一种叠层引线端子及采用该引线端子的功率模块的制作方法

本实用新型涉及功率半导体器件技术领域，尤其是涉及一种叠层引线端子及采用该引线端子的功率模块。

背景技术：

将功率半导体开关芯片，如igbt或sicmosfet芯片，封装在功率模块内部，从而实现对大电流的高速开关控制。然而，由于封装结构会引入寄生电感，在开关芯片动作时，寄生电感会引起电压波动，造成电压过冲或波形振荡，影响了功率模块的正常使用。各功率模块封装厂商都在尽量降低寄生电感，终端用户也十分关注此参数，但降低寄生电感的有效方法并不多。

近几年随着sicmosfet器件的日渐成熟，对寄生电感提出了更加严苛的要求，只有降低寄生电感才能充分发挥sic器件高频、高效的特点。传统封装结构寄生电感较大，已经不能满足应用的需求，急需开发新型的低寄生电感的功率模块。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本实用新型的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种叠层引线端子及采用该引线端子的功率模块，通过将第一引线端子与第二引线端子大面积平行正对设置，方便了引线端子与外部母排的连接；通过将叠层引线端子设置在功率模块内部，从而减少了功率续流回路面积，达到了降低寄生电感的目的。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型提供一种叠层引线端子，包括第一引线端子、第二引线端子，所述第一引线端子、第二引线端子均包括主体部分，在所述主体部分的一端弯折出连接部分，所述连接部分设置有连接孔，主体部分的另一端向两侧及远离连接部分的方向延伸出连接臂，所述连接臂的末端弯折出焊脚；所述第二引线端子的连接部分还设置有过渡孔，所述第一引线端子与第二引线端子的连接臂、主体部分、连接部分叠层设置，且第一引线端子的连接孔设置在所述过渡孔的上方。

作为一种进一步的技术方案，所述第一引线端子、第二引线端子的焊脚相背设置。

作为一种进一步的技术方案，所述第二引线端子过渡孔的尺寸大于所述第一引线端子的连接孔的尺寸。

作为一种进一步的技术方案，所述第二引线端子的连接部分的长度大于所述第一引线端子的连接部分的长度。

一种功率模块，还包括底板以及设置在所述底板上方的陶瓷绝缘基板，所述陶瓷绝缘基板上方的铜层包括分离的正极铜层、负极铜层，所述第一引线端子的焊脚与正极铜层相连，所述第二引线端子的焊脚与负极铜层连接。

作为一种进一步的技术方案，还包括成型外壳，所述成型外壳设置在所述底板的上方，所述第一引线端子、第二引线端子注塑在所述成型外壳的内部，第一引线端子、第二引线端子连接孔的位置设置有螺母沉孔，在所述螺母沉孔的上下两侧为镂空结构。

作为一种进一步的技术方案，还包括输出铜层、过渡铜层、上桥臂栅极铜层、下桥臂栅极铜层，所述正极铜层上设置有上桥臂芯片，所述过渡铜层上设置有下桥臂芯片。

作为一种进一步的技术方案，所述上桥臂芯片、下桥臂芯片为igbt芯片、mosfet芯片、frd芯片、sbd芯片中的一种或几种，当上桥臂芯片、下桥臂芯片包括igbt芯片或mosfet芯片时，上桥臂igbt芯片或mosfet芯片的栅极通过键合线与上桥臂栅极铜层相连，下桥臂igbt芯片或mosfet芯片的栅极通过键合线与下桥臂栅极铜层相连。

作为一种进一步的技术方案，所述上桥臂芯片通过连接铜桥与所述输出铜层、过渡铜层相连，所述下桥臂芯片通过连接铜桥与所述负极铜层相连。

作为一种进一步的技术方案，所述成型外壳的内部设置有柔性硅胶，所述柔性硅胶覆盖在上桥臂芯片、下桥臂芯片、键合线的上方；在所述成型外壳的镂空部分注入环氧树脂，所述环氧树脂覆盖在所述柔性硅胶的上方。

采用上述技术方案，本实用新型具有如下有益效果：

1.功率引线端子采用叠层结构，降低功率模块的寄生电感，减少了开关电压、电流波形的振荡。

2.外壳上方开孔，使得功率引线端子注塑在外壳内部时仍可以采用超声波焊接工艺，提升了功率模块可靠性。

3.功率端子安装方便、结构简单。

4.引线端子与外壳连接牢固，可靠性高。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型叠层引线端子结构及组合关系示意图；

图2是本实用新型叠层引线端子在功率模块中的应用示例；

图3是本实用新型功率模块内部结构示意图；

图4是本实用新型模块内部芯片布局示意图；

图5是本实用新型模块成型外壳结构示意图；

图6是本实用新型引线端子超声焊接焊头位置示意图；

图7是本实用新型外部母排与功率引线端子的连接示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

如图1所示，本实用新型提供一种叠层引线端子，包括第一引线端子1、第二引线端子2；第一引线端子1、第二引线端子2均包括主体部分3，在主体部分3的上端向一侧弯折出连接部分4，连接部分4设置有连接孔5；主体部分3的另一端延伸着主体部分3方向向两侧延伸出悬臂，悬臂的宽度小于主体部分的宽度，悬臂的末端向远离连接部分4的方向延伸，与悬臂共同组成了连接臂6，连接臂6的末端弯折出焊脚7，其中：第一引线端子1的焊脚是向远离连接部分的方向延伸，第二引线端子2的焊脚是向连接部分的方向延伸。第一引线端子焊脚与第二引线端子焊脚相背设置。

