一种无底板均压式功率模块的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种无底板均压式功率模块，属于功率模块制造技术领域。
【背景技术】
[0002]功率半导模块用于逆变焊机、各种开关电源的控制器以及电动汽车控制器等，其主要作用是将输入的直流电转变为三相交流电输出。而功率半导体模块，是一个或多个驱动单元与一个或多个功率模块组成三相电路工作。
[0003]功率模块包括铜板、覆金属陶瓷基板、半导体芯片、器件以及功率端子、控制端子和外壳，而半导体芯片、器件以及功率端子和控制端子焊接在覆金属陶瓷基板上并形成主电路，将硅凝胶层注在外壳内，功率端子穿出外壳上的盖板上的功率端子孔，将功率端子打弯后卡在外壳的螺母座上。为减少功率模块的体积，针对无铜低板功率模块是直接采用覆金属陶瓷基板(DBC)作为功率模块的底板，以主要起导热和电气隔绝的作用。但由于覆金属陶瓷基板是固定在散热器上，覆金属陶瓷基板会因热胀冷缩，容易与散热器产生间隙，影响功率模块的散热，继而会影响器件的散热，导致半导体芯片过热烧毁，影响功率模块的使用寿命及工作可靠性。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的是提供一种无底板均压式功率模块，盖板通过均匀布设的弹簧向覆金属陶瓷基板施加弹性压力，消除因覆金属陶瓷基板热胀冷缩而与散热器产生的间隙，保证功率模块工作时的正常散热。
[0005]本实用新型为达到上述目的的技术方案是:一种无底板均压式功率模块，包括外壳，焊接在覆金属陶瓷基板上的半导体芯片以及功率端子和控制端子构成的电路，其特征在于:所述的覆金属陶瓷基板上均布有多个用于支承弹簧的顶块，覆金属陶瓷基板连接在外壳的底部，外壳内注有软的硅凝胶层，具有功率端子孔和控制端子孔的盖板连接在外壳上，所述的盖板内嵌接有加强板，加强板上设有用于功率端子穿过的第一通孔、用于控制端子穿过的第二通孔，加强板上设有穿出盖板对弹簧进行限位的多个上凸柱，或盖板底部设有多个对弹簧进行限位的上凹槽，多个弹簧设置在盖板上对应的上凸柱或上凹槽内并压接在对应的顶块上，所述功率端子为内孔设有螺纹的圆柱体，且功率端子的外周设有至少一个限位块，各功率端子穿出加强板上对应的第一通孔并设置在盖板对应的功率端子孔内，功率端子上的限位块设置在盖板的限位槽内，所述的控制端子穿过加强板上的第二通孔及盖板上的控制端子孔伸出盖板外部。
[0006]本实用新型在覆金属陶瓷基板上均布有多个用于支承弹簧的顶块，可将多个弹性支承各自顶块及盖板上，通过盖板给弹簧一个预压力，促使弹簧顶在覆金属陶瓷基板上，使覆金属陶瓷基板贴合在散热器上，尤其本实用新型采用多个弹簧均布设置在盖板与覆金属陶瓷基板之间，能将弹性支承力均匀作用在覆金属陶瓷基板上，以消除功率模块在工作时，因覆金属陶瓷基板热胀冷缩而与散热器产生的间隙，保证半导体芯片工作时的正常散热。本实用新型盖板内嵌接有加强板，能提高盖板的强度，消除盖板压接在弹簧上时对盖板产生形变的影响。本实用新型在加强板上设有对弹簧进行限位的上凸柱，或盖板上设有多个对弹簧进行限位的上凹槽，多个弹簧设置在盖板上对应的上凸柱或上凹槽内并压接在对应的顶块上，在各弹簧的弹力压接在覆金属陶瓷基板上时，还能通过弹簧吸收外部的振动而进行缓冲，始终保持覆金属陶瓷基板与散热器的紧密连接，加之本实用新型在顶块也上设有对弹簧进行限位的下凸柱或下凹槽，方便各弹簧的安装。本实用新型功率端子上设有限位块，而盖板上设有对应的限位槽内，因此通过盖板上的限位槽对功率端子上的限位块进行限位和导向，减少在安装过程中功率端子与覆金属陶瓷基板焊接处所产生应力。本实用新型的功率端子采用内孔设有螺纹的圆柱体，由于功率端子没有弯折结构，因此使功率模块具有较低的电感，而能降低功率模块的寄生电感，而能进一步提高功率模块的功率密度及工作可靠性。本实用新型采用圆柱体的功率端子，因此能将功率模块高度控制的很低，加之功率模块不设有铜底板，能有效的降低功率模块的总高度及封装体积，实现功率模块的小型化。
【附图说明】
[0007]下面结合附图对本实用新型的实施例作进一步的详细描述。
[0008]图1是本实用新型一种无底板均压式功率模块的结构示意图。
[0009]图2是本实用新型一种无底板均压式功率模块的爆炸结构示意图。
[0010]图3是本实用新型一种无底板均压式功率模块的剖视结构示意图。
[0011 ]图4是本实用新型加强板的结构示意图。
[0012]图5是本实用新型盖板的结构示意图。
[0013]图6是本实用新型盖板安装有功率端子后的结构示意图。
[0014]图7是本实用新型功率端子的结构示意图。
[0015]其中:I一盖板，1-1 一功率端子孔，1-2—限位槽，1-3—控制端子孔，1_4一安装孔，1-5—套筒，1-6—通槽，2—功率端子，2-1—限位块，3—控制端子，4一外壳，5—T形衬套，6—加强板，6-1—第一通孔，6-2—上凸柱，6-3—第二通孔，7—弹簧，8—顶块，8-1—下凸柱，9一覆金属陶瓷基板，10—半导体芯片，11一硅凝胶层。
【具体实施方式】
[0016]见图1?3所示，本实用新型一种无底板均压式功率模块，包括外壳4及焊接在覆金属陶瓷基板9上的半导体芯片10以及功率端子2和控制端子3构成的电路，可将半导体芯片10以及功率端子2和控制端子3—次性焊接在覆金属陶瓷基板9上，该电路是本领域常规的半导体芯片10及器件连接在覆金属陶瓷基板9上构成半桥电路、斩波电路、H桥电路或全桥电路，能满足功率模块的不同功能要求。本实用新型可将覆金属陶瓷基板直接固定散热器上，由于覆金属陶瓷基板9下部不设有铜底板，因此功率模块具有较低的热阻，能降低功率模块输出功率的损耗，提高功率模块的稳定性和可靠性。
[0017]见图1?6所示，本实用新型覆金属陶瓷基板9上均布有多个用于支承弹簧7的顶块8，可将顶块8焊接在覆金属陶瓷基板9上，本实用新型各顶块8上设有对弹簧7进行限位的下凸柱8-1或下下凹槽，将多个弹簧7套装在对应的下凸柱8-1上或下凹槽内，在盖板I刀安装在外壳4时时通过盖板I压接在弹簧7上，而弹簧7的弹性力作用于顶块8上，继而作用在覆金属陶瓷基板9上，由于顶块8是均布在覆金属陶瓷基板9上，而弹簧7自身的特性而作用于覆金属陶瓷基板9上，始终保持覆金属陶瓷基板9与散热器紧密连接。