主要包括圆形晶闸管芯片8、绝缘陶瓷片10、散热铜基板11、功率端子2、压块3、信号引架4、信号引线5、塑料外壳12、硅凝胶、钼片9、密封胶等部件。首先将外壳12与散热铜基板11通过密封胶粘结在一起，密封牢固后将陶瓷片10、功率端子2、钼片9、圆形芯片8水平放置于铜基板11上表面，保持平整，用橡胶圈定位，保证各部件之间接触良好，再将大功率端子7置于圆形晶闸管芯片8的表面，轻微固定和压紧，将门极和E极的信号引线5卡于信号引架相应位置，水平置于大功率端子7表面，信号引线将芯片的门极和E极引出至信号支架和信号端子，最后将压块平稳置于信号引架表面，保持水平，用一定的扭矩用4颗螺丝按规律拧紧，完成整个压接过程，最后通过覆盖绝缘硅凝胶来提高各原件之间的耐压等级和绝缘等级，大大提高整个模块的可靠性。

散热铜基板11为两个芯片组件提供联结支撑和导热通道，并作为整个模块的结构基础。因此，它必须具有高导热性。由于它的厚度要达到11mm，且整个模块生产过程无需经过高温程序，因此不必对散热铜基板11进行预弯，简化了工艺流程，又能保证它能在模块装到散热器上时与散热器充分的接触，从而降低模块的接触热阻，保证模块的散热要求。散热铜基板采用安装孔形式对称结构，一共4个安装孔，保证模块安装可靠性，提高了模块的使用方便性和广泛性。

所有的电气连接都是通过压接的方式连接在一起的，圆形晶闸管芯片8上下表面分别于功率端子2和大功率端子7通过钼片连接在一起，形成一个回路，电气连接线路极端，导热性能非常优越，可以有效将工作时的热浪通过散热铜基板11扩散出去，这种内部连线极少的压接方式，可以大大提高整个模块对称性和可靠性。

功率端子2和大功率端子7厚度采用3mm厚纯铜，冲压而成，表面镀银3~5μm，大大降低了寄生电阻，与芯片压接的表面需做机加工处理，平整度达到0.03mm。

塑料外壳12采用抗压、抗拉和绝缘强度高以及热变温度高的，并加有30％玻璃纤维的PBT工程塑料注塑而成，它能很好地解决与散热铜板11、功率端子2、大功率端子7之间的热胀冷缩的匹配问题，通过密封胶粘结，实现与散热铜板11的结构连接，以达到较高的防护强度和气闭密封，并为功率端子2、大功率端子7引出提供支撑。外壳内部采用防呆结构，防止模块装配错误，保证了模块安装的一致性和正确性，增加了防端子脱落结构，可以有效防止功率端子因受外力而引起端子脱落，保证了模块的可靠性。

Claims (4)

1.一种新型压接型功率模块，主要包括圆形晶闸管芯片8、绝缘陶瓷片10、散热铜基板11、功率端子2、压块3、信号引架4、信号引线5、塑料外壳12、硅凝胶、钼片9、密封胶，其特征在于所述的塑料外壳12与散热铜基板11通过密封胶粘接在一起，所述的功率端子2、钼片9、圆形晶闸管芯片8以及陶瓷片10置于散热铜基板11的上表面并用橡胶圈定位，所述的圆形晶闸管芯片8上表面置有大功率端子7并轻微固定并压紧，所述圆形晶闸管芯片8的门极和E极的信号引线5卡于信号引架相应位置，并水平置于大功率端子7的表面，信号引线5将圆形晶闸管芯片8的门极和E极引出至信号支架和信号端子，将压块3置于信号引架表面，用螺丝拧紧，所述的塑料外壳12内的散热铜基板11上面覆盖有绝缘硅凝胶。

2.根据权利要求1所述的新型压接型功率模块，其特征在于所述的圆形晶闸管芯片8的上下表面分别与功率端子2和大功率端子7通过钼片9经压接方式连接在一起，并组成半桥型功率回路；功率端子与铜基板之间采用陶瓷片通过压接的方式安装，形成绝缘层和散热层，芯片表面通过信号引架和信号引线组件将信号引出至信号端子。

3.根据权利要求1或2所述的新型压接型功率模块，其特征在于所述的功率端子2和大功率端子7采用3mm的纯铜或者铜合金材料冲压而成，表层裸铜或者电镀金、锡、银金属材料，功率端子2和大功率端子7与圆形晶闸管芯片8压接的平面通过机加工方式制成0.03mm的平整度。

4.根据权利要求1所述的新型压接型功率模块，其特征在于塑料外壳采用耐高温，绝缘性能良好的PBT、PPS或尼龙塑料，并且设置有储胶槽，防端子脱落结构，防端子误装结构；

所述的信号引线通过信号引架和弹簧与圆形晶闸管芯片8的表面接触，并通过压接方式固定后将信号线引至信号支架；所述的信号引架采用PPS材料制成高强度结构，中间设置有固定信号引线的开孔；所述的压块材料用钢经热处理后获得一定的硬度，表面有用于固定预紧作用的弧度。