功率端子以及利用所述功率端子的功率模塊的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種功率端子以及功率模塊，尤其是一種功率端子以及利用所述功率端子的功率模塊，屬于功率電力電子器件的技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]功率IGBT (絕緣柵雙極晶體管)、M0SFET (金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)模塊是高效節(jié)能系統(tǒng)和工業(yè)自動化系統(tǒng)的核心部件，其廣泛應(yīng)用于逆變焊機(jī)、電動汽車控制器、可再生能源(太陽能和風(fēng)能)等領(lǐng)域，是把電能從一種形式變換成另一種形式，滿足用電設(shè)備的各種需要，以達(dá)到最佳利用電能的目的，在電能轉(zhuǎn)換過程中對功率模塊和電力電子系統(tǒng)永恒的要求是:輕薄化、高功率密度、價(jià)格便宜和使用安裝方便等，這也是模塊設(shè)計(jì)者長期追求的目標(biāo)。
[0003]為了滿足上述提到的輕薄化、高功率密度、價(jià)格便宜和安裝使用方便等特點(diǎn)，功率模塊設(shè)計(jì)的第一考慮要素就是設(shè)計(jì)何種形式的模塊功率端子，這是由于功率端子決定著功率模塊的電氣連接方式和過電流能力，影響著功率模塊的尺寸、布局和加工工藝，是功率模塊內(nèi)部寄生參數(shù)的主要影響因素，好的功率端子設(shè)計(jì)是功率模塊整體性能是否達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)的關(guān)鍵。
[0004]傳統(tǒng)功率模塊的功率端子引出方式主要有兩種:一種是將功率端子通過注塑方式鑲嵌入塑料殼體，再用鋁線連接電路結(jié)構(gòu)和功率端子；另一種為帶螺母的功率端子，先將功率端子直接焊接于電路結(jié)構(gòu)上，然后通過折彎的方式將伸出殼體的所述功率端子彎折成約90度，螺母放置于折彎后的功率端子下面。
[0005]如圖1所示，為功率模塊常見功率端子的引出形式，功率引出端子101通過注塑鑲嵌入塑料殼體100上，塑料殼體100和底板102配合形成一密閉空間，在所述密閉空間內(nèi)，用鋁線104將電路結(jié)構(gòu)103和功率引出端子101電連接。所述引出方式的缺陷在于:招線104的過流能力與由銅制成的功率引出端子101差異較大，鋁線104的阻值也比銅功率引出端子101要大，過多鋁線104連接，會導(dǎo)致鋁線104之間的電流不均勻，而電流不均容易導(dǎo)致電路結(jié)構(gòu)103的局部過熱，嚴(yán)重時(shí)會造成電路結(jié)構(gòu)103以及鋁線104的燒熔。同時(shí)，在鋁線104內(nèi)通過大電流會產(chǎn)生較高的電磁場，由于各鋁線104之間的間隔小，由所述的高電磁場引起的強(qiáng)機(jī)械力在鋁線104之間產(chǎn)生，從而影響鋁線104焊接處的可靠性。
[0006]此外，多根鋁線104之間還會產(chǎn)生自感和互感，這種寄生電感會增加瞬間電壓Vovershoot，當(dāng)瞬間電壓Vovershoot和電源電壓VDD之和大于功率模塊能承受之電壓時(shí)，會造成模塊過電壓擊穿而失效。另外，這種鑲嵌式端子增加了塑料殼體100的制造難度和成本，鑲?cè)氲墓β室龆俗?01會在塑料殼體100注塑過程中因?yàn)槠ヅ溟g隙的問題導(dǎo)致表面有較多的塑料飛邊和溢料產(chǎn)生，同時(shí)為使得塑料殼體100順利脫模會在沖塑前后噴入適量的脫模劑等，加之運(yùn)輸和存儲問題，都會造成這種鑲嵌形式的污染和氧化現(xiàn)象，影響到后續(xù)的工藝加工難度和產(chǎn)品的可靠性。
