CN102800833A - 功率模块电极端子及其焊接方法 - Google Patents

功率模块电极端子及其焊接方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102800833A
CN102800833A CN2012103150957A CN201210315095A CN102800833A CN 102800833 A CN102800833 A CN 102800833A CN 2012103150957 A CN2012103150957 A CN 2012103150957A CN 201210315095 A CN201210315095 A CN 201210315095A CN 102800833 A CN102800833 A CN 102800833A
Authority
CN
China
Prior art keywords
electrode terminal
transverse slat
end tab
arc transition
plate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2012103150957A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102800833B (zh
Inventor
张敏
麻长胜
郑军
姚玉双
王晓宝
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JIANGSU MACMIC TECHNOLOGY Co Ltd
Original Assignee
JIANGSU MACMIC TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by JIANGSU MACMIC TECHNOLOGY Co Ltd filed Critical JIANGSU MACMIC TECHNOLOGY Co Ltd
Priority to CN201210315095.7A priority Critical patent/CN102800833B/zh
Publication of CN102800833A publication Critical patent/CN102800833A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102800833B publication Critical patent/CN102800833B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Manufacturing Of Electrical Connectors (AREA)

Abstract

本发明涉及一种功率模块电极端子，包括一体的支座和引出板，引出板上设有通孔，支座包括横板和设置在横板两端或两侧并通过圆弧过渡的竖板，且竖板底部具有向外折弯的连接板，引出板底部通过圆弧过渡至横板上，横板上的中间槽口延伸至横板与引出板的圆弧过渡处，且引出板与横板的圆弧过渡处的两侧面分别有侧槽口。本发明结构合理,能有效释放电极端子打弯时其焊接处所引起的应力，提高使用寿命和焊接效率。

