[發明專利]功率模塊的封裝結構

有效

• 申請號: 201310033008.3
• 申請日: 2013-01-28
• 公開（公告）號: CN103117253A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發明（設計）人: 姚玉雙;張敏;鄭軍;王曉寶
• 申請（專利權）人: 江蘇宏微科技股份有限公司
• 主分類號: H01L23/04
• 分類號: H01L23/04;H01L23/48
• 代理公司: 常州市維益專利事務所 32211
• 代理人: 賈海芬

技術領域

本發明涉及一種功率模塊的封裝結構，屬于功率模塊制造技術領域。?

背景技術

功率模塊廣泛應用于交流電機變頻調速和直流電機斬波調速以及各種高性能電源，如UPS、感應加熱、電焊機、有源補償、DC-DC等以及工業電氣自動化等領域，有著廣闊的市場。傳統功率半導體模塊主要包括外殼、主電路板和驅動電路板，半導體芯片等各器件和電極端子和信號端子焊接在覆金屬陶瓷基板并構成主電路板，而焊接有集成電路芯片及各器件的印刷電路板構成驅動電路板，為減小功率模塊的體積，將驅動電路板通過螺釘安裝外殼上，各信號端子需穿出外殼蓋板上的端子孔和驅動電路板上的端子孔，再通過焊料將信號端子與驅動電路板連接，通過電極端子和信號端子實現與功率半導體模塊外部電路的連接以及驅動信號的輸入輸出。?

目前功率模塊上的信號端子大都通過焊料高溫燒結在覆金屬陶瓷基板的金屬層上，在焊接過程中，高溫下會使覆金屬陶瓷基板的金屬層與端子在焊料層處產生焊接應力，而功率模塊的工作環境是在-40℃至125℃進行循環，因此經過一段時間工作后，最終會引起覆金屬陶瓷基板的金屬層與信號端子連接處脫落，而產生焊接疲勞現象，從而影響到整體功率器件的壽命。其次，信號端子通過連接面焊接在覆金屬陶瓷基板的金屬層上，不僅對覆金屬陶瓷基板的金屬層表面及信號端子表面要求較高，尤其覆金屬陶瓷基板的金屬層即銅箔與信號端子的銅材之間還會存在熱膨脹差別，焊接性能不高，而影響導其電性，同時焊接過程不僅需要焊料、助焊劑以及焊接時的保護性氣體，不僅高溫燒結焊接工序時間長，而所產生的高溫又易導致其他部位材料金屬特性弱化，加之焊接過程中的焊料流淌以及阻焊油墨等因素，又會造成焊接面沾污的風險，存在著焊接面不易控制，工藝操作復雜，焊接效率低的問題。?

在功率模塊裝配過程中，各信號端子需穿出外殼的蓋板上的端子孔才能與驅動電路板焊接，雖然蓋板上端子孔可對各端子進行一定的限位，但蓋板采用絕緣塑料注塑而成，因蓋板產生變形而影響各端子的安裝效率和裝配質量。?

功率模塊經常用于振動較大的場所，由于驅動電路板不能可靠安裝在外殼上，故而引起各端子與外部電路之間的電氣連接不可靠，進而影響功率半導體模塊的使用壽命。?

發明內容

本發明的目的是提供一種結構合理，信號端子連接可靠，安裝方便，能提高工作可靠性的功率模塊的封裝結構。?

本發明為達到上述目的的技術方案是：一種功率模塊的封裝結構，包括外殼、固定在銅底板上的覆陶金屬基板，覆陶金屬基板上固定有半導體芯片及器件和三個以上的電極端子，其特征在于：所述外殼內設有橫隔板及與橫隔板相接的三個以上縱隔板構成框?架結構，三個以上的信號端子固定在外殼上，所述的各信號端子包括平臺部分、位于平臺部分內側用于相接和應力釋放的彈性部分以及位于平臺部分外側的固定部分，各信號端子上的彈性部分包括向斜板及斜板下部的折邊，各信號端子的固定部分間隔嵌接在外殼上并延伸出外殼端面，設置在外殼兩側的套管壓接在銅底板上對應的連接孔內，各信號端子的斜板與折邊的折彎底部彈性壓接在覆陶金屬基板上，蓋板安裝在外殼的窗口上并由橫隔板和縱隔板支承，蓋板四角處的卡腳插裝在外殼的蓋板卡槽內，各電極端子穿出蓋板上的電極端子孔。?

本發明的信號端子包括平臺部分、位于平臺部分內側用于相接和應力釋放的彈性部分以及位于平臺部分外側的固定部分，因此能通過機械方式加工而成，信號端子的固定部分嵌接在外殼上且其上部伸出外殼端面，因此在外殼制得后，可以實現所有信號端子固定在外殼上，通過外殼起到加固信號端子的作用，本發明在平臺部分內側設有彈性部分，該彈性部分包括斜板和斜板下部的折邊，在將銅底板與外殼連接時，將固定在外殼上的各信號端子通過其底部折彎處彈性壓接在覆陶瓷金屬基板上，使信號端子能與覆陶瓷金屬基板實現可靠接觸，尤其在振動較大的場所，通過信號端子自身的彈性，都能保持信號端子可靠的與覆陶瓷金屬基板的金屬層連接。本發明的信號端子采用平臺部分以及設置在平臺部分內外兩側的彈性部分和固定部分結構，使信號端子具有一定的強度下，還能使信號端子既有彈性又有韌性，通過信號端子自身的彈性能很好的對各種應力進行釋放，同時信號端子的韌性使得功率模塊在熱循環的過程中，不會斷裂，功率模塊在惡劣環境下的工作可靠性。本性發明各信號端子穿出外殼端面，無需通過蓋板，不會因蓋板產生變形而影響各信號端子的安裝效率和裝配質量，同時蓋板安裝在外殼腔內并由橫隔板和縱隔板支承，裝配方便、快捷。?

附圖說明

下面結合附圖對本發明的實施例作進一步的詳細描述。?

圖1是本發明功率模塊的結構示意圖。?