一種新型壓接型功率模塊的制作方法

本發明涉及的是一種新型壓接型功率模塊，屬于電力電子領域的功率模塊封裝技術。

背景技術：

作為一種功率元器件，功率模塊應用于各種大功率開關電源、高頻感應加熱電源等設備，在現有技術中，由于功率模塊的封裝方式不夠完善、合理，因而存在一些諸如產品的集成性、安全性和可靠性不夠好，結構不夠合理，生產成本高，安裝和維護不方便。

技術實現要素：

本發明的目的在于克服現有技術存在的不足，而提供一種通過壓接方式封裝成一體的工藝，提高產品集成性、安全性和可靠性，優化產品結構，簡化生產工藝，降低生產成本，便于維護和安裝的新型壓接型功率模塊。

本發明的目的是通過如下技術方案來完成的，一種新型壓接型功率模塊，主要包括圓形晶閘管芯片、絕緣陶瓷片、散熱銅基板、功率端子、壓塊、信號引架、信號引線、塑料外殼、硅凝膠、鉬片、密封膠，所述的塑料外殼與散熱銅基板通過密封膠粘接在一起，所述的功率端子、鉬片、圓形晶閘管芯片以及陶瓷片置于散熱銅基板的上表面并用橡膠圈定位，所述的圓形晶閘管芯片上表面置有大功率端子并輕微固定并壓緊，所述圓形晶閘管芯片的門極和E極的信號引線卡于信號引架相應位置，并水平置于大功率端子的表面，信號引線將圓形晶閘管芯片的門極和E極引出至信號支架和信號端子，將壓塊置于信號引架表面，用螺絲擰緊，所述的塑料外殼內的散熱銅基板上面覆蓋有絕緣硅凝膠。

作為優選：所述的圓形晶閘管芯片的上下表面分別與功率端子和大功率端子通過鉬片經壓接方式連接在一起，并組成半橋型功率回路；功率端子與銅基板之間采用陶瓷片通過壓接的方式安裝，形成絕緣層和散熱層，芯片表面通過信號引架和信號引線組件將信號引出至信號端子。

作為優選：所述的功率端子和大功率端子采用3mm的純銅或者銅合金材料沖壓而成，表層裸銅或者電鍍金、錫、銀金屬材料，功率端子和大功率端子與圓形晶閘管芯片壓接的平面通過機加工方式制成0.03mm的平整度。

作為優選：塑料外殼采用耐高溫，絕緣性能良好的PBT、PPS或尼龍塑料，并且設置有儲膠槽，防端子脫落結構，防端子誤裝結構；所述的信號引線通過信號引架和彈簧與圓形晶閘管芯片8的表面接觸，并通過壓接方式固定后將信號線引至信號支架；所述的信號引架采用PPS材料制成高強度結構，中間設置有固定信號引線的開孔；所述的壓塊材料用鋼經熱處理后獲得一定的硬度，表面有用于固定預緊作用的弧度。

本發明采用一組晶閘管芯片，通過壓接方式封裝成一體的工藝，提高產品集成性、安全性和可靠性，優化產品結構，簡化生產工藝，降低生產成本，大大提高了市場競爭力。由于電路的聯接全部在模塊內部完成，因此，縮短了元器件之間的連線長度，可實現優化布線和對稱性結構的設計，使裝置線路的寄生電感和電容參數大大降低。此外，還具有結構緊湊、生產工藝簡單，生產成本低，外接線簡單、便于維護和安裝等優點，因而大大降低裝置的重量和成本，且模塊的功率端子與散熱銅板之間具有極高的絕緣耐壓，使之能與裝置內多種模塊共同安裝在一個散熱器上，有利于裝置體積的進一步縮小，簡化裝置的結構設計。

附圖說明

圖1是本發明的分解結構示意圖。

圖2是本發明的立體結構示意圖。

具體實施方式

下面將結合附圖對本發明作詳細的介紹：圖1、2所示，本發明所述的一種新型壓接型功率模塊，主要包括圓形晶閘管芯片8、絕緣陶瓷片10、散熱銅基板11、功率端子2、壓塊3、信號引架4、信號引線5、塑料外殼12、硅凝膠、鉬片9、密封膠，其特所述的塑料外殼12與散熱銅基板11通過密封膠粘接在一起，所述的功率端子2、鉬片9、圓形晶閘管芯片8以及陶瓷片10置于散熱銅基板11的上表面并用橡膠圈定位，所述的圓形晶閘管芯片8上表面置有大功率端子7并輕微固定并壓緊，所述圓形晶閘管芯片8的門極和E極的信號引線5卡于信號引架相應位置，并水平置于大功率端子7的表面，信號引線5將圓形晶閘管芯片8的門極和E極引出至信號支架和信號端子，將壓塊3置于信號引架表面，用螺絲擰緊，所述的塑料外殼12內的散熱銅基板11上面覆蓋有絕緣硅凝膠。

