水平型疊層功率端子的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種功率端子，具體涉及一種水平型疊層功率端子。
【背景技術】
[0002]大功率變流器在軌道交通、工業(yè)變流、新能源等領域的應用越來越廣泛，其所使用的功率半導體芯片IGBT越來越短的開關時間導致了過高的dv/dt和di/dt。而且直流環(huán)節(jié)的雜散電感在IGBT關斷時會出現(xiàn)過電壓，這種過電壓再加上直流母線電壓可能導致Vce>Vce(Max)。過電壓可能損壞IGBT芯片，這會導致分布雜散電感對功率器件的關斷特性有更重要的影響。為了消除這種雜散電感對大功率器件特別是對高功率密度模塊的影響，可以使用疊層功率端子(Laminated Busbar)技術來抑制IGBT的過電壓尖峰，從而提高功率模塊的長期可靠性。
[0003]疊層功率端子(又稱回流母排、母排端子)，其用于完成電力電子產(chǎn)品中功率電路和器件的電氣連接，并通過優(yōu)化的結構形式來降低線路的分布電感，從而降低功率元件兩端的反向峰值電壓，降低功率器件對電壓保護吸收電路的要求，從而提高功率器件運行的可靠性和穩(wěn)定性。但是，目前市場上流行的功率模塊的母排端子結構通常是采用豎直并排結構，如圖6所示。母排端子的復雜引腳結構會造成渦流損耗以及電流分布不均，甚至可能會增加母排的電感。另外這種豎直并排結構的母排端子具有較大的電流路徑，使得這種母排端子本身具有較高的雜散電感。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術問題是，提供一種能更有效地降低雜散電感的水平型疊層功率端子。
[0005]針對該技術問題，本發(fā)明提出的技術解決方案是，提供一種具有以下結構的水平型疊層功率端子，所述陽極端子與陰極端子疊層設置且經(jīng)過陽極端子的電流的方向與經(jīng)過陰極端子的電流的方向相反。
[0006]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的水平型疊層功率端子具有以下優(yōu)點。由于通過陽極端子及其引腳的電流與通過陰極端子及其引腳的電流的方向相反，因此在陽極端子和陰極端子的內(nèi)部與周圍產(chǎn)生的寄生電感中至少大部分可以相互疊加抵消，尤其是極大地降低了雜散電感。
[0007]另外，陽極端子的引腳與陰極端子的引腳形成間隔設置而且通過的電流方向相反，不僅簡化了引腳的結構，而且這種優(yōu)化的引腳排布結構使得封裝后的該水平型疊層功率端子周圍的電感可以疊加形成抵消。從而降低整個疊加功率端子的電感，使得該水平型疊層功率端子形成為低電感部件。
[0008]需說明的是，本發(fā)明的水平型疊層功率端子是指功率端子(包括陽極端子和陰極端子)在安裝時的水平部分(主要包括水平部和安裝部)相對于絕緣襯板是平行的。
[0009]在一個實施例中，所述陽極端子與陰極端子均包括安裝部、水平部和引腳，其中，安裝部與水平部不在一個平面上，安裝部與水平部通過預彎曲結構連接，所述引腳預彎曲后連接在水平部的兩側。現(xiàn)有技術中的豎直并排結構(或稱為直板型結構)的水平型疊層功率端子在封裝時需要單獨的折彎工序對安裝部進行彎折，彎折工序容易引起應力集中。本發(fā)明中通過設置預彎曲結構，可以減少應力集中，提高該水平型疊層功率端子工作時的可靠性和使用壽命。
[0010]在一個實施例中，所述陽極端子包括:
[0011]陽極安裝部，其上設有安裝孔；
[0012]陽極預彎曲部，其與陽極安裝部連接，且陽極預彎曲部的長度比陽極安裝部的長度大；
[0013]陽極水平部，其與陽極安裝部通過陽極預彎曲部連接，且向遠離陽極安裝部的底面的方向延伸；以及
[0014]多個陽極引腳，其分別預彎曲后連接在陽極水平部的兩側且朝向外側安裝。陽極水平部和陽極安裝部不在一個平面上，但由于陽極預彎曲部的高度并不高，使得陽極水平部和陽極安裝部兩者所在的平面高度相差不大，因此，相對現(xiàn)有豎直型功率端子，可將陽極端子近似看做是平面型功率端子。另外，有陽極預彎曲部的過渡作用，也能盡量減少雜散電感的生成。
[0015]在一個實施例中，與所述陽極端子配合的陰極端子包括:
