專利名稱：功率模塊電極端子的連接結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種功率模塊電極端子的連接結(jié)構(gòu)，屬于半導(dǎo)體功率模塊技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
功率模塊主要由半導(dǎo)體芯片如IGBT芯片、覆金屬陶瓷基板(DBC)、銅底板、外殼、以及輸入/輸出電極端子及信號端子等構(gòu)成，其電極端子固定在覆金屬陶瓷基板的金屬層上，各電極端穿出外殼彎折后通過緊固件安裝外殼的上部，以接入外部電源和輸出工作電源。目前功率模塊的電極端子大都由槽形部分和引出部分構(gòu)成，其槽形部分為立槽結(jié)構(gòu)，其底部向內(nèi)折彎并焊接在覆金屬陶瓷基板的金屬層上，該結(jié)構(gòu)因槽寬距離較小，因此在引出部分打彎時(shí)會造成焊接點(diǎn)應(yīng)力過大。為此一些電極端子通過增加折彎部分的槽寬距離，以釋放在引出部分打彎時(shí)時(shí)，其底部焊接處所引起的應(yīng)力，但電子端子本身的壁厚相對較大，因此應(yīng)力釋放效果較差。另外，現(xiàn)有功率模塊上的電極端子是通過焊料高溫?zé)Y(jié)在覆金屬陶瓷基板的金屬層上，而覆金屬陶瓷基板是將金屬箔在高溫下直接鍵合到氧化鋁(AL2Q3)或氮化鋁(ALN)陶瓷基片表面，在焊接過程中，高溫會使覆金屬陶瓷基板的金屬層與電極端子在焊料層處產(chǎn)生焊接應(yīng)力，而功率模塊的工作環(huán)境是在-40°C至125°C進(jìn)行循環(huán)，因此經(jīng)過一段時(shí)間后，最終會引起覆金屬陶瓷基板的金屬層與電極端子連接處脫落，而產(chǎn)生焊接疲勞現(xiàn)象，從而影響到整體功率器件的壽命。其次，電極端子采用焊料焊接在覆金屬陶瓷基板的金屬層上，不僅對覆金屬陶瓷基板的金屬層表面及電極端子表面要求較高，尤其覆金屬陶瓷基板的銅箔與電極端子的銅材之間還會存在熱膨脹差別，焊接性能不高，而影響導(dǎo)其電性。再貝U，電極端子是通過焊料高溫?zé)Y(jié)在覆 金屬陶瓷基板的金屬層上時(shí)，焊接過程不僅需要焊料、助焊劑以及焊接時(shí)的保護(hù)性氣體，尤其采用高溫?zé)Y(jié)焊接工序不僅時(shí)間長，而且所產(chǎn)生的高溫又易導(dǎo)致其他部位材料金屬特性弱化，加之焊接過程中的焊料流淌以及阻焊油墨等因素，又會造成焊接面沾污的風(fēng)險(xiǎn)，由于焊接面不易控制，工藝操作復(fù)雜，焊接效率低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)合理，電極端子連接可靠，能提高電極端子使用壽命的功率模塊電極端子的連接結(jié)構(gòu)。本發(fā)明為達(dá)到上述目的的技術(shù)方案是一種功率模塊電極端子的連接結(jié)構(gòu)，其特征在于包括電極端子和連接件，所述的電極端子包括一體的底座和引出板，引出板的中上部設(shè)有安裝孔，底座一側(cè)或兩側(cè)的寬度超出引出板的寬度，底座內(nèi)側(cè)面上設(shè)有一排以上的凸塊組，每排凸塊組均設(shè)有五個(gè)以上的凸塊，底座的一側(cè)或兩側(cè)折彎并壓接在連接件上；所述連接件與覆金屬陶瓷基板上的金屬層為一體結(jié)構(gòu)，且連接件位于底座的下部具有用于緩沖應(yīng)力的弧形部分或折彎部分。本發(fā)明采用上述技術(shù)方案后具有以下優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明的電極端子采用一體結(jié)構(gòu)的底座和引出板，其底座的寬度超出引出板的寬度，通過引出板與外部電源和外部設(shè)備連接，而底座內(nèi)側(cè)面設(shè)有一排以上的凸塊組，底座的一側(cè)或兩側(cè)折彎壓接在連接件上，使連接件的連接部分與凸塊的變形而增加了電極端子與連接件之間的摩擦阻力，能將電極端子與連接件可靠的連接，從而形成有效的機(jī)械連接和電氣連接。