Description

功率模块电极端子及其焊接方法
技术领域
本发明涉及一种功率模块电极端子及其焊接方法，属于半导体功率模块技术领域。
背景技术
功率模块主要由半导体芯片如IGBT芯片、覆金属陶瓷基板（DBC）、铜底板、外壳、以及输入/输出电极端子及信号端子等构成，各电极端子通过焊接固定在覆金属陶瓷基板的金属层上，各电极端子另一端穿出外壳弯折后设置在外壳的上部，再通过紧固件安装接入外部电源和输出工作电源。目前功率模块的电极端子大都由槽形部分和引出部分构成，其槽形部分为立槽结构，其底部向内折弯并焊接在覆金属陶瓷基板的金属层上，一种结构其槽宽距离较小，因此在引出部分打弯时会造成焊接点应力过大。为此一些电极端子通过增加折弯部分的槽宽距离，以释放在引出部分打弯时，其底部焊接处所引起的应力。但该种电极端子结构仅能单方向的应力释放，不能满足日益发展的大功率模块。
而现有功率模块上的电极端子均通过焊料高温烧结在覆金属陶瓷基板的金属层上，而覆金属陶瓷基板是将金属箔在高温下直接键合到氧化铝(AL2Q3)或氮化铝(ALN)陶瓷基片表面，在焊接过程中，高温下会使覆金属陶瓷基板的金属层与电极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，因此经过一段时间后，最终会引起覆金属陶瓷基板的金属层与电极端子连接处脱落，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，电极端子采用焊料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电极端子表面要求较高，尤其覆金属陶瓷基板的铜箔与电极端子的铜之间还会存在热膨胀差别，故而使其焊接性能不高，而影响其导电性能。再则，电极端子是通过焊料高温烧结在覆金属陶瓷基板的金属层上时，焊接过程不仅需要焊料、助焊剂以及焊接时的保护性气体，而且高温烧结焊接工序时间长，尤其所产生的高温又易导致其他部位材料金属特性弱化，加上焊接过程中的焊料流淌以及阻焊油墨等因素，还会造成焊接面沾污的风险，由于焊接面不易控制，工艺操作复杂，焊接效率低。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构合理,能有效释放电极端子打弯时其焊接处所引起的应力，提高使用寿命和焊接效率的功率模块电极端子及其焊接方法。
本发明为达到上述目的的技术方案是：一种功率模块电极端子，其特征在于：所述电极端子包括一体的支座和引出板，引出板上设有通孔，支座包括横板和设置在横板两端或两侧并通过圆弧过渡的竖板，且竖板底部具有向外折弯的连接板，引出板底部通过圆弧过渡至横板上，横板上的中间槽口延伸至横板与引出板的圆弧过渡处，且引出板与横板的圆弧过渡处的两侧面分别有侧槽口。
本发明为达到上述目的功率模块电极端子的焊接方法，其特征在于：所述电极端子其支座上的连接板通过超声波压焊在覆金属陶瓷基板的金属层上。
本发明采用上述技术方案后具有以下优点：
1、本发明的电极端子包括支座和引出板，其支座又包括横板以及竖板和连接板，由于引出板与横板之间通过圆弧过渡，竖板的两端也分别与横板及连接板采用圆弧过渡，故而可减少引出板折弯时的对焊接部分造成的应力，由于连接板位于竖板的外侧，便于进行超声压焊。本发明在横板上设有中间槽口，加之在引出板与横板的圆弧过渡处的两侧面分别设有侧槽口，通过各槽口使焊接部位的应力能更早的开始分散和释放，故能提高电极端子在各方向即X轴、Y轴以及Z轴的应力释放能力，优化电极端子的应力释放结构，不仅可实现超声波焊接工艺，而且也提高了焊接可靠性，在功率模块循环使用过程中，能有效地减少焊接疲劳现象，提高了整体功率器件的寿命。
2、本发明的电极端子采用超声压焊在覆金属陶瓷基板的金属层上，取代传统的焊料焊接的技术，因此电极端子上的铜与覆金属陶瓷基板上的箔间铜之间不存在热膨胀的差别，使焊接的可靠性提高，经过300次温度循环试验，电极端子拉力前后基本无变化。同时本发明采用超声波压焊技术，使其连接点的导电性好，电阻系数极低或近乎零。
3、本发明通过超声压焊技术将电极端子通过连接板与覆金属陶瓷板的金属层连接，对覆金属陶瓷板的金属层表面以及电极端子表面要求较低，当两者表面氧化或电镀其他金属均可实现焊接。
4、本发明电极端子采用超声压焊在覆金属陶瓷基板，较传统焊接工艺，焊接过程不需要焊料、助焊剂和焊接时的保护性气体，工业化作业大大简化，降低了产品资源投入，提高了焊接效率，本发明不需要进行高温烧结，焊接过程中不会产生火花，材料间不产生高温，不会因高温导致其他部位材料金属特性弱化，同时也避免传统焊料焊接工艺中，焊料流淌，阻焊油墨等因素对器件表面的沾污风险，使得焊接处的电气连接面积节约一半以上，焊接面的控制简化。
附图说明
下面结合附图对本发明的实施例作进一步的详细描述。
图1是本发明电极端子的结构示意图之一。
图2是本发明电极端子的结构示意图之二。
图3是本发明电极端子经超声波焊压在覆金属陶瓷基板上的结构示意图。
图4是本发明电极端子打弯后的结构示意图。
其中：1-连接板，2-竖板，3-横板，4-引出板，5-折弯槽口，6-通孔，7-中间槽口，8-侧槽口，9-底板，10-覆金属陶瓷基板，11外壳，11-1-电极座。
具体实施方式
见图1、2所示，本发明的功率模块电极端子，包括一体的支座和引出板4，引出板4上设有通孔6，引出板4位于折弯部位设有至少一个槽口，方便引出板4的折弯，见图3、4所示，本发明的电极端子的支座压焊在覆金属陶瓷基板10的金属层上，覆金属陶瓷基板10固定在底板9上，该底板9采用铜底板并与散热器连接，将功率模块工作时的热量强制散出，本发明的电极端子的引出板4穿出外壳11并弯折后覆在外壳11顶部，并设置在电极座11-1上，引出板4位于折弯部位设有至少一个折弯槽口5，见图1所示，可采用两个折弯槽口5，在保持电极端子机械强度下，便于引出板4的折弯，引出板4上的通孔6与电极座11-1上的螺纹孔对应，通过紧固件使电极端子的输入侧与直流电连接，同时通过紧固件使电极端子的输出侧与外部设备连接，实现功率模块的输入和输出。
见图1所示，本发明的支座包括横板3和设置在横板3两端并通过圆弧过渡的竖板2，竖板2底部具有向外折弯的连接板1，连接板1设置在竖板2的侧部。见图2所示，本发明的支座包括横板3和设置在横板3两侧并通过圆弧过渡的竖板2，且竖板2底部具有向外折弯的连接板1，该连接板1设置在竖板2的前部或后部，通过连接板1与覆金属陶瓷基板10的金属层压焊后实现连接。
见图1～4所示，本发明电极端子的引出板4底部通过圆弧过渡至横板3上，横板3上的中间槽口7延伸至横板3与引出板4的圆弧过渡处，该中间槽口7的顶部超过圆弧过渡的切点，且中间槽口7的顶部与圆弧过渡的切点之间的距离在2~10mm，如该距离可在5mm或8mm等，而引出板4与横板3的圆弧过渡处的两侧面分别有侧槽口8，可通过各圆弧过渡处以及中间槽口7和侧槽口8对应力进行释放和分散。见图1所示，当电极端子承受X方向所产生的应力时，可横板3与两竖板2的圆弧过渡处以及设置在横板3上的中间槽口7和侧槽口8对应力进行处释放和分散；而当电极端子承受Y方向所产生的应力时，可由横板3与引出板4的圆弧过渡处以及横板3上的中间槽口7和两个侧槽口8对应力进行释放和分散；当电极端子承受Z方向的应力，可通过竖板2与横板3及连接板1之间圆弧过渡处以及横板3上的中间槽口7和两个侧槽口8对应力进行释放和分散，见图2所示，可通过竖板2与横板3及连接板1之间圆弧过渡处、横板3与引出板4的圆弧过渡处以及横板3上的中间槽口7和两个侧槽口8对应力进行释放和分散，由于增加了电极端子在多个方向的应力释放能力，提高了电极端子压焊可靠性。
见图3所示，本发明的支座上的连接板1通过超声波压焊在覆金属陶瓷基板10的金属层上。当进行超声波压焊时，将覆金属陶瓷基板10及芯片焊接的底板9上，底板9固定在底座上，底座上方设有支架用于支承电极端子，将电极端子的连接板1对应于覆金属陶瓷基板10上指定位置，超声键合时，先通过自动定位***对准电极端子的连接板1与键合头的位置，键合头压住电极端子需焊接的连接板1，使键合头上的菱形尖压住连接板1，并施加横向超声波，使电极端子的连接板1与覆金属陶瓷基板10的铜金属层间发生摩擦，形成紧密接触，依靠原子间引力，实现超声键合，将一个连接板1经超声波压焊在覆金属陶瓷基板10的金属层上，完成键合后，键合头抬起、归位，并重复进行电极端子的另一连接板1的超声波压焊，以此循环。

