功率模塊低電感引線端子制造技術

本發明專利技術公開了功率模塊低電感引線端子，包括與功率模塊外部電源正、負母排相連的第一引線端子和第二引線端子，第一引線端子包括依次連接的若干個第一引線端腳、第一支撐部和第一固連接部；第二引線端子包括依次連接的若干個第二引線端腳、第二支撐部和第二固連接部；其中第一引線端子的第一引線端腳與第二引線端子的第二引線端腳交錯設置。兩個端子的引腳處在同一直線上，以減小端子寄生電感，相應地，DBC上的銅箔被設計成交錯狀，以實現互連。正負端子通過采用平行交叉結構，減小功率引線端子回路面積，大大減小了功率端子的寄生電感，約為11.9nH，僅為通用功率引線端子的二分之一。并且同時節省了兩個引線端子在功率模塊上的占用距離。

Power module low inductance lead terminal

The invention discloses a power module with low inductance lead terminals, including the first lead terminals and second terminals and power module external power supply positive and negative bus connected, the first lead terminals comprises a plurality of first terminals, the first foot supporting part and is fixedly connected with the first part; second terminals comprises a plurality of second leads are connected in the end, second foot support and second solid connection; second of them lead first lead terminals first lead end pins and second terminals of the end feet staggered. The pins of the two terminals are in the same straight line to reduce the parasitic inductance of the terminal, and accordingly, the copper foil on the DBC is designed to be wrong to realize the interconnection. The positive and negative terminals can reduce the parasitic inductance of the power terminal by adopting the parallel cross structure, and reduce the parasitic inductance of the power terminal, which is about 1/2 11.9nH. At the same time, the utility model saves the occupation distance of two lead terminals on the power module.