首先將外殼12與散熱銅基板11通過密封膠粘結在一起，密封牢固后將陶瓷片10、功率端子2、鉬片9、圓形芯片8水平放置于銅基板11上表面，保持平整，用橡膠圈定位，保證各部件之間接觸良好，再將大功率端子7置于圓形晶閘管芯片8的表面，輕微固定和壓緊，將門極和E極的信號引線5卡于信號引架相應位置，水平置于大功率端子7表面，信號引線將芯片的門極和E極引出至信號支架和信號端子，最后將壓塊平穩置于信號引架表面，保持水平，用一定的扭矩用4顆螺絲按規律擰緊，完成整個壓接過程，最后通過覆蓋絕緣硅凝膠來提高各原件之間的耐壓等級和絕緣等級，大大提高整個模塊的可靠性。

圖中所示，所述的圓形晶閘管芯片8的上下表面分別與功率端子2和大功率端子7通過鉬片9經壓接方式連接在一起，并組成半橋型功率回路；功率端子與銅基板之間采用陶瓷片通過壓接的方式安裝，形成絕緣層和散熱層，芯片表面通過信號引架和信號引線組件將信號引出至信號端子。

所述的功率端子2和大功率端子7采用3mm的純銅或者銅合金材料沖壓而成，表層裸銅或者電鍍金、錫、銀金屬材料，功率端子2和大功率端子7與圓形晶閘管芯片8壓接的平面通過機加工方式制成0.03mm的平整度。

塑料外殼采用耐高溫，絕緣性能良好的PBT、PPS或尼龍塑料，并且設置有儲膠槽，防端子脫落結構，防端子誤裝結構；

所述的信號引線通過信號引架和彈簧與圓形晶閘管芯片8的表面接觸，并通過壓接方式固定后將信號線引至信號支架；所述的信號引架采用PPS材料制成高強度結構，中間設置有固定信號引線的開孔；所述的壓塊材料用鋼經熱處理后獲得一定的硬度，表面有用于固定預緊作用的弧度。

實施例：本發明主要包括圓形晶閘管芯片8、絕緣陶瓷片10、散熱銅基板11、功率端子2、壓塊3、信號引架4、信號引線5、塑料外殼12、硅凝膠、鉬片9、密封膠等部件。首先將外殼12與散熱銅基板11通過密封膠粘結在一起，密封牢固后將陶瓷片10、功率端子2、鉬片9、圓形芯片8水平放置于銅基板11上表面，保持平整，用橡膠圈定位，保證各部件之間接觸良好，再將大功率端子7置于圓形晶閘管芯片8的表面，輕微固定和壓緊，將門極和E極的信號引線5卡于信號引架相應位置，水平置于大功率端子7表面，信號引線將芯片的門極和E極引出至信號支架和信號端子，最后將壓塊平穩置于信號引架表面，保持水平，用一定的扭矩用4顆螺絲按規律擰緊，完成整個壓接過程，最后通過覆蓋絕緣硅凝膠來提高各原件之間的耐壓等級和絕緣等級，大大提高整個模塊的可靠性。

散熱銅基板11為兩個芯片組件提供聯結支撐和導熱通道，并作為整個模塊的結構基礎。因此，它必須具有高導熱性。由于它的厚度要達到11mm，且整個模塊生產過程無需經過高溫程序，因此不必對散熱銅基板11進行預彎，簡化了工藝流程，又能保證它能在模塊裝到散熱器上時與散熱器充分的接觸，從而降低模塊的接觸熱阻，保證模塊的散熱要求。散熱銅基板采用安裝孔形式對稱結構，一共4個安裝孔，保證模塊安裝可靠性，提高了模塊的使用方便性和廣泛性。

所有的電氣連接都是通過壓接的方式連接在一起的，圓形晶閘管芯片8上下表面分別于功率端子2和大功率端子7通過鉬片連接在一起，形成一個回路，電氣連接線路極端，導熱性能非常優越，可以有效將工作時的熱浪通過散熱銅基板11擴散出去，這種內部連線極少的壓接方式，可以大大提高整個模塊對稱性和可靠性。

功率端子2和大功率端子7厚度采用3mm厚純銅，沖壓而成，表面鍍銀3~5μm，大大降低了寄生電阻，與芯片壓接的表面需做機加工處理，平整度達到0.03mm。

塑料外殼12采用抗壓、抗拉和絕緣強度高以及熱變溫度高的，并加有30％玻璃纖維的PBT工程塑料注塑而成，它能很好地解決與散熱銅板11、功率端子2、大功率端子7之間的熱脹冷縮的匹配問題，通過密封膠粘結，實現與散熱銅板11的結構連接，以達到較高的防護強度和氣閉密封，并為功率端子2、大功率端子7引出提供支撐。外殼內部采用防呆結構，防止模塊裝配錯誤，保證了模塊安裝的一致性和正確性，增加了防端子脫落結構，可以有效防止功率端子因受外力而引起端子脫落，保證了模塊的可靠性。