[发明专利]免焊接端子的功率模块

说明书

技术领域

本发明涉及一种免焊接端子的功率模块，属于功率模块制造技术领域。

背景技术

功率模块广泛应用于交流电机变频调速和直流电机斩波调速以及各种高性能电源，如UPS、感应加热、电焊机、有源补偿、DC-DC等以及工业电气自动化等领域，有着广阔的市场。传统功率半导体模块主要包括外壳、主电路板和驱动电路板，MOSFET或IGBT芯片以及二极管芯片被集成并被焊接于或被粘贴于覆金属陶瓷基板的金属层上，而电极端子和信号端子也焊接在覆金属陶瓷基板并构成主电路板，焊接有集成电路芯片及各器件的印刷电路板构成驱动电路板，为减小功率模块的体积，将驱动电路板通过螺钉安装外壳上，各信号端子需穿出外壳盖板上的端子孔和驱动电路板上的端子孔，再通过焊料将信号端子与驱动电路板连接，通过电极端子和信号端子实现与功率半导体模块与外部电路的连接以及信号的输入输出。

在安装过程中需要将焊接有各端子的主电路板安装在外壳上，外壳上安装有盖板，各端子穿出盖板上的端子孔，为了使盖板能对端子进行限位，其端子孔与端子之间的间隙较小，但由于外壳通常采用绝缘塑料注塑而成，由于外壳壁厚不一致，会导致盖板安装后会产生变形进而影响各端子的安装效率和装配质量。再则，由于端子还需要穿出驱动电路板上的端子孔，而端子中上部均为针状结构或板状结构，尤其是针状的端子强度不高，在安装过程中很容易使端子受到外力后产生变形，甚至在焊接过程中也会产生变形，当端子变形过大又会产生失效，不仅影响装配效率和安装质量，而且也影响半导体模块的使用寿命。另外，现有各端子均焊接在驱动电路板上，造成功率模块维修不便。

还有，目前功率模块上的端子大都通过焊料高温烧结在覆金属陶瓷基板的金属层上，在焊接过程中，高温下会使覆金属陶瓷基板的金属层与端子在焊料层处产生焊接应力，而功率模块的工作环境是在-40℃至125℃进行循环，因此经过一段时间工作后，最终会引起覆金属陶瓷基板的金属层与信号端子连接处脱落，而产生焊接疲劳现象，从而影响到整体功率器件的寿命。其次，信号端子通过连接面焊接在覆金属陶瓷基板的金属层上，不仅对覆金属陶瓷基板的金属层表面及信号端子表面要求较高，尤其覆金属陶瓷基板的金属层即铜箔与信号端子的铜材之间还会存在热膨胀差别，焊接性能不高，而影响导其电性，同时焊接过程不仅需要焊料、助焊剂以及焊接时的保护性气体，不仅高温烧结焊接工序时间长，而所产生的高温又易导致其他部位材料金属特性弱化，加之焊接过程中的焊料流淌以及阻焊油墨等因素，又会造成焊接面沾污的风险，存在着焊接面不易控制，工艺操作复杂，焊接效率低的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构合理，端子无需焊接，装配后各端子能与覆金属陶瓷基板可靠连接，工艺性好，安装方便的免焊接端子的功率模块。

本发明为达到上述目的的技术方案是：一种免焊接端子的功率模块，包括外壳、复数个端子、连接在外壳底部的覆金属陶瓷基以及安装在外壳上的盖板，其特征在于：所述端子包括上部具有弹性的连接部分和带有轴肩的主体部分，端子的底面为齿形底面；所述外壳上设有对各端子主体部分进行导向的插孔，各插孔顶部具有与各端子轴肩对应的沉台，各端子设置在外壳各自对应的插孔内，且端子的轴肩设置在沉台上，弹性绝缘压垫设置在外壳上部，盖板卡接安装在外壳上并压接在弹性绝缘压垫上，各端子穿过弹性绝缘压垫上各自对应的端子孔及盖板上各自对应的端子孔，弹性绝缘压垫压在各端子的轴肩处，将端子底部的齿形底面压接在覆金属陶瓷基板上，各端子的连接部分与驱动电路板的端子孔弹性相接。