專利名稱：一種多用途功率模塊的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種功率器件，更具體地說涉及一種能夠適用于多種電路結 構、多種電壓，并且具有較大電流輸出范圍的功率模塊。
背景技術：
由于MO S F E T和I GB T功率模塊具有廣泛的工業應用場合，它 們的設計存在著不同的電壓和電流等級。例如，MO S F E T才莫塊的耐壓范 圍可以/人6 0 V至6 0 0 V,而I GB T才莫塊的耐壓范圍可以從6 0 0 V直 至6 5 0 0 V。另一方面，對同一耐壓等級的功率模塊，根據負載的大小， 其輸出電流也有很大的不同。例如1 2 0 0 V電壓等級的I GB T模塊，輸 出電流的范圍可以從5 0安培增加到超過1 0 0 0安培。再者，針對不同的 應用場合，MO S F E T和I G B T模塊的設計有著不同的電路結構，有單 管，半橋，斬波器，對稱、不對稱四橋，三相全橋，P IM, I PM等等。 現有的功率模塊在典型情況下，包括塑料外殼、底板、功率端子和信號 端子。以標準"6 2mm，，功率模塊為例，其結構如圖1所示它通常為3 個功率引線端子的功率沖莫塊，功率引線端子直接釬焊在D B C基板上，安裝 孑L定位9 3 mm x 4 8 mm.用于I G B T時，電壓范圍分為6 0 0 V, 1 2 0 0 V和1 7 0 0 V。在電壓為6 0 0 V時，它的最大輸出電流可達4 0 0A。電壓升高時，輸出電流下降。電路結構方面，該模塊可用作單管，半 橋和斬波器應用。
現代功率電子模塊由于不同的電壓、電流以及電路結構的要求，造成了 模塊尺寸和布局的多樣化。 一種設計往往只能針對單一的電路結構和有限的電壓、電流范圍。不同的生產商即使對相同的應用，其設計的模塊也不盡相 同，使模塊的通用性十分有限，增加了使用者的成本。即便是同一廠商，種 類繁多的模塊也增加了管理與制造成本。與此同時，對工業變頻器和其它功 率控制系統的高效和節能的要求使功率模塊朝著高功率密度，高可靠性，和 低制造成本方向發展。因此，市場上需要一種能夠適用多種電路結構、多種 電壓，并且具有較大電流輸出范圍的功率模塊來滿足需求。
發明內容
本發明的目的是克服現有技術的缺陷，提供一種多用途功率模塊，該模
塊能夠通過引線端子的組合、DBC基板的設計，以及不同芯片的應用，使 同一尺寸的模塊能夠容納多種電路結構，而且通過引線端子的組合，使同一 尺寸模塊的輸出電流范圍最大化。
實現本發明目的的技術方案是 一種多用途功率模塊，包括頂蓋、底板、 邊框、功率端子和信號端子，所述底板上設有DB C基板和芯片，底板的四 角設有安裝定位孔，所述功率模塊還包括功率端子支架和信號端子支架；所 述功率端子支架上^:有3個功率端子插孔，相鄰的兩個功率端子插孔間的距 離相等，根據功率模塊用途需要，在功率端子插孔內設置所述功率端子；所 述信號端子支架上設置信號端子插孔，根據功率模塊用途需要，在信號端子 插孔內設置所述信號端子；所述功率端子支架嵌入邊框的前邊或后邊內側， 所述信號端子支架嵌入邊框的左邊或右邊的內側。
本發明中，根據功率^t塊用途需要，設置一個或兩個功率端子支架，在 每個功率端子支架上，功率端子的數目可以從0至3個變化。設置一個或兩 個信號端子支架，在每個信號端子支架上，可以設置1個至8個信號端子。
所述功率端子和信號為高導電率的銅材，支架為高絕緣性塑膠材料，通 過模塑成型，功率端子和信號端子可根據功率模塊結構預先裝配。功率端子 和信號端子與功率芯片及DBC基板的連接通過鍵合絲以超音波鍵合方式連接。鍵合絲通常選用高純度的粗鋁絲，并根據輸出電流的大小來決定鍵合絲
的數量。由于取消了功率端子和DBC基板之間的釬焊焊點，從而消除了這 些焊點在溫度循環等惡劣環境下的應力疲勞問題，提高了模塊的可靠性。
作為本發明的進一步改進，在所述功率端子支架外側面，相鄰的兩個功 率端子插孔之間形成凹槽，在所述邊框的前邊或后邊的內側設有與所述凹槽 相對應的凸塊，所述功率端子支架嵌入邊框時，所述凹槽與凸塊相配合，使 功率端子支架與邊框牢固連接。
作為本發明的進一步改進，在所述邊框內的四角設有擋塊，所述功率端 子支架嵌入邊框的前邊或后邊與擋塊之間的空間，所述信號端子支架嵌入邊 框的左邊或右邊與擋塊之間的空間。
本發明中設置了功率端子支架和信號端子支架，根據功率模塊的用途， 通過引線端子(包括功率端子和信號端子)的不同組合，即在支架上設置相 應的數目的功率端子或功率端子和信號端子，使同一尺寸才莫塊的輸出電流范 圍最大化。。