Claims (5)

1.一种功率模块电极端子，其特征在于：所述电极端子包括一体的支座和引出板（4），引出板（4）上设有通孔（6），支座包括横板（3）和设置在横板（3）两端或两侧并通过圆弧过渡的竖板（2），且竖板（2）底部具有向外折弯的连接板（1），引出板（4）底部通过圆弧过渡至横板（3）上，横板（3）上的中间槽口（7）延伸至横板（3）与引出板（4）的圆弧过渡处，且引出板（4）与横板（3）的圆弧过渡处的两侧面分别有侧槽口（8）。
2.根据权利要求1所述的功率模块电极端子，其特征在于：所述中间槽口（7）的顶部超过圆弧过渡的切点，且中间槽口（7）的顶部与圆弧过渡的切点之间的距离在2~10mm。
3.根据权利要求1所述的功率模块电极端子，其特征在于：所述连接板（1）设置在竖板（2）的侧部或前部或后部。
4.根据权利要求1所述的功率模块电极端子，其特征在于：所述引出板（4）位于折弯部位设有至少一个折弯槽口（5）。
5.根据权利要求1功率模块电极端子的焊接方法，其特征在于：所述电极端子其支座上的连接板（1）通过超声波压焊在覆金属陶瓷基板（10）的金属层上。
CN201210315095.7A 2012-08-31 2012-08-31 功率模块电极端子及其焊接方法 Active CN102800833B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210315095.7A CN102800833B (zh) 2012-08-31 2012-08-31 功率模块电极端子及其焊接方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210315095.7A CN102800833B (zh) 2012-08-31 2012-08-31 功率模块电极端子及其焊接方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102800833A true CN102800833A (zh) 2012-11-28
CN102800833B CN102800833B (zh) 2015-03-18

