一種無底板均壓式功率模塊的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種無底板均壓式功率模塊，屬于功率模塊制造技術領域。
【背景技術】
[0002]功率半導模塊用于逆變焊機、各種開關電源的控制器以及電動汽車控制器等，其主要作用是將輸入的直流電轉變為三相交流電輸出。而功率半導體模塊，是一個或多個驅動單元與一個或多個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、半導體芯片、器件以及功率端子、控制端子和外殼，而半導體芯片、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，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，針對無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，覆金屬陶瓷基板會因熱脹冷縮，容易與散熱器產生間隙，影響功率模塊的散熱，繼而會影響器件的散熱，導致半導體芯片過熱燒毀，影響功率模塊的使用壽命及工作可靠性。
【發明內容】
[0004]本實用新型的目的是提供一種無底板均壓式功率模塊，蓋板通過均勻布設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生的間隙，保證功率模塊工作時的正常散熱。
[0005]本實用新型為達到上述目的的技術方案是:一種無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體芯片以及功率端子和控制端子構成的電路，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，所述的蓋板內嵌接有加強板，加強板上設有用于功率端子穿過的第一通孔、用于控制端子穿過的第二通孔，加強板上設有穿出蓋板對彈簧進行限位的多個上凸柱，或蓋板底部設有多個對彈簧進行限位的上凹槽，多個彈簧設置在蓋板上對應的上凸柱或上凹槽內并壓接在對應的頂塊上，所述功率端子為內孔設有螺紋的圓柱體，且功率端子的外周設有至少一個限位塊，各功率端子穿出加強板上對應的第一通孔并設置在蓋板對應的功率端子孔內，功率端子上的限位塊設置在蓋板的限位槽內，所述的控制端子穿過加強板上的第二通孔及蓋板上的控制端子孔伸出蓋板外部。
[0006]本實用新型在覆金屬陶瓷基板上均布有多個用于支承彈簧的頂塊，可將多個彈性支承各自頂塊及蓋板上，通過蓋板給彈簧一個預壓力，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，尤其本實用新型采用多個彈簧均布設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，因覆金屬陶瓷基板熱脹冷縮而與散熱器產生的間隙，保證半導體芯片工作時的正常散熱。本實用新型蓋板內嵌接有加強板，能提高蓋板的強度，消除蓋板壓接在彈簧上時對蓋板產生形變的影響。本實用新型在加強板上設有對彈簧進行限位的上凸柱，或蓋板上設有多個對彈簧進行限位的上凹槽，多個彈簧設置在蓋板上對應的上凸柱或上凹槽內并壓接在對應的頂塊上，在各彈簧的彈力壓接在覆金屬陶瓷基板上時，還能通過彈簧吸收外部的振動而進行緩沖，始終保持覆金屬陶瓷基板與散熱器的緊密連接，加之本實用新型在頂塊也上設有對彈簧進行限位的下凸柱或下凹槽，方便各彈簧的安裝。本實用新型功率端子上設有限位塊，而蓋板上設有對應的限位槽內，因此通過蓋板上的限位槽對功率端子上的限位塊進行限位和導向，減少在安裝過程中功率端子與覆金屬陶瓷基板焊接處所產生應力。本實用新型的功率端子采用內孔設有螺紋的圓柱體，由于功率端子沒有彎折結構，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，而能進一步提高功率模塊的功率密度及工作可靠性。本實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，加之功率模塊不設有銅底板，能有效的降低功率模塊的總高度及封裝體積，實現功率模塊的小型化。
【附圖說明】
[0007]下面結合附圖對本實用新型的實施例作進一步的詳細描述。
[0008]圖1是本實用新型一種無底板均壓式功率模塊的結構示意圖。
[0009]圖2是本實用新型一種無底板均壓式功率模塊的爆炸結構示意圖。
[0010]圖3是本實用新型一種無底板均壓式功率模塊的剖視結構示意圖。
[0011 ]圖4是本實用新型加強板的結構示意圖。
[0012]圖5是本實用新型蓋板的結構示意圖。
[0013]圖6是本實用新型蓋板安裝有功率端子后的結構示意圖。
[0014]圖7是本實用新型功率端子的結構示意圖。
[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—半導體芯片，11一硅凝膠層。
【具體實施方式】
[0016]見圖1?3所示，本實用新型一種無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上的半導體芯片10以及功率端子2和控制端子3構成的電路，可將半導體芯片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，該電路是本領域常規的半導體芯片10及器件連接在覆金屬陶瓷基板9上構成半橋電路、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，提高功率模塊的穩定性和可靠性。
[0017]見圖1?6所示，本實用新型覆金屬陶瓷基板9上均布有多個用于支承彈簧7的頂塊8，可將頂塊8焊接在覆金屬陶瓷基板9上，本實用新型各頂塊8上設有對彈簧7進行限位的下凸柱8-1或下下凹槽，將多個彈簧7套裝在對應的下凸柱8-1上或下凹槽內，在蓋板I刀安裝在外殼4時時通過蓋板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。