第二引线端子2的连接部分还设置有过渡孔8，过渡孔8的尺寸大于第一引线端子连接孔的尺寸，过渡孔8可以是圆形，也可是椭圆形等形状。

连接部分4与主体部分3呈90°垂直关系，焊脚7与主体部分3也呈90°垂直关系，连接部分4与焊脚7平行。

第一引线端子1与第二引线端子2的连接臂6、主体部分3、连接部分4叠层设置，且第一引线端子的连接孔设置在第二引线端子过渡孔8的上方，第二引线端子连接部分的长度大于第一引线端子连接部分的长度。

将叠层引线端子设置在功率模块内部，形成了图2所示的功率模块。所述功率模块还包括底板9、成型外壳10、环氧树脂11、输出引线端子12、驱动引线端子13，所述成型外壳10设置在底板9的上方，所述成型外壳10的四个镂空区域填充有环氧树脂11。

驱动引线端子13从环氧树脂11中穿出，第一引线端子1、第二引线端子2、输出引线端子12从成型外壳10中穿出，其中输出引线端子12位于模块的另一端。

如图3和图4所示，为功率模块内部结构，底板9的上方设置有陶瓷绝缘基板14，所述陶瓷绝缘基板14上方的铜层包括分离的正极铜层15、负极铜层16、输出铜层17、过渡铜层18、上桥臂栅极铜层19、下桥臂栅极铜层20，所述第一引线端子1的焊脚通过钎焊或烧结在正极铜层15上方，所述第二引线端子2的焊脚通过钎焊或烧结在负极铜层16上方。

上桥臂芯片21设置在过渡铜层18的上方，下桥臂芯片22设置在正极铜层上方。上桥臂芯片21、下桥臂芯片22为igbt芯片、mosfet芯片、frd芯片、sbd芯片中的一种或几种，当上桥臂芯片、下桥臂芯片包括igbt芯片或mosfet芯片时，所述上桥臂igbt芯片或mosfet芯片的栅极通过键合线23与上桥臂栅极铜层相连，所述下桥臂igbt芯片或mosfet芯片的栅极通过键合线23与下桥臂栅极铜层相连。

所述上桥臂芯片21、下桥臂芯片22包括igbt芯片或mosfet芯片时，igbt芯片的集电极、mosfet芯片的漏极通过钎焊或烧结在正极铜层15、过渡铜层18上方。igbt芯片的发射极、mosfet芯片的源极钎焊或烧结有连接铜桥24。

上桥臂芯片21通过连接铜桥24与输出铜层17、过渡铜层18相连，所述下桥臂芯片22通过连接铜桥24与负极铜层16相连。上桥臂芯片21也可以通过键合线、铝带等与输出铜层17、过渡铜层18相连，所述下桥臂芯片22也可以通过键合线、铝带等与负极铜层16相连。

如图5所示，为模块的成型外壳结构示意图，成型外壳10的四周设置有开放孔，与底板配合，用于实现模块与散热器的机械连接。在第一引线端子、第二引线端子、输出引线端子连接孔的下方设置有放置螺母的沉孔25。第一引线端子在成型外壳上对应的位置高于第二引线端子在外壳上的位置，第一引线端子、第二引线端子的连接部分之间设置有外壳，外壳的材料一般为pbt、pps、ppa等工程塑料。

成型外壳的顶部设置有四个分隔的镂空部分，驱动端子从镂空部分穿出，也通过镂空部分灌封硅凝胶。所述柔性硅胶覆盖在所述上桥臂芯片、下桥臂芯片、键合线的上方；在所述成型外壳的镂空部分注入环氧树脂，所述环氧树脂覆盖在所述柔性硅胶的上方。

本实用新型的功率模块中引线端子与陶瓷绝缘基板的连接可以采用钎焊或烧结的形式，也可以采用超声波金属焊接，超声波金属焊接具备更高的可靠性，连接强度更高。为了满足超声波金属焊接工艺的需要，外壳的顶部设置了相应的镂空位置26，此位置可以用于灌封硅凝胶，也可以使超声波金属焊接的焊头顺利抵达焊接位置，如图6所示。另外，将第一引线端子、第二引线端子、输出引线端子的部分区域设置在成型外壳的内部，是考虑到引线端子在使用过程中不会随着母排的振动将机械应力传递到焊接部位，也可以提升模块的可靠性。

如图7所示，为模块与外部母排的连接示意图，第一母排27、第二母排28分别与第一引线端子1、第二引线端子2连接，输出母排29与输出引线端子12连接；而且第一母排27、第二母排28也可以设置成叠层的结构，可以充分降低应用系统的寄生电感，提高转换效率。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。