[0007]如圖2和圖3所示，為功率模塊常見功率端子的另一種引出形式，具體地，功率引出端子101直接焊接于電路結(jié)構(gòu)103上，功率引出端子101伸出塑料殼體100部分通過折彎治具折成90度，在功率引出端子101下方預(yù)放入螺母105，以便于后續(xù)通過螺絲將功率引出端子101與外部引出端相連。所述引出方式的缺陷在于:功率引出端子101需要進(jìn)行折彎工藝，但功率引出端子101的折彎力度和角度不易控制，折彎后的功率引出端子101很難成標(biāo)準(zhǔn)的90度角(見圖3)，使得折彎工藝要求較高，一方面功率引出端子101在折彎處可能會產(chǎn)生裂紋，因裂紋處的存在而造成局部電阻的增加的問題，另一方面折彎后的多個(gè)功率引出端子101很難在一個(gè)平面上，這會造成在應(yīng)用過程中的電路板和個(gè)別功率引出端子101的接觸不良而引起的接觸電阻過大，進(jìn)而造成局部的過熱現(xiàn)象，也會影響到連接處的牢固性。并且這種方式焊接的功率引出端子101，如遇到裝配匹配不好的情況，最易造成功率引出端子101受到塑料外殼100的限制，而導(dǎo)致功率引出端子101受到一個(gè)長期的應(yīng)力，加之折彎過程中的應(yīng)力，應(yīng)用過程中擰緊螺絲的應(yīng)力，嚴(yán)重時(shí)會造成焊點(diǎn)松動甚至脫落，影響到模塊的長期可靠性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種功率端子以及利用所述功率端子的功率模塊，其可以明顯降低功率模塊的整體高度，減少寄生參數(shù)，同時(shí)減少了功率模塊的加工工序，達(dá)到提高功率模塊性能和降低功率模塊的加工成本的雙重目的。
[0009]按照本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案，所述功率端子，包括功率引出連接體以及與所述功率引出連接體采用螺紋聯(lián)接的連接緊固體，所述連接緊固體與功率引出連接體緊固連接后，連接緊固體與功率引出連接體呈同軸分布。
[0010]所述功率引出連接體內(nèi)設(shè)有連接內(nèi)螺紋，連接緊固體上設(shè)有與所述連接內(nèi)螺紋匹配的緊固外螺紋，連接緊固體能嵌置在功率引出連接體內(nèi)，并通過緊固外螺紋與連接內(nèi)螺紋配合與功率引出連接體緊固連接。
[0011]所述緊固外螺紋位于連接緊固體的一端，連接緊固體的另一端端部設(shè)有連接緊固螺母，所述連接緊固螺母與緊固外螺紋通過連接緊固體上的連接定位板間隔。
[0012]所述連接內(nèi)螺紋的深度為功率引出連接體高度的0.3倍~1倍，功率引出連接體的兩端均呈平面狀。
[0013]—種功率模塊，包括散熱基板以及與所述散熱基板匹配連接的外殼體，在所述散熱基板上設(shè)有功率開關(guān)電路，所述功率開關(guān)電路上設(shè)置功率端子，所述功率端子的一端與功率開關(guān)電路電連接，功率端子的另一端穿出外殼體外，其
[0014]所述功率端子包括用于與功率開關(guān)電路電連接的功率引出連接體以及與所述功率引出連接體采用螺紋聯(lián)接的連接緊固體，所述連接緊固體與功率引出連接體緊固連接后，連接緊固體與功率引出連接體呈同軸分布。
[0015]所述功率引出連接體穿出外殼體后，功率引出連接體穿出外殼體的端部與外殼體外表面間的距離為0.5mm以上。
[0016]所述功率引出連接體內(nèi)設(shè)有連接內(nèi)螺紋，連接緊固體上設(shè)有與所述連接內(nèi)螺紋匹配的緊固外螺紋，連接緊固體能嵌置在功率引出連接體內(nèi)，并通過緊固外螺紋與連接內(nèi)螺紋配合與功率引出連接體緊固連接。
[0017]所述緊固外螺紋位于連接緊固體的一端，連接緊固體的另一端端部設(shè)有連接緊固螺母，所述連接緊固螺母與緊固外螺紋通過連接緊固體上的連接定位板間隔。
[0018]所述連接內(nèi)螺紋的深度為功率引出連接體高度的0.3倍~1倍，功率引出連接體的兩端均呈平面狀。
[0019]所述散熱基板為覆銅陶瓷基板、銅散熱基板、鋁基覆銅板、銅基覆銅板或鋁碳化硅基板中的一種。