2、本發(fā)明電極端子在底座的內(nèi)側(cè)面有一排以上的凸塊組，并通過折彎將與連接件連接，故電極端子與連接件的連接不需要焊接，故而無需焊料、助焊劑和焊接時(shí)的保護(hù)性氣體等，工藝作業(yè)大大簡化，降低了產(chǎn)品資源投入。本發(fā)明尤其不需要進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)，徹底解決了焊接疲勞現(xiàn)象，提高了電極端子的溫度循環(huán)壽命。本發(fā)明可采用機(jī)械加工制得電極端子，方便控制其造制精度，尤其通過機(jī)械方式將電極端子壓接在連接件上，也提高了功率半導(dǎo)體模塊的裝配效率。3、本發(fā)明連接件與覆金屬陶瓷基板上的金屬層為一體結(jié)構(gòu)，連接件位于底座下部具有用于緩沖應(yīng)力的弧形部分或折彎部分，因此應(yīng)力釋放部分直接在覆金屬陶瓷基板的金屬層上，不僅便于其加工和裝配，大幅度減小電極端子自身的應(yīng)力，從而有效減小電機(jī)端子所受到的熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力，提聞1旲塊的使用壽命。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。圖1是本發(fā)明種功率模塊電極端子的連接結(jié)構(gòu)的示意圖。圖2是本發(fā)明電極端子的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明電極端子的底座未折彎的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明連接件固定在覆金屬陶瓷基板上的結(jié)構(gòu)示意圖。其中1 一電極端子，1-1 一安裝孔，1-2—引出板，1-3—底座，1-4一凸塊，2—連接件，2-1-連接部分，2-2-弧形部分，2-3-金屬層，2-4-覆金屬陶瓷基板，3銅底板。
具體實(shí)施例方式見圖1-4所示，本發(fā)明的功率模塊電極端子的連接結(jié)構(gòu)，包括電極端子I和連接件2，電極端子I包括一體的底座1-3和引出板1-2，引出板1-2的中上部設(shè)有安裝孔1-1，電極端子I的引出板1-2穿出外殼并彎折后覆在外殼頂部的電極座上，使引出板1-2上的安裝孔1-1與電極座上的螺紋孔對應(yīng)，通過緊固件將電極端子I與外部的電源及設(shè)備連接，實(shí)現(xiàn)功率模塊的輸入和輸出。本發(fā)明底座1-3的寬度超出引出板1-2的寬度，該底座1-3—側(cè)超出引出板的一偵牝即為L形結(jié)構(gòu)，或見圖1-3所示，本發(fā)明底座1-3的兩側(cè)均超出引出板1-2的兩側(cè)，即為T字形結(jié)構(gòu)，本發(fā)明引出板1-2壁厚大于底座1-3的壁厚，且引出板1-2壁厚通過倒角或圓弧過渡到底座1-3的壁厚，不僅便于電極端子I的折彎，而且也使電極端子I具有較好的機(jī)械性能。見圖1-3所示，本發(fā)明底座1-3內(nèi)側(cè)面設(shè)有一排以上的凸塊組，每排凸塊組均設(shè)有五個(gè)以上的凸塊1-4。本發(fā)明底座1-3上的凸塊組設(shè)有2-10排，相鄰兩排凸塊組上的凸塊
1-4相錯排列設(shè)置或?qū)R排列設(shè)置。本發(fā)明每排凸塊組上的凸塊1-4可在10-100個(gè)，如20、30、40、50、80個(gè)不等，且各凸塊1-4為齒狀；或本發(fā)明凸塊組上的凸塊1_4為10-100個(gè)，各凸塊1-4為棱錐柱或/和臺錐柱，底座1-3的一側(cè)或兩側(cè)折彎壓接在連接件2上，通過齒狀以及棱錐柱或/和臺錐柱的多個(gè)凸塊1-4壓入連接件2的連接部分2-1，使連接件2的連接部分2-1與凸塊的變形而增加底座1-3與連接件2的連接部分2-1的摩擦阻力，使其具有較大的連接力。