[發明專利]一種用于小型變頻器的功率模塊

有效

• 申請號: 200810243223.5
• 申請日: 2008-12-26
• 公開（公告）號: CN101453158A
• 公開（公告）日: 2009-06-10
• 發明（設計）人: 莊偉東
• 申請（專利權）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: 南京知識律師事務所
• 代理人: 樊文紅

技術領域

本發明涉及一種用于小型變頻器的可容納多電路結構的功率模塊，其輸入和輸出端子可通過釬焊與驅動板直接相連，并且根據電路結構的不同，選擇相應數量的端子。

背景技術

小型變頻器在紡織、造紙、水處理、中央空調、工廠自動化以及白色家電等領域有著廣泛的應用，通常此類變頻器的輸入電壓為單相120V或220V，以及三相380V等。其輸出電流不超過100A。此類變頻器輸出通常采用IGBT功率模塊。由于變頻器在設計上要求結構簡單、緊湊，因此通常采用集成度較高的IGBT模塊，如單相全橋(H-橋)，三相全橋(六合一)，三相全橋加斬波器(七合一)，以及三相全橋加斬波器，再加輸入整流橋(功率集成模塊或PIM)。

小型變頻器電路設計靈活多變，對功率模塊而言，無論是MOSFET還是IGBT模塊，為控制成本，需要一種在不改變模塊安裝尺寸的條件下，能夠隨設計需要而改變模塊內部電路結構的模塊平臺。隨著電路設計的改變，模塊的輸入和輸出端子也必須相應改變。而且，針對同一種電路設計，當輸出功率增加時，其電源端子和輸出功率端子的尺寸也必須增加來滿足輸出電流的要求。中國專利200810022479.3發明了一種以螺栓/螺母固定功率端子，可以容納多種電路結構的功率模塊。它的輸入信號端子和輸出功率端子可以隨電路結構的改變而增減。但由于仍采用了螺栓/螺母的固定方式，使控制/驅動板不能與模塊的輸入/輸出端通過釬焊方式直接連接，不能滿足小型變頻器緊湊設計的要求。

為滿足小型變頻器發展的需求，美國專利US6828600B4發明了一種薄型功率模塊。這種模塊的特點是采用了以插槽方式，通過釬焊與驅動板直接相連的針形端子。該模塊的插槽位于模塊殼體的內壁，經一次注塑形成，是模塊殼體的一部分。針形端子的應用，一方面極大地降低了模塊的高度，提高了模塊的功率密度；另一方面，它使模塊與驅動/控制板之間不必再用母線連接，使變頻器的設計變得更加緊湊。同時，與傳統的使用螺栓/螺母固定功率端子的方式相比，針形端子的雜散電感更低，對簡化變頻器設計和提高可靠性都有幫助。

發明內容

本發明提供一種雜散電感更低、可靠性高，外接線簡單的用于小型變頻器的可容納多電路結構的功率模塊。

實現本發明目的的技術方案是：一種用于小型變頻器的功率模塊，包括蓋板、底板、殼體和接線端子，所述殼體延底板的周邊向上延伸，所述接線端子設在殼體的內側，所述底板設有電路基板，電路基板上設有芯片，所述蓋板從上方覆蓋殼體內的空間，所述接線端子由針形主體和端子底部組成，針形主體和端子底部相互垂直，針形主體的橫截面為矩形或圓形，端子底部為超聲波鍵合平面；所述功率模塊還包括至少一個端子支架，所述端子支架為長方體，并延高度方向設有若干上下貫通的與所述端子主體形狀相應的插孔，若干插孔之間的水平距離相等，所述針形主體設置在插孔中，與插孔形成緊密配合；所述殼體至少有一邊的內壁的左右兩側分別向內延伸出勾腳，兩個勾腳形成卡槽，所述支架嵌入卡槽內；所述端子底面與電路基板鍵合；所述蓋板上設有供所述接線端子穿過的缺口。

本發明通過二次注塑方式，將針形端子與模塊殼體分離。針形端子首先被安裝到端子支架上，并根據模塊電路結構決定端子的數量、間距和位置。端子支架作為模塊的組成部分，不是在殼體注塑中形成，而是由第二次單獨注塑制成。端子支架可選用耐高溫的工程塑料，如PBT，PPS等。針形端子的數量和位置，可根據模塊的設計，預先安裝在端子支架中，然后再嵌入模塊殼體的內壁。端子底部落于底板上面，底面與底板緊密接觸，為超聲波鍵合提供壓力支撐。針形端子安裝進支架后，其底部必須保留足夠的長度，以保證鍵合的順利進行。

本發明中，支架嵌入模塊殼體內壁后，與模塊殼體形成一個整體。依照模塊內部的電路結構，端子支架的數量可以調整，最多可以嵌入殼體的四周內壁。端子的位置可按驅動板的要求在一定范圍內調整。端子之間的距離由絕緣注塑支架上插口間距決定。輸入和輸出端子可根據模塊的電路結構與絕緣注塑支架預先裝配后，再嵌入模塊殼體，與芯片進行超聲波鍵合。

作為本發明的進一步改進，所述端子支架的左右兩端帶有嵌槽，并與模塊殼體兩端內壁的卡槽形成緊密配合。

作為本發明的進一步改進，所述蓋板四周邊緣設有凹槽，端子不必穿過蓋板，方便端子主體露出，也使蓋板封裝工藝得到簡化。