一種防端子拉弧燃燒的功率模塊的制作方法

本實用新型涉及功率半導體模塊，尤其涉及一種防端子拉弧燃燒的功率模塊。

背景技術：

全球能源危機與氣候變暖的威脅讓人們在追求經濟發展的同時越來越重視節能減排、低碳發展。隨著綠色環保在國際上的確立與推進，功率半導體的發展、應用前景更加廣闊。

功率模塊在使用過程中，由于控制策略或干擾等原因，存在電源短路、芯片爆炸的風險。芯片爆炸時，會將覆蓋在芯片上的硅凝膠掀開，并且會產生大量導電性氣體。現有功率模塊正、負功率端子之間距離較近，且兩者之間并無絕緣防護措施，一旦發生芯片爆炸便會在正、負功率端子之間出現拉弧燃燒現象，從而使整機系統造成損失，甚至威脅人身安全。

技術實現要素：

實用新型目的：針對上述現有技術存在的缺陷，本實用新型旨在提供一種防止因芯片爆炸而使正、負功率端子拉弧燃燒的功率模塊，降低了對整機系統的危害，保證了極端情況下功率模塊的安全性。

技術方案：一種防端子拉弧燃燒的功率模塊，包括殼體和安裝在殼體內的功率端子、與功率端子電連接的功率芯片，所述功率端子由正極功率端子和負極功率端子組成，功率芯片設置在絕緣基板上，在所述正極功率端子與功率芯片之間以及負極功率端子與功率芯片之間均設有絕緣防護罩。

進一步的，所述絕緣基板上設有接線區銅層，所述功率端子具有功率端子連接部，功率端子連接部通過功率端邦定線與接線區銅層相連，接線區銅層與功率芯片相連；所述絕緣防護罩覆蓋在功率端子和功率端邦定線的上方，將功率端子連接部以及功率端邦定線均與功率芯片隔開。

進一步的，所有功率端子共用一個絕緣防護罩，所述絕緣防護罩包括互相垂直的共用前擋板和共用頂擋板，共用前擋板與絕緣基板垂直，共用頂擋板自共用前擋板的頂邊向外延伸并罩在功率端子連接部的上方。

進一步的，所述功率端子有三組，每組功率端子分別包括一個正極功率端子和一個負極功率端子，每組功率端子的功率端子連接部上方均設有一個絕緣防護罩。

進一步的，所述絕緣防護罩自功率端子連接部的上方呈弧形延伸至絕緣基板處。

進一步的，所述絕緣防護罩的外側和/或內側設有加強筋。

進一步的，位于中間位置的一個絕緣防護罩的兩側均設有側擋板。

進一步的，所述絕緣防護罩包括互相垂直的單獨前擋板和單獨頂擋板，所述單獨頂擋板與絕緣基板平行。

進一步的，所述絕緣防護罩設有限位結構，功率端子上方的殼體開設有與限位結構相適配的槽，絕緣防護罩與殼體通過限位結構與槽進行裝配。

進一步的，所述絕緣防護罩的內部在正極功率端子與負極功率端子交界處的上方對應位置設有隔板有益效果：本實用新型在功率模塊內部使用絕緣防護罩將正極功率端子、負極功率端子與芯片隔開，避免了因芯片爆炸而使正、負功率端子導通而產生拉弧燃燒的現象，降低了對整機系統的危害，保證了極端情況下整機系統的安全性。

附圖說明

圖1是本實用新型的實施例1內部結構示意圖；

圖2是本實用新型的實施例1絕緣防護罩安裝示意圖；

圖3a是本實用新型的實施例1絕緣防護罩正面示意圖；

圖3b是本實用新型的實施例1絕緣防護罩反面示意圖；

圖4是本實用新型的實施例2內部結構示意圖；

圖5是本實用新型的實施例2絕緣防護罩安裝示意圖；

圖6a是本實用新型的實施例2絕緣防護罩正面示意圖；

圖6b是本實用新型的實施例2絕緣防護罩反面示意圖；

圖7是本實用新型的實施例3內部結構示意圖；

圖8是本實用新型的實施例3絕緣防護罩安裝示意圖；

圖9a是本實用新型的實施例3絕緣防護罩正面示意圖；

圖9b是本實用新型的實施例3絕緣防護罩反面示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本技術方案進行詳細說明。

實施例1：如圖1所示，一種防端子拉弧燃燒的功率模塊，包括殼體1和安裝在殼體1內的功率端子、與功率端子電連接的功率芯片2，所述功率端子由正極功率端子4和負極功率端子3組成，此處所述的功率端子不包括輸出電極功率端子，功率芯片2設置在絕緣基板5上，在所述正極功率端子4與功率芯片2之間以及負極功率端子3與功率芯片2之間均設有絕緣防護罩6。

絕緣基板5包括陶瓷絕緣層以及陶瓷絕緣層兩側的金屬層，陶瓷絕緣層的材料一般為Al₂O₃，或者AlN，厚度一般在0.25mm-1mm之間；所述金屬層的材料一般為Cu，或者Al，厚度通常為0.1mm-0.5mm之間。絕緣基板5上的功率芯片2材料為Si、SiC和GaN中的一種或兩種。功率芯片2的芯片類型為IGBT、MOSFET和FRD中的一種或兩種。