圖l是本發明的背景技術結構圖
圖2是本發明實施例1結構示意圖
圖3是本發明實施例1功率端子支架正面結構示意圖
圖4是本發明實施例1信號端子支架結構示意圖
圖5是本發明實施例1功率端子支架背面結構示意圖
圖6是本發明實施例1邊框結構示意圖
圖7是本發明實施例2功率端子和信號端子組合結構圖
圖8是本發明實施例3功率端子和信號端子組合結構圖
圖9是本發明實施例4功率端子和信號端子組合結構圖
圖IO是本發明實施例5功率端子和信號端子組合結構11是本發明實施例6功率端子和信號端子組合結構圖
具體實施例方式
下面結合實施例做進一步說明。
實施例1
如圖2所示，多用途功率模塊100,包括頂蓋l、底板2、邊框3、功率 端子4和信號端子5，功率端子支架7和信號端子支架6。底板2的四角設 有安裝定位孔26，底板上設有D B C基板和芯片。在邊框3內的四角設有 擋塊8，兩個功率端子支架7分別嵌入邊框3的前邊和后邊與擋塊8之間的 空間，兩個信號端子支架6分別嵌入邊框3的左邊和右邊與擋塊8之間的空 間。在頂蓋1的前后邊側分別設有3個功率端子孔18，相鄰的兩個功率端 子孔18間的距離相等，在頂蓋1的左右邊側分別設有6個信號端子孔17
如圖3所示，功率端子支架7上設有第一功率端子插孔lla、第二功率 端子插孔llb和第三功率端子插孔llc，相鄰的兩個功率端子插孔間的距離 相等，在功率端子插孔內設置有功率端子4。功率端子支架7底部設有4建合 區19,功率端子4與底板上的功率芯片及DBC基板通過在鍵合區設置鍵合 絲以超音波鍵合方式連接。鍵合絲通常選用高純度的粗鋁絲，并根據輸出電 流的大小來決定鍵合絲的數量。
如圖4所示，信號端子支架6上設置6個信號端子插孔18，在第一信 號端子插孔18a、第二信號端子插孔18b、第五信號端子插孔18e和第六信 號端子插孔18f內設置有信號端子5。信號端子支架6底部設有鍵合區19, 信號端子5與底板上的功率芯片及DBC基板通過在鍵合區設置鍵合絲以超 音波鍵合方式連接。
如圖5所示，在功率端子支架7的外側面，第一功率端子插孔lla和第 二功率端子插孔llb之間的之間以及第二功率端子插孔llb和第三功率端子 llc插孔之間設有凹槽9。如圖6所示，在邊框3的前邊內側設有與凹槽9 相對應的凸塊19，功率端子支架7嵌入邊框3時，凹槽9與凸塊19相配合。
實施例2本實施例中功率模塊作為三相全橋加斬波器結構，如圖7所示，位于邊 框3前邊內的第一功率端子支架上的第一至第三功率端子插孔內分別設有 第一功率端子41a、第二功率端子42a、第三功率端子43a，它們分別作為 DC+、 DC-和斬波器功率端子引出，并分別安裝在頂蓋1上的功率端子孔18 上。位于邊框3后邊內的第二功率端子支架上的第一至第三功率端子插孔內 分別設有第一功率端子41b、第二功率端子42b、第三功率端子43b，它們 分別作為U， V， W輸出功率端子引出，并分別安裝在頂蓋1上的功率端子 孔18上。在邊框3左邊和右邊內的第一信號端子支架和第二信號端子支架 上設有共七組信號端子5，它們通過頂蓋上的信號端子孔17引出，并發布 在模塊左右兩側分布。
實施例3
本實施例中功率模塊作為半橋或斬波器結構。如圖8所示，位于邊框3 前邊內的第一功率端子支架上的第一至第三功率端子插孔內分別設有第一 功率端子41a、第二功率端子42a、第三功率端子43a,它們分別作為U， V, W輸出功率端子引出，并分別安裝在頂蓋1上的功率端子孔18上。在 邊框3左邊和右邊內的第一信號端子支架和第二信號端子支架上設有2組共 5個信號端子5,它們通過頂蓋上的信號端子孔17引出，并在^i塊左右兩 側分布。
實施例4
本實施例中功率模塊作為輸出電流小于3 0 0 A時的單管I GB T或 MO S F E T模塊結構。如圖9所示，位于邊框3前邊內的第一功率端子支 架上的第一和第三功率端子插孔內分別設有第一功率端子41a和第三功率 端子43a，即在模塊單側保留兩個功率端子引出。
實施例5
本實施例中功率模塊作為H-橋結構，或者輸出電流大于3 0 0 A時的 單管I G B T及MO S F E T模塊。如圖10所示，位于邊框3前邊內的第 一功率端子支架上的第一和第三功率端子插孔內分別設有第一功率端子 41a和第三功率端子43a,位于邊框3后邊內的第二功率端子支架上的第一 和第三功率端子插孔內分別設有第一功率端子41b和第三功率端子43b，即四個功率端子呈對稱分布。第一信號端子支架和第二信號端子支架上分別設
