[發(fā)明專利]適用于三端功率器件的薄型封裝模塊

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610094026.6
• 申請日: 2016-02-19
• 公開（公告）號: CN105529313A
• 公開（公告）日: 2016-04-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱袁正;朱久桃;余傳武
• 申請（專利權(quán)）人: 無錫新潔能股份有限公司
• 主分類號: H01L23/31
• 分類號: H01L23/31;H01L23/10;H01L23/522
• 代理公司: 無錫市大為專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32104
• 代理人: 曹祖良;張濤

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種封裝模塊，尤其是一種適用于三端功率器件的薄型封裝模塊，屬于功率電力電子器件的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

功率IGBT（絕緣柵雙極晶體管）、MOSFET（金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管）模塊是高效節(jié)能系統(tǒng)和工業(yè)自動化系統(tǒng)的核心部件，其廣泛應(yīng)用于逆變焊機(jī)、電動汽車控制器、可再生能源（太陽能和風(fēng)能）等領(lǐng)域，能把電能從一種形式變換成另一種需要形式，以滿足用電設(shè)備的各種需要，從而達(dá)到最佳利用電能的目的。在對電能轉(zhuǎn)換過程中，對功率模塊及電力電子系統(tǒng)永恒的要求是：輕薄化、高功率密度、高可靠性、價格便宜、工藝簡單和使用安裝方便等，這也是功率模塊的發(fā)展方向。

目前，傳統(tǒng)大功率模塊有多種設(shè)計，但針對端子的引出方式主要還是以下三種方式：第一種方式為所有信號和功率端子都一樣，都為針式或片狀電極形式；第二種方式為帶螺母的功率模塊，螺母放置于折彎后的端子下方用于大流通路，而信號端子或?yàn)獒樖交驗(yàn)槠瑺铍姌O用于小電流回路；第三種方式也是帶螺母的功率模塊，和第二種方式的區(qū)別是信號端子和功率端子都采用折彎并放置螺母作為連接端的這種方式。

上述幾種端子引出方式是目前市場上常見的，但用于大功率封裝都有其不夠理想的一面，第一種方式不管是針式還是片狀電極，其用于導(dǎo)電的引腳都比較細(xì)小，因而端子的截面積較小，造成其一般只適合運(yùn)用于中小功率場合中，如需要讓端子流過的電流變大，勢必會采用多端子并聯(lián)的方式，這又會帶來電流不均勻和雜散電感變大等一系列問題。而且這種多PIN針的引出方式在應(yīng)用過程中要同時插入PCB板中的安裝孔中再進(jìn)行焊接，這對PIN針的傾斜度和裝配匹配性要求較高，使用比較麻煩。

上述第二種方式和第三種方式的功率端子都需要通過折彎治具折成90°，在功率端子下方預(yù)放入螺母便于后續(xù)通過螺絲將功率端子與外部引出端相連，所述引出方式的缺陷在于：功率端子需要進(jìn)行折彎工藝，但功率端子的折彎力度和角度不易控制，折彎后的端子很難成標(biāo)準(zhǔn)的90°，使得折彎工藝要求較高，一方面功率端子在折彎處可能會產(chǎn)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電極端子很難在一個平面上，這會造成在應(yīng)用過程中的電路板和個別端子的接觸不良而引起的接觸電阻過大，進(jìn)而造成局部的過熱現(xiàn)象，也會影響到連接處的牢固性。

此外，對于上述第二種方式及第三種方式焊接的功率端子，如遇到裝配匹配或折彎工藝操作不當(dāng)?shù)那闆r，最易造成端子受到外殼的限制，而導(dǎo)致端子受到一個長期的應(yīng)力，加之折彎過程中的應(yīng)力，應(yīng)用過程中擰緊螺絲的應(yīng)力，容易造成端子焊點(diǎn)松動甚至脫落，影響到模塊的長期可靠性。而且第二種方式和第三種方式的信號端子不管是針式、片式還是折彎并放螺母的方式，都是單體形式，在模塊封裝過程中要逐個放置信號端子再焊接，在應(yīng)用過程中要逐個焊接或擰螺絲，操作比較繁瑣，而且這種方式的功率模塊特別多，端子形式各樣，沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，造成終端客戶選擇，使用和更換困難。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種適用于三端功率器件的薄型封裝模塊，其結(jié)構(gòu)緊湊，降低封裝工藝難度，使用方便，有效降低封裝厚度，減少寄生參數(shù)，適應(yīng)范圍廣，安全可靠。

按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述適用于三端功率器件的薄型封裝模塊，包括封裝基板以及位于所述封裝基板上的功率開關(guān)電路，在所述封裝基板上壓蓋有與封裝基板匹配的封裝殼體，功率開關(guān)電路位于封裝殼體內(nèi)；還包括用于將功率開關(guān)電路內(nèi)功率器件的功率端引出的功率連接柱以及用于將功率開關(guān)電路內(nèi)功率器件的信號端引出的信號連接體，所述功率連接柱的一端與功率開關(guān)電路內(nèi)功率器件的功率端焊接，功率連接柱的另一端穿出封裝殼體外，信號連接體包括貼片式排母或排針，封裝殼體上設(shè)有用于將信號連接體裸露的信號連接體連接孔。

所述功率連接柱穿出封裝殼體外的高度至少0.5mm，功率連接柱穿出封裝殼體的一端設(shè)有用于連接的螺紋。

所述螺紋的深度為功率連接柱高度的30%~100%。

所述螺紋為內(nèi)螺紋孔或外螺紋；所述內(nèi)螺紋孔從功率連接柱的頂端向下延伸或從功率連接柱的側(cè)面向內(nèi)延伸。

所述功率連接柱的截面包括圓形、橢圓形、方形、六角形、菱形或梯形。

所述功率器件包括MOSFET、IGBT或可控硅。

所述封裝基板為覆銅陶瓷基板、鋁基覆銅板或銅基覆銅板。

所述功率連接柱穿出封裝殼體外的端部設(shè)有與所述功率連接柱緊固連接的連接柱緊固件。