功率芯片2安裝在絕緣基板5其中一側的金屬層上，該金屬層上設有接線區銅層51，功率端子具有功率端子連接部，功率端子連接部即功率端子用于與接線區銅層51連接的部位，功率端子連接部通過功率端邦定線7與接線區銅層51相連，接線區銅層51通過芯片端邦定線7與功率芯片2相連，其連接是本領域技術人員按照公知常識為了實現電路功能按照電路邏輯關系進行的電連接而非隨意的連接，也有的功率芯片2直接焊接在接線區銅層51上，從而實現功率芯片2與正、負功率端子的連接；由于功率芯片2與正極功率端子4和負極功率端子3的距離較近，當功率芯片2爆炸時，會將填充在功率模塊內部的硅凝膠掀開，同時也會產生大量導電性氣體，此時正、負功率端子會被導電性氣體導通而出現拉弧燃燒的現象，為避免此類情況的發生，本實用新型在不改變功率模塊外觀結構的前提下，利用絕緣防護罩6覆蓋在功率端子連接部和功率端邦定線7的上方，將功率端子連接部以及功率端邦定線7均與功率芯片2隔開，此處也可以不使用邦定線7而采用超聲波金屬焊接的方式進行連接，則絕緣防護罩6覆蓋在功率端子引伸出的焊腳的上方，將焊腳與功率芯片2隔開，本實用新型中所述覆蓋僅表明兩者的上下位置關系，但兩者之間留有空隙，不直接接觸。

本實施例中功率端子有三組，每組功率端子包括一個正極功率端子4和一個負極功率端子3，每組功率端子的上方均設有一個絕緣防護罩6，位于中間位置的一個絕緣防護罩6的兩側均設有側擋板9。絕緣防護罩6的外側和/或內側設有加強筋8，增加絕緣防護罩6的強度，為了增強絕緣效果，絕緣防護罩6的內部在正極功率端子4與負極功率端子3交界處的上方對應位置可設置隔板12，本實施例中的絕緣防護罩6在中間一組功率端子上這樣設置，而位于兩側的兩組功率端子不設置隔板12，實際實施時也可以選擇多組功率端子全部都設置隔板12或者全部都不設置。

絕緣防護罩6根據功率模塊或使用的位置不同，其大小和形狀可以適當進行調整，為便于安裝及增加安裝牢固程度，本實施例中的絕緣防護罩6設有限位結構10，絕緣防護罩6的結構還需要考慮邦定線7的位置及形狀，絕緣防護罩6不允許碰到邦定線7，以免塌線或影響焊點的壽命。

如圖2所示，所述功率模塊封裝過程中，在填充硅凝膠之前，將絕緣防護罩6逐一安裝在功率模塊內部，功率端子上方的殼體1開設有與限位結構10相適配的槽11，絕緣防護罩6與殼體1通過限位結構10與槽11進行裝配，槽11的形狀可根據需要自行選擇，也可以不使用槽11而采用其他方式連接固定如粘接、焊接、設置螺釘等，本實施例中采用燕尾槽11進行榫接，安裝時將限位結構10插入殼體1預留的燕尾槽11內部，實現絕緣防護罩6與外殼的可靠連接。

如圖3a和3b所示，絕緣防護罩6包括互相垂直的單獨前擋板621和單獨頂擋板622，所述單獨頂擋板622與絕緣基板5平行，本實施例中單獨頂擋板622與功率端子連接部上方的殼體1相連；單獨前擋板621與絕緣基板5相接觸，用于支撐，也可以不接觸。絕緣防護罩6的材料為工程塑料，本實施例中選用PBT或PPS。

實施例2：如圖4、圖5所示，本實施例與實施例1的結構基本相同，不同之處在于，本實施例中的絕緣防護罩6自功率端子連接部的上方呈弧形延伸至絕緣基板5處，如圖6a和圖6b所示。

實施例3：如圖7、圖8所示，本實施例與實施例1的結構基本相同，不同之處在于，本實施例中的所有功率端子共用一個絕緣防護罩6，如圖9a和9b所示，絕緣防護罩6包括互相垂直的共用前擋板611和共用頂擋板612，共用前擋板611與絕緣基板5垂直，共用頂擋板612自共用前擋板611的頂邊向外延伸并罩在功率端子連接部的上方，此處“向外”意為向正電極和負電極的方向上延伸，本實施例中延伸的形狀為平面，也可以延伸為弧形，本領域技術人員也可根據需要自行設置。前擋板與頂擋板相接的直角邊緣向內凹陷有防撞槽11，原因是此處塑料較厚，因此去掉一部分，也可不去掉。

在本實用新型的描述中，需要理解的是，術語“向外”、“垂直”、“上”、“下”、“頂部”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的設備或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。以上僅是本實用新型的優選實施方式，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護范圍。