一種無(wú)底板均壓式功率模塊的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種無(wú)底板均壓式功率模塊，屬于功率模塊制造技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]功率半導(dǎo)模塊用于逆變焊機(jī)、各種開(kāi)關(guān)電源的控制器以及電動(dòng)汽車控制器等，其主要作用是將輸入的直流電轉(zhuǎn)變?yōu)槿嘟涣麟娸敵?。而功率半?dǎo)體模塊，是一個(gè)或多個(gè)驅(qū)動(dòng)單元與一個(gè)或多個(gè)功率模塊組成三相電路工作。
[0003]功率模塊包括銅板、覆金屬陶瓷基板、半導(dǎo)體芯片、器件以及功率端子、控制端子和外殼，而半導(dǎo)體芯片、器件以及功率端子和控制端子焊接在覆金屬陶瓷基板上并形成主電路，將硅凝膠層注在外殼內(nèi)，功率端子穿出外殼上的蓋板上的功率端子孔，將功率端子打彎后卡在外殼的螺母座上。為減少功率模塊的體積，針對(duì)無(wú)銅低板功率模塊是直接采用覆金屬陶瓷基板(DBC)作為功率模塊的底板，以主要起導(dǎo)熱和電氣隔絕的作用。但由于覆金屬陶瓷基板是固定在散熱器上，覆金屬陶瓷基板會(huì)因熱脹冷縮，容易與散熱器產(chǎn)生間隙，影響功率模塊的散熱，繼而會(huì)影響器件的散熱，導(dǎo)致半導(dǎo)體芯片過(guò)熱燒毀，影響功率模塊的使用壽命及工作可靠性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的是提供一種無(wú)底板均壓式功率模塊，蓋板通過(guò)均勻布設(shè)的彈簧向覆金屬陶瓷基板施加彈性壓力，消除因覆金屬陶瓷基板熱脹冷縮而與散熱器產(chǎn)生的間隙，保證功率模塊工作時(shí)的正常散熱。
[0005]本實(shí)用新型為達(dá)到上述目的的技術(shù)方案是:一種無(wú)底板均壓式功率模塊，包括外殼，焊接在覆金屬陶瓷基板上的半導(dǎo)體芯片以及功率端子和控制端子構(gòu)成的電路，其特征在于:所述的覆金屬陶瓷基板上均布有多個(gè)用于支承彈簧的頂塊，覆金屬陶瓷基板連接在外殼的底部，外殼內(nèi)注有軟的硅凝膠層，具有功率端子孔和控制端子孔的蓋板連接在外殼上，所述的蓋板內(nèi)嵌接有加強(qiáng)板，加強(qiáng)板上設(shè)有用于功率端子穿過(guò)的第一通孔、用于控制端子穿過(guò)的第二通孔，加強(qiáng)板上設(shè)有穿出蓋板對(duì)彈簧進(jìn)行限位的多個(gè)上凸柱，或蓋板底部設(shè)有多個(gè)對(duì)彈簧進(jìn)行限位的上凹槽，多個(gè)彈簧設(shè)置在蓋板上對(duì)應(yīng)的上凸柱或上凹槽內(nèi)并壓接在對(duì)應(yīng)的頂塊上，所述功率端子為內(nèi)孔設(shè)有螺紋的圓柱體，且功率端子的外周設(shè)有至少一個(gè)限位塊，各功率端子穿出加強(qiáng)板上對(duì)應(yīng)的第一通孔并設(shè)置在蓋板對(duì)應(yīng)的功率端子孔內(nèi)，功率端子上的限位塊設(shè)置在蓋板的限位槽內(nèi)，所述的控制端子穿過(guò)加強(qiáng)板上的第二通孔及蓋板上的控制端子孔伸出蓋板外部。
[0006]本實(shí)用新型在覆金屬陶瓷基板上均布有多個(gè)用于支承彈簧的頂塊，可將多個(gè)彈性支承各自頂塊及蓋板上，通過(guò)蓋板給彈簧一個(gè)預(yù)壓力，促使彈簧頂在覆金屬陶瓷基板上，使覆金屬陶瓷基板貼合在散熱器上，尤其本實(shí)用新型采用多個(gè)彈簧均布設(shè)置在蓋板與覆金屬陶瓷基板之間，能將彈性支承力均勻作用在覆金屬陶瓷基板上，以消除功率模塊在工作時(shí)，因覆金屬陶瓷基板熱脹冷縮而與散熱器產(chǎn)生的間隙，保證半導(dǎo)體芯片工作時(shí)的正常散熱。本實(shí)用新型蓋板內(nèi)嵌接有加強(qiáng)板，能提高蓋板的強(qiáng)度，消除蓋板壓接在彈簧上時(shí)對(duì)蓋板產(chǎn)生形變的影響。本實(shí)用新型在加強(qiáng)板上設(shè)有對(duì)彈簧進(jìn)行限位的上凸柱，或蓋板上設(shè)有多個(gè)對(duì)彈簧進(jìn)行限位的上凹槽，多個(gè)彈簧設(shè)置在蓋板上對(duì)應(yīng)的上凸柱或上凹槽內(nèi)并壓接在對(duì)應(yīng)的頂塊上，在各彈簧的彈力壓接在覆金屬陶瓷基板上時(shí)，還能通過(guò)彈簧吸收外部的振動(dòng)而進(jìn)行緩沖，始終保持覆金屬陶瓷基板與散熱器的緊密連接，加之本實(shí)用新型在頂塊也上設(shè)有對(duì)彈簧進(jìn)行限位的下凸柱或下凹槽，方便各彈簧的安裝。