复合母排及其制作方法与流程

本发明涉及一种复合母排及其制作方法，特别是适用于承载大电流的导电件与复合母排焊接。

背景技术

传统的功率模块中，绝缘栅双极型晶体管(insulatedgatebipolartransistor，igbt)模块或电容与复合母排之间的连接通常采用螺钉、螺栓组件进行紧固连接以实现电气连接，但其主要缺点在于主电路寄生电感大，占用空间大，不利于模块集成化、轻量化。在特定的场合，复合母排也与一些小功率器件焊接在一起(如吸收电容)，现有的解决方案是通过焊盘与周围铜导体件设计间隙，如图1中的a1(端子)、b1(端子)、a2(端子)和b2(端子)所示，为了防止焊接点处热量的快速散失，只通过直条形引脚将焊盘与铜排连接起来，来保证焊盘达到焊接熔点要求，并且避免热量传递导致复合母排绝缘失效。该种方式复合母排能承担的焊接功率小，焊接后每个端子工作电流仅能满足10a左右，一般适用于吸收电容、电阻等小功率器件焊接。

技术实现要素：

本发明提供一种复合母排及其制作方法，用于解决现有技术中存在的主电路寄生电感大以及复合母排只能承担小功率焊接的技术问题。

本发明提供一种复合母排，包括导电层和绝缘层，所述导电层上设置有用于与母线的焊接部进行焊接的焊盘；

所述焊盘包括用于使所述焊接部插入的槽口，所述槽口沿所述导电层的厚度方向贯穿所述导电层，所述槽口的数量至少为一组。

在一个实施方式中，所述槽口与所述焊接部之间设置有焊接间隙。

在一个实施方式中，所述焊盘还包括与所述槽口同心设置的沉槽，所述沉槽的开槽方向与所述槽口的开槽方向相同，所述沉槽的深度为0.2-0.5mm。

在一个实施方式中，所述沉槽位于所述导电层上被所述焊接部伸出的端面上。

在一个实施方式中，所述导电层为两层或两层以上的层间结构，所述导电层至少包括第一电极层和第二电极层，所述绝缘层设置于所述第一电极层和所述第二电极层之间。

在一个实施方式中，所述第一电极层或所述第二电极层上设置有凹陷部，所述凹陷部的底面与所述第二电极层或所述第一电极层的底面位于同一水平面内，所述沉槽和所述槽口均位于所述凹陷部上。

在一个实施方式中，所述焊盘还包括与所述沉槽同心设置的连接部，所述连接部沿所述导电层的厚度方向凸起，所述槽口贯穿所述连接部。

在一个实施方式中，所述焊盘还包括折弯部，所述折弯部位于所述导电层的开口部处且沿所述导电层的厚度方向凸起，所述槽口贯穿所述折弯部。

在一个实施方式中，所述绝缘层由氮化铝、芳纶纸、聚酰亚胺薄膜、gpo-3、smc、fr4或半固化片制成。

本发明还提供一种上述的复合母排的制造方法，包括以下步骤：

s10：对导体进行加工和粗化处理，获得所述导电层；

s20：对绝缘材料进行加工，获得所述绝缘层；

s30：对述导电层和所述绝缘层进行叠装和热压处理；获得复合构件；

s40：对所述复合母构件进行电镀处理，获得所述复合母排。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)通过在导电层上设置焊盘，使导电层与母线之间通过焊接实现电气连接，使其连接更可靠，能够降低主电路寄生电感，此外，还可缩小功率模块组件尺寸，有利于模块的集成化和轻量化；其中，焊盘上的槽口与母线上的焊接部形成间隙配合，使母线与焊盘插合方便，并且有利于焊接。

(2)通过采用先进行热压处理、后进行电镀处理的方法，使绝缘层与导电层之间的结合力增强，能够杜绝焊接热容高温带来的复合母排绝缘失效现象。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。

图1是现有技术中复合母排的结构示意图；

图2是本发明的实施例中的复合母排的立体结构示意图；

图3-1是本发明第一实施例中焊盘的正视图；

图3-2是图3-1所示的焊盘在a-a处的剖视图；

图3-3是图3-1所示的焊盘与母线相连后的剖视图；

图4是本发明第二实施例中焊盘的剖视图；

图5-1是本发明第三实施例中导电层的爆炸图；

图5-2是本发明第三实施例中焊盘的剖视图；

图6是本发明第四实施例中焊盘的立体结构示意图；

图7是本发明的实施例中的复合母排与绝缘栅双极型晶体管连接关系示意图；

图8-1是本发明的实施例中的复合母排与电连接器连接关系示意图；

图8-2是图8-1在c处的局部放大图。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

附图标记：

1-导电层；2-绝缘层；3-焊盘；

4-母线；11-开口部；12-第一电极层；

13-第二电极层；14-交流层；15-凹陷部；

31-槽口；32-沉槽；33-连接部；

34-折弯部；41-焊接部；411-交流接入部；

412-负极接入部；413-正极接入部。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

如图2所示，本发明提供一种复合母排，包括导电层1和绝缘层2，导电层1上设置有用于与母线4的焊接部41进行焊接的焊盘3。

如图3-1和图3-2所示，本发明的第一实施例中，焊盘3包括用于使焊接部41插入的槽口31，槽口31沿导电层1的厚度方向贯穿导电层1，槽口31的数量至少为一组。

其中，槽口31的形状可根据需求选择长条形的孔、方孔或其他不规则形状的孔。如图3-1中，左半部分示意了槽口31为长条形孔、右半部分示意了槽口31为三个小矩形孔。

此外，槽口31与焊接部41之间设置有焊接间隙d，使焊接部41能够顺利插入槽口31中，并防止受热膨胀而产生干涉。优选地，焊接间隙d的数值为0.5-2mm。如图3-3所示，母线4上的焊接部41插入槽口31中，通过焊接使母线4与导电层1进行电气连接，焊接部41的外壁与槽口31的内壁之间的间隙为0.5-2mm。