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及功率模塊低電感引線
，特別是涉及功率模塊低電感引線端子。
技術介紹
在設計功率模塊時，為了使功率模塊滿足大電流高頻率的工作條件，應盡量降低功率模塊的引線端子的寄生電感，以減小開通與關斷時功率端子的電壓波動。模塊的寄生電感可以分為引線端子寄生電感L1，鍵合線寄生電感和L2以及DBC分布寄生電感L3，以及三者間的互感，當功率模塊開通或關斷時，電流突升突降，由于寄生電感的存在，模塊的正負極引線端子上會產生一個感應電壓VL，這個電壓與直流母線的電壓相疊加，造成模塊開通或關斷時出現電壓波動。由于功率芯片的耐壓有一定的限制，如果模塊開關時電流變動過快將導致芯片電壓過高，導致芯片失效?，F有的功率模塊中由于引線端子結構設計問題，造成模塊存在較大的寄生電感，限制了模塊工作頻率和開關速度的進一步提高。因此，確有必要提出一種新的技術方案以解決現有技術之缺陷。
技術實現思路
為了克服上述現有技術的不足，本專利技術提供了功率模塊低電感引線端子，其通過改變現有功率模塊引線端子的形狀和結構，以及相對位置，來降低引線端子的寄生電感，以實現功率模塊的高開關速度。本專利技術所采用的技術方案是：功率模塊低電感引線端子，包括與功率模塊外部電源正、負母排相連的第一引線端子和第二引線端子，第一引線端子包括依次連接的若干個第一引線端腳、第一支撐部和第一固連接部；第二引線端子包括依次連接的若干個第二引線端腳、第二支撐部和第二固連接部；其中第一引線端子的第一引線端腳與第二引線端子的第二引線端腳交錯設置。兩個端子的引腳處在同一直線上，以減小端子寄生電感，相應地，DBC上的銅箔被設計成交錯狀，以實現互連。正負端子通過采用平行交叉結構，減小功率引線端子回路面積，大大減小了功率端子的寄生電感，并且同時節省了兩個引線端子在功率模塊上的占用距離。本專利技術的進一步改進在于，第一引線端子的每兩個第一引線端腳之間還設有第一間隙，每一個第一間隙的寬度大于設置于其內的第二引線端腳的寬度；第二引線端子的每兩個第二引線端腳之間還設有第二間隙，每一個第二間隙的寬度大于設于其內的第一引線端腳的寬度。本專利技術的進一步改進在于，第一引線端子和第二引線端子的若干個第一引線端腳與若干個第二引線端腳并列形成一條直線。本專利技術的進一步改進在于，第一引線端腳和第二引線端腳分別通過超聲焊接連在功率模塊上。本專利技術的進一步改進在于，第一引線端腳和第二引線端腳整體呈圓滑弧形結構。本專利技術的進一步改進在于，第一引線端子的第一引線端腳和第二引線端子的第二引線端腳數量分別為三個。本專利技術的進一步改進在于，第一引線端子和第二引線端子的第一支撐部與第二支撐部相互平行設置。本專利技術的進一步改進在于，第一引線端子和第二引線端子的材料為銅，并且其厚度分別為0.7至1.5mm；第一支撐部與第二支撐部之間的疊層距離為0.5-2.5mm。本專利技術的進一步改進在于，第一引線端子和第二引線端子的邊緣分別通過回流焊與功率模塊連接，第一引線端子和第二引線端子的邊緣倒斜角或者倒圓角。。本專利技術的進一步改進在于，第一引線端子的第一引線端腳、第一支撐部和第一固連接部為連續折彎結構，并且其折彎后的第一固連部的上表面與功率模塊的上表面共面；第二引線端子的第二引線端腳、第二支撐部和第二固連接部為連續折彎結構，并且其折彎后的第二固連部的上表面與功率模塊的上表面共面。與現有技術相比，本專利技術的有益效果是：本專利技術功率模塊引線端子由一對平行并排+共面交叉結構的引線端子組成，包括第一引線端子和第二引線端子，其空間相對位置，被注塑進模塊殼體后的外形，兩端子被注塑進塑料殼子的部分采用了平行并排結構，端子引腳部分采用了共面交叉結構，端子引腳與DBC上的銅箔通過超聲焊接相連。除了外接直流母線的部分，第一功率端子和第二功率端子由于采用了平行并排結構，由于兩者面積，形狀相似，距離非常接近，根據電磁學理論，由于兩端子電流方向相反，產生的磁感應強度在端子之間的空間互相加強，在間隙之外的空間相互抵消，在保證端子絕緣和安裝的通用性的前提下，端子間的間隙越小，端子的寄生電感就越??；同樣地，端子引腳部分的電流分為三股，由于相鄰引腳電流方向相反，雖然相鄰兩引腳之間的磁感應強度會得到加強，但有兩對間隙的磁感應強度的方向正好相反，相互抵消之后僅剩下一片間隙的磁通量有效，這就減小了功率端子的寄生電感。本專利技術采用正、負極疊層設計，并模壓在模塊殼體，與常規設計相比，引線端子電感可以降低一半；引線端子與DBC的連接，設計成齒狀的交替結構；采用超聲焊接的方法，將齒狀結構與DBC表面的銅層做到電連接；齒狀結構與模塊連接的部分，設計成弧狀，以降低引線端子的應力；引線端子的材料為銅或者銅合金。由于以上兩種機制，使得其寄生電感大大減小，經過數值仿真分析，本專利技術功率模塊引線端子的寄生電感約為11.9nH，相較通用功率模塊引線端子，寄生電感大大降低，僅為通用功率引線端子的二分之一。附圖說明圖1為功率模塊低電感引線端子的一個實施例的連接結構示意圖；圖2為圖1的實施例的第一引線端子的結構示意圖；圖3為圖1的實施例的第二引線端子的結構示意圖；圖4為圖1的實施例的引線端子連接在功率模塊上的結構示意圖；圖5為傳統的功率模塊直流引線端子設計結構圖；圖6為在傳統的功率模塊直流引線端子基礎上的改進引線端子結構示意圖；其中：1-第一引線端子，11-第一引線端腳，12-第一支撐部，13-第一固連接部，14-第一間隙；2-第二引線端子，21-第二引線端腳，22-第二支撐部，23-第二固連接部，24-第二間隙；3-連接孔；4-功率模塊。具體實施方式為了加深對本專利技術的理解，下面結合附圖和實施例對本專利技術進一步說明，該實施例僅用于解釋本專利技術，并不對本專利技術的保護范圍構成限定。如圖5所示，為功率模塊直流引線端子設計，由一對平行共面的功率端子1’和2’組成，由于之間距離較大，兩端子所圍面積較大，其寄生電感較大，經過數值仿真分析，計算得到其寄生電感為24.2nH。為了減小引線端子的寄生電感，通常的做法是將端子之間的距離減小，做成如圖6所示，由一對平行共面,并且間距較小的的功率端子1’’和2’’組成，但這樣起到的作用有限，圖6所示的功率端子，其寄生電感約為16.7nH，比圖5所示的常規設計減小了31%，由于功率模塊正負引線端子間有絕緣間隙要求，其間距不可能無限縮小，因此，需要采用新的設計思路來進一步減小正負端子之間的寄生電感。如1和圖4所示，功率模塊低電感引線端子，包括與功率模塊4外部電源正、負母排相連的第一引線端子1和第二引線端子2，第一引線端子1包括依次連接的若干個第一引線端腳11、第一支撐部12和第一固連接部13；第二引線端子1包括依次連接的若干個第二引線端腳21、第二支撐部22和第二固連接部23；其中第一引線端子1的第一引線端腳11與第二引線端子2的第二引線端腳21交錯設置。兩個端子的引腳處在同一直線上，以減小端子寄生電感，相應地，DBC板上的銅箔被設計成交本文檔來自技高網...