本實(shí)用新型功率端子上設(shè)有限位塊，而蓋板上設(shè)有對(duì)應(yīng)的限位槽內(nèi)，因此通過(guò)蓋板上的限位槽對(duì)功率端子上的限位塊進(jìn)行限位和導(dǎo)向，減少在安裝過(guò)程中功率端子與覆金屬陶瓷基板焊接處所產(chǎn)生應(yīng)力。本實(shí)用新型的功率端子采用內(nèi)孔設(shè)有螺紋的圓柱體，由于功率端子沒(méi)有彎折結(jié)構(gòu)，因此使功率模塊具有較低的電感，而能降低功率模塊的寄生電感，而能進(jìn)一步提高功率模塊的功率密度及工作可靠性。本實(shí)用新型采用圓柱體的功率端子，因此能將功率模塊高度控制的很低，加之功率模塊不設(shè)有銅底板，能有效的降低功率模塊的總高度及封裝體積，實(shí)現(xiàn)功率模塊的小型化。
【附圖說(shuō)明】
[0007]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0008]圖1是本實(shí)用新型一種無(wú)底板均壓式功率模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0009]圖2是本實(shí)用新型一種無(wú)底板均壓式功率模塊的爆炸結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]圖3是本實(shí)用新型一種無(wú)底板均壓式功率模塊的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011 ]圖4是本實(shí)用新型加強(qiáng)板的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖5是本實(shí)用新型蓋板的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖6是本實(shí)用新型蓋板安裝有功率端子后的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖7是本實(shí)用新型功率端子的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]其中:I一蓋板，1-1 一功率端子孔，1-2—限位槽，1-3—控制端子孔，1_4一安裝孔，1-5—套筒，1-6—通槽，2—功率端子，2-1—限位塊，3—控制端子，4一外殼，5—T形襯套，6—加強(qiáng)板，6-1—第一通孔，6-2—上凸柱，6-3—第二通孔，7—彈簧，8—頂塊，8-1—下凸柱，9一覆金屬陶瓷基板，10—半導(dǎo)體芯片，11一硅凝膠層。
【具體實(shí)施方式】
[0016]見(jiàn)圖1?3所示，本實(shí)用新型一種無(wú)底板均壓式功率模塊，包括外殼4及焊接在覆金屬陶瓷基板9上的半導(dǎo)體芯片10以及功率端子2和控制端子3構(gòu)成的電路，可將半導(dǎo)體芯片10以及功率端子2和控制端子3—次性焊接在覆金屬陶瓷基板9上，該電路是本領(lǐng)域常規(guī)的半導(dǎo)體芯片10及器件連接在覆金屬陶瓷基板9上構(gòu)成半橋電路、斬波電路、H橋電路或全橋電路，能滿足功率模塊的不同功能要求。本實(shí)用新型可將覆金屬陶瓷基板直接固定散熱器上，由于覆金屬陶瓷基板9下部不設(shè)有銅底板，因此功率模塊具有較低的熱阻，能降低功率模塊輸出功率的損耗，提高功率模塊的穩(wěn)定性和可靠性。
[0017]見(jiàn)圖1?6所示，本實(shí)用新型覆金屬陶瓷基板9上均布有多個(gè)用于支承彈簧7的頂塊8，可將頂塊8焊接在覆金屬陶瓷基板9上，本實(shí)用新型各頂塊8上設(shè)有對(duì)彈簧7進(jìn)行限位的下凸柱8-1或下下凹槽，將多個(gè)彈簧7套裝在對(duì)應(yīng)的下凸柱8-1上或下凹槽內(nèi)，在蓋板I刀安裝在外殼4時(shí)時(shí)通過(guò)蓋板I壓接在彈簧7上，而彈簧7的彈性力作用于頂塊8上，繼而作用在覆金屬陶瓷基板9上，由于頂塊8是均布在覆金屬陶瓷基板9上，而彈簧7自身的特性而作用于覆金屬陶瓷基板9上，始終保持覆金屬陶瓷基板9與散熱器緊密連接。