[發明專利]功率端子以及利用所述功率端子的功率模塊

在審

• 申請號: 201510526412.3
• 申請日: 2015-08-25
• 公開（公告）號: CN105118816A
• 公開（公告）日: 2015-12-02
• 發明（設計）人: 朱袁正;朱久桃;余傳武
• 申請（專利權）人: 無錫新潔能股份有限公司
• 主分類號: H01L23/48
• 分類號: H01L23/48;H01L23/488
• 代理公司: 無錫市大為專利商標事務所(普通合伙) 32104
• 代理人: 曹祖良;張濤

技術領域

本發明涉及一種功率端子以及功率模塊，尤其是一種功率端子以及利用所述功率端子的功率模塊，屬于功率電力電子器件的技術領域。

背景技術

功率IGBT（絕緣柵雙極晶體管）、MOSFET（金屬氧化物半導體場效應晶體管）模塊是高效節能系統和工業自動化系統的核心部件，其廣泛應用于逆變焊機、電動汽車控制器、可再生能源（太陽能和風能）等領域，是把電能從一種形式變換成另一種形式，滿足用電設備的各種需要，以達到最佳利用電能的目的，在電能轉換過程中對功率模塊和電力電子系統永恒的要求是：輕薄化、高功率密度、價格便宜和使用安裝方便等，這也是模塊設計者長期追求的目標。

為了滿足上述提到的輕薄化、高功率密度、價格便宜和安裝使用方便等特點，功率模塊設計的第一考慮要素就是設計何種形式的模塊功率端子，這是由于功率端子決定著功率模塊的電氣連接方式和過電流能力，影響著功率模塊的尺寸、布局和加工工藝，是功率模塊內部寄生參數的主要影響因素，好的功率端子設計是功率模塊整體性能是否達到設計目標的關鍵。

傳統功率模塊的功率端子引出方式主要有兩種：一種是將功率端子通過注塑方式鑲嵌入塑料殼體，再用鋁線連接電路結構和功率端子；另一種為帶螺母的功率端子，先將功率端子直接焊接于電路結構上，然后通過折彎的方式將伸出殼體的所述功率端子彎折成約90度，螺母放置于折彎后的功率端子下面。

如圖1所示，為功率模塊常見功率端子的引出形式，功率引出端子101通過注塑鑲嵌入塑料殼體100上，塑料殼體100和底板102配合形成一密閉空間，在所述密閉空間內，用鋁線104將電路結構103和功率引出端子101電連接。所述引出方式的缺陷在于：鋁線104的過流能力與由銅制成的功率引出端子101差異較大，鋁線104的阻值也比銅功率引出端子101要大，過多鋁線104連接，會導致鋁線104之間的電流不均勻，而電流不均容易導致電路結構103的局部過熱，嚴重時會造成電路結構103以及鋁線104的燒熔。同時，在鋁線104內通過大電流會產生較高的電磁場，由于各鋁線104之間的間隔小，由所述的高電磁場引起的強機械力在鋁線104之間產生，從而影響鋁線104焊接處的可靠性。

此外，多根鋁線104之間還會產生自感和互感，這種寄生電感會增加瞬間電壓Vovershoot，當瞬間電壓Vovershoot和電源電壓VDD之和大于功率模塊能承受之電壓時，會造成模塊過電壓擊穿而失效。另外，這種鑲嵌式端子增加了塑料殼體100的制造難度和成本，鑲入的功率引出端子101會在塑料殼體100注塑過程中因為匹配間隙的問題導致表面有較多的塑料飛邊和溢料產生，同時為使得塑料殼體100順利脫模會在沖塑前后噴入適量的脫模劑等，加之運輸和存儲問題，都會造成這種鑲嵌形式的污染和氧化現象，影響到后續的工藝加工難度和產品的可靠性。

如圖2和圖3所示，為功率模塊常見功率端子的另一種引出形式，具體地，功率引出端子101直接焊接于電路結構103上，功率引出端子101伸出塑料殼體100部分通過折彎治具折成90度，在功率引出端子101下方預放入螺母105，以便于后續通過螺絲將功率引出端子101與外部引出端相連。所述引出方式的缺陷在于：功率引出端子101需要進行折彎工藝，但功率引出端子101的折彎力度和角度不易控制，折彎后的功率引出端子101很難成標準的90度角（見圖3），使得折彎工藝要求較高，一方面功率引出端子101在折彎處可能會產生裂紋，因裂紋處的存在而造成局部電阻的增加的問題，另一方面折彎后的多個功率引出端子101很難在一個平面上，這會造成在應用過程中的電路板和個別功率引出端子101的接觸不良而引起的接觸電阻過大，進而造成局部的過熱現象，也會影響到連接處的牢固性。并且這種方式焊接的功率引出端子101，如遇到裝配匹配不好的情況，最易造成功率引出端子101受到塑料外殼100的限制，而導致功率引出端子101受到一個長期的應力，加之折彎過程中的應力，應用過程中擰緊螺絲的應力，嚴重時會造成焊點松動甚至脫落，影響到模塊的長期可靠性。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術中存在的不足，提供一種功率端子以及利用所述功率端子的功率模塊，其可以明顯降低功率模塊的整體高度，減少寄生參數，同時減少了功率模塊的加工工序，達到提高功率模塊性能和降低功率模塊的加工成本的雙重目的。

按照本發明提供的技術方案，所述功率端子，包括功率引出連接體以及與所述功率引出連接體采用螺紋聯接的連接緊固體，所述連接緊固體與功率引出連接體緊固連接后，連接緊固體與功率引出連接體呈同軸分布。