有2組信號端子5,四組信號端子5在模塊左右兩側對稱分布。 實施例6
本實施例中功率模塊作為三相全橋結構。如圖11所示，位于邊框3前 邊內的第一功率端子支架上的第一和第三功率端子插孔內分別設有第一功
率端子41a和第三功率端子43a，作為DC+和DC-端子。位于邊框3后邊 內的第二功率端子支架上的第一至第三功率端子插孔內分別設有第一功率
端子41b、第二功率端子42b、第三功率端子43b，它們分別作為U, V， W輸出功率端子引出。第一信號端子支架和第二信號端子支架上共設有六 組信號引線端子5，六組在模塊兩側對稱分布。
上述實施例中的電路結構均可在本發明的功率模塊中實現，功率端子4 為高導電率的銅材，嵌入式功率端子支架為高絕緣性塑膠材料，通過模塑成 型。根據模塊結構，功率引線端子的數目可以從0至3變化。引線端子可根 據模塊結構預先裝配。組合式信號引線端子。根據模塊結構，信號端子5 的數目可以從1至8變化。其結構和裝配與功率引線端子相似。
本發明在外形結構不變，安裝定位孔不變的情形下，可以直接替換標準 "6 2 mm"功率才莫塊。
權利要求
1、一種多用途功率模塊，包括頂蓋、底板、邊框、功率端子和信號端子，所述底板上設有DBC基板和芯片，底板的四角設有安裝定位孔，其特征在于，所述功率模塊還包括功率端子支架和信號端子支架；所述功率端子支架上設有3個功率端子插孔，相鄰的兩個功率端子插孔間的距離相等，根據功率模塊用途需要，在功率端子插孔內設置所述功率端子；所述信號端子支架上設置信號端子插孔，根據功率模塊用途需要，在信號端子插孔內設置所述信號端子；所述功率端子支架嵌入邊框的前邊或后邊內側，所述信號端子支架嵌入邊框的左邊或右邊的內側。
2、 根據權利要求1所述的功率模塊，其特征是，在所述功率端子支架 外側面，相鄰的兩個功率端子插孔之間形成凹槽，在所述邊框的前邊或后邊 的內側設有與所述凹槽相對應的凸塊。
3、 根據權利要求1所述的功率模塊，其特征是，在所述邊框內的四角 設有擋塊，所述功率端子支架嵌入邊框的前邊或后邊與擋塊之間的空間，所 述信號端子支架嵌入邊框的左邊或右邊與擋塊之間的空間。
4、 根據權利要求1所述的功率模塊，其特征是，在頂蓋的前后邊側分 別設有3個功率端子孔，相鄰的兩個功率端子孔間的距離相等，在頂蓋的左 右邊側分別設有信號端子孔。
5、 根據權利要求1所述的功率模塊，其特征是，所述邊框前、后邊內 功率端子支架上的3個功率端子插孔內分別設有功率端子，在邊框左邊和右 邊內的兩個信號端子支架上設有共七組信號端子。
6、 根據權利要求1所述的功率模塊，其特征是，所述邊框內一側的功 率端子插孔內設有3個功率端子，在邊框左邊和右邊內的兩個信號端子支架 上設有2組共5個信號端子。
7、 根據權利要求1所述的功率模塊，其特征是，所述邊框一側邊內的 功率端子支架上的設有兩個功率端子。
8、 根據權利要求1所述的功率模塊，其特征是，所述邊框內兩側的功 率端子支架上，對稱設有共四個功率端子，在左右兩側信號端子支架上對稱 設有8個信號端子。
9、 根據權利要求1所述的功率模塊，其特征是，所述邊框一側的功率 端子支架上，設有3個功率端子，在另一側功率端子支架上，設有2個功率 端子；在兩側的信號端子支架上對稱設有共12個信號端子。
10、 根據權利要求1所述的功率模塊，其特征是，所述功率端子支架和 信號端子支架分別底部設有鍵合區。
全文摘要
本發明涉及一種能夠適用于多種電路結構、多種電壓，并且具有較大電流輸出范圍的多用途功率模塊。其技術方案是一種多用途功率模塊，包括頂蓋、底板、邊框、功率端子和信號端子，所述底板上設有DBC基板和芯片，底板的四角設有安裝定位孔，其特征在于，所述功率模塊還包括功率端子支架和信號端子支架；所述功率端子支架上設有3個功率端子插孔，相鄰的兩個功率端子插孔間的距離相等，根據功率模塊用途需要，在功率端子插孔內設置所述功率端子；所述信號端子支架上設置信號端子插孔，根據功率模塊用途需要，在信號端子插孔內設置所述信號端子；所述功率端子支架嵌入邊框的前邊或后邊內側，所述信號端子支架嵌入邊框的左邊或右邊的內側。
文檔編號H02M1/00GK101320938SQ200810022479
公開日2008年12月10日 申請日期2008年7月15日 優先權日2008年7月15日
發明者莊偉東 申請人:南京銀茂微電子制造有限公司