进一步地，如图3-2所示，焊盘3还包括与槽口31同心设置的沉槽32，沉槽32的开槽方向与槽口31的开槽方向相同，沉槽32的深度为0.2-0.5mm。

其中，沉槽32位于导电层1上被焊接部41伸出的端面上。如图3-2所示，沉槽32位于导电层1的下端面上，即沉槽32所在面为上锡面，因此在进行焊接时，沉槽32能够阻止流锡通过焊盘流向并破坏绝缘层2。

在第一实施例的基础上，本发明还提供了焊盘的其他几种实施方式。具体说明如下：

如图4所示，本发明的第二实施例中，导电层1为两层或两层以上的层间结构，导电层1至少包括第一电极层12和第二电极层13，绝缘层2设置于第一电极层12和第二电极层13之间。

可选地，绝缘层2的设置方式还可以是：绝缘层2设置于第一电极层12和第二电极层13之间、第一电极层12的外表面上以及第二电极层13的外表面上。

一般地，第一电极层12和第二电极层13可设置为正极层和负极层。

另外，导电层1还可包括其他的电极层，例如交流层等，其与正极层和负极层之间的连接关系为本领域技术人员所熟知的，本发明不做具体的限定。

可选地，第一电极层12上设置有凹陷部15，凹陷部15的底面与第二电极层13的底面位于同一水平面内，沉槽32和槽口31均位于凹陷部14上。

通过设置凹陷部15，可使第一电极层12上的一部分(即凹陷部15)与第二电极层13实现共面，因此可使位于凹陷部15上的槽口31以及位于第二电极层13上的槽口31处实现连贯性焊接，以提高焊接效率，并降低被焊接组件受热损伤概率。

可选地，第二电极层13上设置有凹陷部15，凹陷部15的底面与第一电极层12的底面位于同一水平面内，沉槽32和槽口31均位于凹陷部14上。其效果与上述的方式类似。

进一步地，凹陷部15可通过钣金沉孔的方式获得。

如图5-1和图5-2所示，本发明的第三实施例中，焊盘3还包括与沉槽32同心设置的连接部33，连接部33沿导电层1的厚度方向凸起，槽口31贯穿连接部33。

具体地，连接部33可采用与槽口31相同的结构，例如连接部33为长方体结构，并通过焊接与导电层1中的第一电极层12进行连接。

通过在第一电极层12上设置连接部33，使第一电极层12中的一部分(即连接部33)与第二电极层13实现共面，因此可使位于连接部33上的槽口31以及位于第二电极层13上的槽口31处实现连贯性焊接，以提高焊接效率，并降低被焊接组件受热损伤概率。

如图6所示，本发明的第四实施例中，焊盘3还包括折弯部34，折弯部34位于导电层1的开口部11处且沿导电层1的厚度方向凸起，槽口31贯穿折弯部34。

进一步地，折弯部34可通过钣金折弯的方式获得。

折弯部34的作用于上述凹陷部15和连接部33的作用相同，即可提高焊接效率，并降低被焊接组件受热损伤概率。

进一步地，在上述实施例的基础上，绝缘层2由氮化铝、芳纶纸、聚酰亚胺薄膜、gpo-3、smc、fr4或半固化片制成。

下面以绝缘栅双极型晶体管与复合母排的连接为例进行说明。

如图7所示，导电层1包括第一电极层12(即正极层)、第二电极层13(即负极层)以及交流层14，其中，绝缘层分别位于第一电极层12、第二电极层13以及交流层14的表面上以及第一电极层12和第二电极层13之间。

绝缘栅双极型晶体管包括焊接部41，其中，焊接部41包括交流接入部411、负极接入部412和正极接入部413，通过焊盘3将第一电极层12、第二电极层13以及交流层14分别与正极接入部413、负极接入部412和交流接入部411进行电气连接，使绝缘栅双极型晶体管与导电层1实现连接。

焊接完成后，复合母排的工作电压可达3300v、单个焊盘承受的电流可达200a。

下面以电连接器与复合母排的连接为例进行说明。

如图8-1和8-2所示，导电层1包括第一电极层12和第二电极层13，电连接器包括正极接入部413和负极接入部412，正极接入部413插入第一电极层12的槽口中，通过焊接相连，负极接入部412插入第二电极层13的槽口中，并通过焊接相连，从而使电连接器与复合母排实现电气连接。

焊接完成后，复合母排的工作电压可达2000v，单个焊盘承受的电流可达150a。

本发明还提供了一种上述的复合母排的制造方法，包括以下步骤：

第一步：对导体进行加工和粗化处理，获得导电层1。

其中，粗化处理可采用喷砂、棕化或磷化等处理方式。

第二步：对绝缘材料进行加工，获得绝缘层2。

第三步：对述导电层1和绝缘层2进行叠装和热压处理；获得复合构件。

具体地，分别将导电层1和绝缘层2依次层叠放置于模具中，通过层压设备的高温、高压使得导电层1和绝缘层2贴合在一起。

第四步：对复合母构件进行电镀处理，获得复合母排。

其中，电镀处理可采用保护式的整体浸泡电镀、喷镀、刷镀以及类似的局部电镀方法来避免残留溶液腐蚀复合母排。

通过采用上述先进行热压处理后进行电镀处理的制造方法，使绝缘层与导电层之间的结合力增强，能够杜绝焊接热容高温带来的复合母排绝缘失效现象。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。