[0020]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn):由功率引出連接體與緊固連接體緊固連接形成功率端子，在利用所述功率端子形成的功率模塊時(shí)，能有效降低功率模塊的厚度以及寄生參數(shù)，能省去現(xiàn)有功率引出端子折彎的工序，降低了加工成本，縮短功率模塊的封裝周期，安裝使用方便，適應(yīng)范圍廣，安全可靠。
【附圖說明】
[0021]圖1為現(xiàn)有功率端子與功率模塊配合的一種實(shí)施結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖2為現(xiàn)有功率端子與功率模塊配合的另一種實(shí)施結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖3為現(xiàn)有功率端子與功率模塊配合的第三種實(shí)施結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖4為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖5為圖4的A-A剖視圖。
[0026]圖6為本實(shí)用新型功率端子的一種實(shí)施結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖7為本實(shí)用新型功率端子的另一種實(shí)施結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖8為本實(shí)用新型功率端子的第三種實(shí)施結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖9為本實(shí)用新型功率引出連接體的一種實(shí)施結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖10為本實(shí)用新型功率引出連接體的另一種實(shí)施結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]附圖標(biāo)記說明:1_外殼體、2-功率端子、3-散熱底板、4-功率開關(guān)電路、5-功率引出連接體、6-連接內(nèi)螺紋、7-連接緊固體、8-功率端子孔、9-緊固外螺紋、10-連接定位板、11-連接緊固螺母、100-塑料殼體、101-功率引出端子、102-底板、103-電路結(jié)構(gòu)、104-鋁線以及105-螺母。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面結(jié)合具體附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
[0033]如圖6、圖7、圖8、圖9和圖10所示:為了可以明顯降低功率模塊的整體高度，減少寄生參數(shù)，同時(shí)減少了功率模塊的加工工序，本實(shí)用新型的功率端子2包括功率引出連接體5以及與所述功率引出連接體5采用螺紋聯(lián)接的連接緊固體7，所述連接緊固體7與功率引出連接體5緊固連接后，連接緊固體7與功率引出連接體5呈同軸分布。
[0034]具體地，功率引出連接體5與連接緊固體7均采用導(dǎo)電材料制成，功率端子2通過功率引出連接體5將功率開關(guān)電路4的功率連接端引出，連接緊固體7與功率引出連接體7緊固連接后，能實(shí)現(xiàn)方便與外部的連接。一般地，現(xiàn)有功率引出端子101的自感值為ΙΟηΗ以上，本實(shí)用新型所形成功率端子2的自感值只有1~2ηΗ，從而在功率模塊使用功率端子2時(shí)，能有效改善功率模塊內(nèi)的寄生參數(shù)，減少功率模塊在工作中受到的電磁干擾。
[0035]進(jìn)一步地，所述功率引出連接體5內(nèi)設(shè)有連接內(nèi)螺紋6，連接緊固體7上設(shè)有與所述連接內(nèi)螺紋6匹配的緊固外螺紋9，連接緊固體7能嵌置在功率引出連接體5內(nèi)，并通過緊固外螺紋9與連接內(nèi)螺紋6配合與功率引出連接體5緊固連接。
[0036]本實(shí)用新型實(shí)施例中，在功率引出連接體5內(nèi)設(shè)有