一种功率模块的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电子技术领域，具体而言，本实用新型涉及一种功率模块。
【背景技术】
[0002]功率模块是功率电力电子器件按一定的功能组合灌封成的模块。常用的功率模块包括，金属-氧化层-半导体-场效晶体管，简称金氧半场效晶体管(Meta1-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,M0SFET)模块、IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管)模块、二极管模块等。
[0003]在传统功率模块的封装技术中，中小功率模块电极采用的多为普通的锡焊工艺。但是，传统中小功率锡焊工艺的互联方式，锡焊点接触材料电阻率高，材料接触面是不同材质，非常容易分层、脱落，导致焊接点的牢固和可靠性低。
[0004]为保证电极焊接点的牢固和可靠性，中大功率模块普遍采用铝丝键合工艺。铝丝焊接工艺是由以下方式实现的:在模块框架注塑成型时，将电极的功率端子和控制端子一并注塑到模块框架内，并在模块框架内部留出部分裸露的金属小岛，用于铝丝键合至模块内的电路。
[0005]但是，本实用新型的发明人发现，由于中大功率模块中电流比较大，金属小岛的面积需要预留足够大的空间以便绑定多根甚至数十根铝丝，实现工艺非常繁琐，生产效率很低，而且由于需要为金属小岛预留足够大的空间，不利于功率模块的小型化生产。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型实施例针对现有的功率模块的缺点，提出一种功率模块，用以保证功率模块的焊接点的牢固和可靠性，同时简化工艺、提高功率模块的生产效率，并节省功率模块内部空间，以利于功率模块的小型化。
[0007]本实用新型实施例根据一个方面，提供了一种功率模块，包括:模块外壳主体、焊接有模块电路的覆铜电路板，其特征在于，还包括:贯穿固定于所述模块外壳主体的金属电极;其中，所述金属电极包括:延伸于所述功率模块外的电极接触部，以及在所述功率模块内延伸至覆铜电路板的电极焊接部;所述电极焊接部的金属通过超声波焊接技术与所述覆铜电路板的铜箔焊接为一体。
[0008]本实用新型的技术方案中，由于采用超声波焊接技术，从而焊接体中，不存在焊接界面，焊接材料融为一体，非常牢固，焊点剪切力大于300N;远远大于传统技术模块的焊接强度，可靠性大幅提高，寿命更长。传统铝丝键合端子技术模块受温度循环，功率循环等影响。常常使焊接点界面疲劳，出现铝丝断裂、电极端子脱落等现象。超声焊接的端子，不会出现以上问题。使功率模块的可靠性大幅提高，寿命增加5倍以上。大大提高了电极焊接点的牢固和可靠性。
[0009]而且，超声焊接工艺能自动去除焊接材料接触面的氧化层，超声焊接过程是一个短暂的高频摩擦过程，即便焊接材料表面存在氧化层也会被摩擦去除，不影响焊接质量。前述介绍的锡焊法和铝丝键合法，都受焊接材料表面的氧化层限制。
[0010]进一步，超声端子焊接技术形成的焊接点，因为不存在界面态，界面接触电阻为0，大大降低了电极焊接点的电阻。
[0011]进一步，超声端子焊接技术中，焊接面直接由电极的电极焊接部与覆铜电路板相接触的面积决定，有效面积大，但不占用空间，因而导通电阻极低。铝丝键合技术的模块，由于铝丝的等效焊接面积很小，所以导通电阻很大，即便是同时焊接数十根铝丝，导通电阻依然不能忽略。超声端子焊接技术端子导通电阻比铝丝焊接界面导通电阻低5-10倍；
[0012]进一步，超声端子焊接技术效率非常高，一个焊点焊接只需要Is即可完成，加上行程准备等工作，5s可完成一个焊点的焊接;而铝丝焊机技术的模块由于要降低焊接界面导通电阻，每个功率电极端子往往都需要焊接数十根铝丝，十分繁琐。超声端子焊接模块的生产效率比传统铝丝端子焊接模块提高10倍左右。
【附图说明】
[0013]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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。
[0014]图1示出了本发明实施例功率模块内部的结构示意图；
[0015]图2a、2b示出了本发明实施例的一个功率模块具体结构示意图；
[0016]图3示出了本发明实施例功率模块的封装方法流程图。
【具体实施方式】
[0017]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅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作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。
[0018]本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本实用新型的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。
[0019]本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本实用新型所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
[0020]本实用新型的发明人考虑到，在封装功率模块时，采用超声波焊接技术。超声波焊接的原理:当超声波作用于热塑性物体时，会将超声波传递到热塑性物体上，并使其产生高频振动。当此物体与焊接对象物体接触后，两物体的接触面会产生原子级的高频振动及摩擦，进而产生局部的瞬间高温。使接触面的表面材料迅速熔化，在施加一定的压力后，两个表面熔化的物质会互相渗透到对方，融合成一体。当停止超声波传递后，热塑物质的原子或分子重新凝固成型，这样就形成了坚固的结合，实现了材料焊接。超声波焊接形成的焊接区域，没有焊接界面，强度接近原材料的强度。
[0021]超声波焊接适用于塑料间的焊接，也适用于各种同种及异种金属间的焊接，塑料焊接已被广泛应用在各种领域。金属焊接目前还仅仅限于各种金属线，及电池极片等的互联焊接。
[0022]基于此，本实用新型的技术方案，通过超声波焊接技术实现模块内部电极联结方式:功率模块的金属电极被注塑到功率模块的模块外壳主体中一次成型。而且，金属电极在功率模块内部引出电极焊接部，通过超声波焊接机将电极焊接部与功率模块内承载电路的覆铜电路板进行焊接。由于通过超声波焊接，电极与覆铜电路板之间的原