見圖1-4所示，本發(fā)明連接件2與覆金屬陶瓷基板2-4上的金屬層2-3為一體結(jié)構(gòu)，且連接件2位于底座1-3的下部具有用于緩沖應(yīng)力的弧形部分2-2或折彎部分，通過覆金屬陶瓷基板2-4上的金屬層2-3直接對應(yīng)力進(jìn)行釋放，當(dāng)覆金屬陶瓷基板2-4可與銅底板3連接，將熱量通過銅底板3導(dǎo)出，從而有效減少電極端子I所受到的熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力，提高功率模塊的使用壽命。見圖1-4所示，本發(fā)明連接件2的壁厚小于引出板1-2的壁厚，該連接件2的壁厚是引出板1-2壁厚的0. 3-0. 8倍，如該連接件2的壁厚是引出板1-2壁厚的0. 5，由于連接件2的壁 厚比電極端子I的壁厚較薄，而能進(jìn)一步提高其應(yīng)力釋放能力。
權(quán)利要求
1.一種功率模塊電極端子的連接結(jié)構(gòu)，其特征在于包括電極端子(I)和連接件(2)，所述的電極端子(I)包括一體的底座(1-3)和引出板(1-2)，引出板(1-2)的中上部設(shè)有安裝孔(1-1 )，底座(1-3)的寬度超出引出板(1-2)的寬度，底座(1-3)內(nèi)側(cè)面上設(shè)有一排以上的凸塊組，每排凸塊組均設(shè)有五個(gè)以上的凸塊(1-4)，底座(1-3)的一側(cè)或兩側(cè)折彎并壓接在連接件(2)上；所述連接件(2)與覆金屬陶瓷基板(2-4)上的金屬層(2-3)為一體結(jié)構(gòu)，且連接件(2 )位于底座(1-3 )的下部具有用于緩沖應(yīng)力的弧形部分(2-2 )或折彎部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率模塊電極端子，其特征在于所述底座(1-3)上的凸塊組設(shè)有2-10排，相鄰兩排凸塊組上的凸塊(1-4)相錯排列設(shè)置或?qū)R排列設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的功率模塊電極端子，其特征在于所述每排凸塊組上的凸塊(1-4)為10-100個(gè),且各凸塊(1-4)為齒狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的功率模塊電極端子，其特征在于所述每排凸塊組上的凸塊(1-4)為10-100個(gè),且各凸塊(1-4)為棱錐柱或/和臺錐柱。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率模塊電極端子，其特征在于所述引出板(1-2)的壁厚大于底座(1-3)的壁厚，且引出板(1-2)的壁厚通過倒角或圓弧過渡到底座(1-3)的壁厚。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率模塊電極端子，其特征在于所述連接件(2)的壁厚小于引出板(1-2)的壁厚。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的功率模塊電極端子，其特征在于所述連接件(2)的壁厚是引出板(1-2)壁厚的0. 3-0. 8倍。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種功率模塊電極端子的連接結(jié)構(gòu)，包括電極端子和連接件，所述的電極端子包括一體的底座和引出板，引出板的中上部設(shè)有安裝孔，底座一側(cè)或兩側(cè)的寬度超出引出板的寬度，底座內(nèi)側(cè)面上設(shè)有一排以上的凸塊組，每排凸塊組均設(shè)有五個(gè)以上的凸塊，底座的一側(cè)或兩側(cè)折彎并壓接在連接件上；所述連接件與覆金屬陶瓷基板上的金屬層為一體結(jié)構(gòu)，且連接件位于底座的下部具有用于緩沖應(yīng)力的弧形部分或折彎部分。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)合理,電極端子連接可靠，能提高功率模塊使用壽命的特點(diǎn)。
文檔編號H01L23/48GK103066042SQ201210590338
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月31日
發(fā)明者麻長勝 申請人:江蘇宏微科技股份有限公司