【技術保護點】
功率模塊低電感引線端子，包括與功率模塊（4）外部電源正、負母排相連的第一引線端子（1）和第二引線端子（2），所述第一引線端子（1）包括依次連接的若干個第一引線端腳（11）、第一支撐部（12）和第一固連接部（13）；所述第二引線端子（1）包括依次連接的若干個第二引線端腳（21）、第二支撐部（22）和第二固連接部（23）；其特征在于：其中所述第一引線端子（1）的第一引線端腳（11）與第二引線端子（2）的第二引線端腳（21）交錯設置。

【技術特征摘要】
1.功率模塊低電感引線端子，包括與功率模塊（4）外部電源正、負母排相連的第一引線端子（1）和第二引線端子（2），所述第一引線端子（1）包括依次連接的若干個第一引線端腳（11）、第一支撐部（12）和第一固連接部（13）；所述第二引線端子（1）包括依次連接的若干個第二引線端腳（21）、第二支撐部（22）和第二固連接部（23）；其特征在于：其中所述第一引線端子（1）的第一引線端腳（11）與第二引線端子（2）的第二引線端腳（21）交錯設置。
2.根據權利要求1所述的功率模塊低電感引線端子，其特征在于：所述第一引線端子（1）的每兩個第一引線端腳（11）之間還設有第一間隙（14），每一個所述第一間隙（14）的寬度大于設置于其內的第二引線端腳（21）的寬度；所述第二引線端子（2）的每兩個第二引線端腳（21）之間還設有第二間隙（24），每一個所述第二間隙（24）的寬度大于設于其內的第一引線端腳（11）的寬度。
3.根據權利要求2所述的功率模塊低電感引線端子，其特征在于：所述第一引線端子（1）和第二引線端子（2）的若干個第一引線端腳（11）和若干個第二引線端腳（21）并列形成一條直線。
4.根據權利要求3所述的功率模塊低電感引線端子，其特征在于：所述第一引線端腳（11）和第二引線端腳（21）分別通過超聲焊接連在功率模塊上。
5.根據權利要求4所述的功率模塊低電感引線端子，其特征在于：所述第一引線端腳（11）和第二引線端腳（21）整...

【專利技術屬性】
技術研發人員：莊偉東，姚二現，
申請(專利權)人：南京銀茂微電子制造有限公司，
類型：發明
國別省市：江蘇;32