[0016]陰極安裝部，其在安裝時與陽極安裝部錯開；
[0017]陰極預彎曲部，其與陰極安裝部連接，陰極預彎曲部的長度比陰極安裝部的長度大；
[0018]陰極水平部，其與陰極安裝部通過陰極預彎曲部連接，且向遠離陰極安裝部的底面的方向延伸；以及
[0019]多個陰極引腳，其分別預彎曲后連接在陰極水平部的兩側且朝向外側安裝。陰極端子的結構與陽極端子的結構類似，因此也可將陰極端子近似看做平面型功率端子。
[0020]在一個實施例中，安裝時，陰極安裝部與陽極安裝部相互錯開，陰極端子位于陽極端子上方且兩者之間留有間隙。陰極安裝部與陽極安裝部相互錯開使得陰極端子與陽極端子安裝時不容易相互干涉。優(yōu)選地，陰極安裝部與陽極安裝部之間的間隙、陽極水平部與陰極水平部之間的間隙均為0.5?3_。這兩個間隙值可以相同，也可以不同。間隙的存在使得通入電流時，由于陽極端子與陰極端子通過的電流方向相反，兩者產(chǎn)生的電感等相互抵消，不容易出現(xiàn)過電壓。
[0021]在一個優(yōu)選的實施例中，所述陽極安裝部的安裝孔和/或陰極安裝部的安裝孔為圓孔、橢圓孔或腰形孔中的一種。有利于陰極端子與陽極端子的安裝。
[0022]在一個優(yōu)選的實施例中，所述陽極預彎曲部或陰極預彎曲部的形狀為S型、弧形、半圓弧形中的一種。這種結構形成平緩過渡，從而減少了應力集中。
[0023]在一個實施例中，所述陽極端子和陰極端子疊放在絕緣襯板上，所述陽極端子的陽極引腳和陰極端子的陰極引腳均焊接在絕緣襯板上的電極焊接區(qū)，陽極引腳焊接到電極焊接區(qū)中的集電極部分上，陰極引腳焊接到電極焊接區(qū)的發(fā)射極部分上。這種結構減少了寄生電感的產(chǎn)生，同時盡量避免了應力集中。
[0024]在一個實施例中，所述陽極引腳和陰極引腳均包括預彎曲段、縱向延伸段和焊接段，預彎曲段和焊接段分別連接在縱向延伸段的兩端，所述焊接段與所述縱向延伸段垂直。預彎曲段減少了焊接時的應力集中。焊接段能保證焊接質量。這種結構的引腳縮短了電流路徑，盡量實現(xiàn)了電流的均勻分布，減少了渦輪損耗，容易使本發(fā)明的水平型疊層功率端子安裝后實現(xiàn)低電感的目的。
[0025]在一個優(yōu)選的實施例中，所述陰極引腳的數(shù)量比陽極引腳的數(shù)量少，所述陰極引腳比陽極引腳長，所述陰極端子疊層到陽極端子上時，每個陰極引腳均位于相鄰兩個陽極引腳之間。安裝后可實現(xiàn)電流均布，形成低雜散電感的水平型疊層功率端子。
【附圖說明】
[0026]圖1所示為本發(fā)明的水平型疊層功率端子的一種實施例的剖面圖。
[0027]圖2所示是圖1中的水平型疊層功率端子中的陽極端子的立體結構示意圖。
[0028]圖3所示是圖1中的水平型疊層功率端子中的陰極端子的立體結構示意圖。
[0029]圖4所示是圖1中的水平型疊層功率端子的陽極端子與陰極端子疊層時的立體結構示意圖。
[0030]圖5所示是圖1中的水平型疊層功率端子的一個方向的立體結構示意圖。
[0031]圖6所示是現(xiàn)有技術的一種水平型疊層功率端子的實施例。
【具體實施方式】
[0032]如圖1至圖5所示為本發(fā)明的水平型疊層功率端子的一種具體實施例。在該實施例中，如圖1所示，該水平型疊層功率端子主要包括功率端子組I和絕緣襯板2，功率端子組I的引腳焊接在絕緣襯板2上的電極焊接區(qū)21上。其中，功率端子組I主要由一個陽極端子11和一個陰極端子12構成。陽極端子11例如通過超聲波焊接技術焊接到電極焊接區(qū)21中的集電極部分上。陰極端子12例如通過超聲波焊接技術焊接到電極焊接區(qū)21中的發(fā)射極部分上。
[0033]在一個實施例中，如圖2所示，陽極端子11主要包括陽極安裝部112、陽極預彎曲部113、陽極水平部114和多個陽極引腳115。陽極安裝部112上設有陽極安裝孔111。陽極安裝部112經(jīng)陽極預彎曲部113與陽極水平部114連接，且陽極水平部114向遠離陽極安裝部112的底面的方向延伸。另外，多個陽極引腳115連接在陽極水平部114的兩側。
[0034]在一個優(yōu)選的實施例中，多個陽極引腳115均預彎曲后等距間隔焊接在陽極水平部114的兩側壁上。多個陽極引腳115均朝向外側安裝且向下延伸。
[0035]在一