Family

ID=47199866

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210315095.7A Active CN102800833B (zh) 2012-08-31 2012-08-31 功率模块电极端子及其焊接方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102800833B (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103165658A (zh) * 2013-03-18 2013-06-19 永济新时速电机电器有限责任公司 一种igbt弹性主电极
CN103811441A (zh) * 2014-02-26 2014-05-21 西安永电电气有限责任公司 平板型压接igbt模块用接触式电极结构
CN104064722A (zh) * 2013-03-22 2014-09-24 株式会社东芝 汇流条、电子器件以及电子器件的制造方法
CN105405820A (zh) * 2015-12-14 2016-03-16 北京晶川电子技术发展有限责任公司 一种功率模块及其封装方法
CN105531068A (zh) * 2013-09-17 2016-04-27 Abb技术有限公司 带有颗粒捕集的用于超声波焊接的方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11126842A (ja) * 1997-10-22 1999-05-11 Toshiba Corp 半導体装置
CN101453159A (zh) * 2008-12-26 2009-06-10 南京银茂微电子制造有限公司 具有嵌入式功率端子的功率模块
CN102024803A (zh) * 2009-09-18 2011-04-20 株式会社东芝 功率模块
CN201927602U (zh) * 2010-11-11 2011-08-10 嘉兴斯达微电子有限公司 一种包含特殊功率端子的功率模块
CN202034367U (zh) * 2011-03-04 2011-11-09 南京银茂微电子制造有限公司 一种无焊接端子的功率模块
CN202796921U (zh) * 2012-08-31 2013-03-13 江苏宏微科技股份有限公司 功率模块电极端子

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11126842A (ja) * 1997-10-22 1999-05-11 Toshiba Corp 半導体装置
CN101453159A (zh) * 2008-12-26 2009-06-10 南京银茂微电子制造有限公司 具有嵌入式功率端子的功率模块
CN102024803A (zh) * 2009-09-18 2011-04-20 株式会社东芝 功率模块
CN201927602U (zh) * 2010-11-11 2011-08-10 嘉兴斯达微电子有限公司 一种包含特殊功率端子的功率模块
CN202034367U (zh) * 2011-03-04 2011-11-09 南京银茂微电子制造有限公司 一种无焊接端子的功率模块
CN202796921U (zh) * 2012-08-31 2013-03-13 江苏宏微科技股份有限公司 功率模块电极端子

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103165658A (zh) * 2013-03-18 2013-06-19 永济新时速电机电器有限责任公司 一种igbt弹性主电极
CN104064722A (zh) * 2013-03-22 2014-09-24 株式会社东芝 汇流条、电子器件以及电子器件的制造方法
CN105531068A (zh) * 2013-09-17 2016-04-27 Abb技术有限公司 带有颗粒捕集的用于超声波焊接的方法
CN103811441A (zh) * 2014-02-26 2014-05-21 西安永电电气有限责任公司 平板型压接igbt模块用接触式电极结构
CN105405820A (zh) * 2015-12-14 2016-03-16 北京晶川电子技术发展有限责任公司 一种功率模块及其封装方法
CN105405820B (zh) * 2015-12-14 2018-06-26 北京晶川电子技术发展有限责任公司 一种功率模块及其封装方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN102800833B (zh) 2015-03-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102800833A (zh) 功率模块电极端子及其焊接方法
CN102446880B (zh) 包括插件的半导体模块和用于生产包括插件的半导体模块的方法
CN101304010A (zh) 一种薄型功率模块
CN205428913U (zh) 一种功率半导体模块
CN202796921U (zh) 功率模块电极端子
CN102054826B (zh) 一种新型无底板功率模块
CN205611056U (zh) 一种热电分离复合金属线路板
US10121763B2 (en) Clip and related methods
CN203192861U (zh) 铝基板及使用该铝基板的led光源
CN103066042B (zh) 功率模块电极端子的连接结构
CN106898590A (zh) 功率半导体装置及其制造方法
CN205692856U (zh) 倒装透镜式金属基板led封装结构
CN201986264U (zh) 一种低热阻射频功放复合基板
CN210897260U (zh) 新型封装的分立器件
CN103078477B (zh) 智能功率模块端子的连接结构
CN203288622U (zh) 一种盒体结构改进的光伏接线盒
CN202585405U (zh) 三相整流模块
CN105338734B (zh) 陶瓷基板电路板及其制造方法
CN101399243B (zh) 半导体封装及半导体封装的制造方法
CN202042476U (zh) 器件封装结构
JP2015185731A (ja) 太陽電池モジュール及びその製造方法
CN105428514A (zh) 一种集成led光源导热结构及其实现方法
CN211759056U (zh) 一种加锡热压焊头
CN201146251Y (zh) 一种铜铝异型并沟线夹
CN212750867U (zh) 一种双面散热封装器件

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant