[發(fā)明專利]一種多用途功率模塊

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810022479.3
• 申請日: 2008-07-15
• 公開（公告）號: CN101320938A
• 公開（公告）日: 2008-12-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 莊偉東
• 申請（專利權(quán)）人: 南京銀茂微電子制造有限公司
• 主分類號: H02M1/00
• 分類號: H02M1/00;H01L23/48;H01L25/00
• 代理公司: 南京知識律師事務(wù)所
• 代理人: 樊文紅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)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(jié)構(gòu)、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(shù)

由于MOSFET和IGBT功率模塊具有廣泛的工業(yè)應(yīng)用場合，它們的設(shè)計存在著不同的電壓和電流等級。例如，MOSFET模塊的耐壓范圍可以從60V至600V，而IGBT模塊的耐壓范圍可以從600V直至6500V。另一方面，對同一耐壓等級的功率模塊，根據(jù)負(fù)載的大小，其輸出電流也有很大的不同。例如1200V電壓等級的IGBT模塊，輸出電流的范圍可以從50安培增加到超過1000安培。再者，針對不同的應(yīng)用場合，MOSFET和IGBT模塊的設(shè)計有著不同的電路結(jié)構(gòu)，有單管，半橋，斬波器，對稱、不對稱四橋，三相全橋，PIM，IPM等等。?

現(xiàn)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(biāo)準(zhǔn)“62mm”功率模塊為例，其結(jié)構(gòu)如圖1所示：它通常為3個功率引線端子的功率模塊，功率引線端子直接釬焊在DBC基板上，安裝孔定位93mm×48mm.用于IGBT時，電壓范圍分為600V，1200V和1700V。在電壓為600V時，它的最大輸出電流可達(dá)400A。電壓升高時，輸出電流下降。電路結(jié)構(gòu)方面，該模塊可用作單管，半橋和斬波器應(yīng)用。?

現(xiàn)代功率電子模塊由于不同的電壓、電流以及電路結(jié)構(gòu)的要求，造成圖7是本發(fā)明實施例2功率端子和信號端子組合結(jié)構(gòu)圖?

了模塊尺寸和布局的多樣化。一種設(shè)計往往只能針對單一的電路結(jié)構(gòu)和有限的?電壓、電流范圍。不同的生產(chǎn)商即使對相同的應(yīng)用，其設(shè)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(yè)變頻器和其它功率控制系統(tǒng)的高效和節(jié)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(fā)展。因此，市場上需要一種能夠適用多種電路結(jié)構(gòu)、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(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)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(shè)計，以及不同芯片的應(yīng)用，使同一尺寸的模塊能夠容納多種電路結(jié)構(gòu)，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(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)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(shè)有DBC基板和芯片，底板的四角設(shè)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設(shè)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(jù)功率模塊用途需要，在功率端子插孔內(nèi)設(shè)置所述功率端子；所述信號端子支架上設(shè)置信號端子插孔，根據(jù)功率模塊用途需要，在信號端子插孔內(nèi)設(shè)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(nèi)側(cè)，所述信號端子支架嵌入邊框的左邊或右邊的內(nèi)側(cè)。?

本發(fā)明中，根據(jù)功率模塊用途需要，設(shè)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(shù)目可以從0至3個變化。設(shè)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(shè)置1個至8個信號端子。?

所述功率端子和信號為高導(dǎo)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(jù)功率模塊結(jié)構(gòu)預(yù)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(jù)輸出電流的大小來決定鍵合絲的數(shù)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(huán)等惡劣環(huán)境下的應(yīng)力疲勞問題，提高了模塊的可靠性。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，在所述功率端子支架外側(cè)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(nèi)側(cè)設(shè)有與所述凹槽相對應(yīng)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(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，在所述邊框內(nèi)的四角設(shè)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(fā)明中設(shè)置了功率端子支架和信號端子支架，根據(jù)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(shè)置相應(yīng)的數(shù)目的功率端子或功率端子和信號端子，使同一尺寸模塊的輸出電流范圍最大化。?

附圖說明

圖1是本發(fā)明的背景技術(shù)結(jié)構(gòu)圖?

圖2是本發(fā)明實施例1結(jié)構(gòu)示意圖?

圖3是本發(fā)明實施例1功率端子支架正面結(jié)構(gòu)示意圖?