一种车用级紧凑型水冷功率模块制造技术

一种车用级紧凑型水冷功率模块，包括绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分、绝缘基板、功率端子、信号端子、铝线、塑料外壳、硅凝胶、热敏电阻、功率基板；所述芯片部分以及信号端子通过锡焊焊接在绝缘基板导电铜层上；功率端子通过超声波焊接在绝缘基板导电铜层上；各绝缘栅双极型晶体管以及二极管之间、各芯片部分与绝缘基板相应的导电层之间均通过铝线键合进行电气连接；安装在塑料外壳中的芯片部分、绝缘基板、功率端子、信号端子、铝线、热敏电阻的上面均覆盖有用于提高各原件之间耐压绝缘的硅凝胶；它具有能提高功率端子抗击热应力和外部安装应力，提高功率端子整体牢固性，提高功率端子以及信号端子和绝缘基板连接的可靠性等特点。

【技术实现步骤摘要】
一种车用级紧凑型水冷功率模块
本专利技术涉及的是一种新型车用级紧凑型水冷功率模块，属于电力电子学领域。
技术介绍
目前绝缘栅双极型晶体管（IGBT）模块在变频器，逆变焊机，感应加热，轨道交通以及风能，太阳能发电，新能源汽车等领域的应用越来越广泛，特别是车用功率模块，对结构和电路的可靠性与集成度要求更高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种能提高功率端子抗击热应力和外部安装应力，提高功率端子整体牢固性，提高功率端子以及信号端子和绝缘基板（DBC）连接的可靠性，在保证电流等级的前提下进一步缩减模块体积，提高模块集成度的车用级紧凑型水冷功率模块。本专利技术的目的是通过如下技术方案来完成的，一种车用级紧凑型水冷功率模块，包括绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分、绝缘基板、功率端子、信号端子、铝线、塑料外壳、硅凝胶、热敏电阻、功率基板；所述绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分以及信号端子通过锡焊焊接在绝缘基板导电铜层上；功率端子通过超声波焊接在绝缘基板导电铜层上；各包括绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分之间、各绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分与绝缘基板相应的导电层之间均通过铝线键合进行电气连接；安装在塑料外壳中的绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分、绝缘基板、功率端子、信号端子、铝线、热敏电阻的上面均覆盖有用于提高各原件之间耐压绝缘的硅凝胶。作为优选：所述的功率端子通过注塑镶件工艺被塑料外壳注塑包裹，功率端子与外部电路连接部分架空并布置于模块两侧；所述的信号端子分布于绝缘基板上方区域；所述的功率基板为铜基板，表层裸铜或者电镀金、镍或锡可焊接金属材料之一，其上设置有用于风冷或者水冷的散热针或者散热片；所述的铝线采用纯铝或铝合金材料，通过超声波方式被键合连接于包括绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分和绝缘基板；所述的绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分和绝缘基板通过焊接方式连接，所述的焊接采用SnPb,SnAg,SnAgCu,PbSnAg等含Sn焊接材料之一，焊接最高温度控制在100°到400°之间。作为优选：所述的功率基板通过密封胶粘接及螺丝连接固定安装在塑料外壳内，信号端子由信号针与底座组成，通过插接方式组合在一起；信号针与底座采用纯铜或者铜合金材料，表层裸铜或者电镀金、镍或锡可焊接金属材料之一；所述的功率端子也采用纯铜或者铜合金材料，表层裸铜或者电镀金、镍或锡可焊接金属材料之一；塑料外壳采用PBT、PPS或尼龙塑料等耐高温，绝缘性能良好的塑料。作为优选：功率端子与绝缘基板通过超声波焊接连接；所述的信号端子与绝缘基板通过焊接方式连接，所述的焊接采用SnPb,SnAg,SnAgCu,PbSnAg含Sn焊接材料之一，焊接最高温度控制在100°到400°之间。所述的绝缘基板与热敏电阻通过焊接方式连接，所述的焊接采用SnPb,SnAg,SnAgCu,PbSnAg含Sn焊接材料之一，焊接最高温度控制在100°到400°之间。本专利技术通过注塑外壳局部注塑包裹功率端子，提高功率端子抗击热应力和外部安装引力，提高功率端子整体牢固性。通过功率端子以及信号端子和绝缘基板（DBC）直接超声波焊接的方法，消除传统工艺端子焊接的疲劳缺陷，提高功率端子以及信号端子和绝缘基板（DBC）连接的可靠性，制造高可靠绝缘栅双极型晶体管模块；同时通过信号端子直接焊接与绝缘基板（DBC）相应的导电层之上，在保证电流等级的前提下进一步缩减模块体积，提高模块集成度。附图说明图1为本专利技术所述车用级功率模块的电路结构示意图。图2为本专利技术所述车用级功率模块示意图。图3是图2的侧向结构示意图。图4为本专利技术所述车用级功率模块A处局部放大示意图。图5为本专利技术所述车用级功率模功率基板示意图。图6为本专利技术车用级功率模内部布局示意图。具体实施方式下面结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明。图1-6所示，本专利技术所述的一种车用级紧凑型水冷功率模块，包括绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分3、绝缘基板2、功率端子5、信号端子7、铝线6、塑料外壳8、硅凝胶4、热敏电阻9、功率基板1；所述绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分3以及信号端子7通过锡焊焊接在绝缘基板2导电铜层上；功率端子5通过超声波焊接在绝缘基板2导电铜层上；各绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分3之间、各绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分3与绝缘基板2相应的导电层之间均通过铝线6键合进行电气连接；安装在塑料外壳8中的绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分3、绝缘基板2、功率端子5、信号端子7、铝线8、热敏电阻9的上面均覆盖有用于提高各原件之间耐压绝缘的硅凝胶4。图中所示，所述的功率端子5通过注塑镶件工艺被塑料外壳8注塑包裹，功率端子5与外部电路连接部分架空并布置于模块两侧；所述的信号端子分布于绝缘基板2上方区域；所述的功率基板为铜基板，其上设置有用于风冷或者水冷的散热针或者散热片；所述的铝线8采用纯铝或铝合金材料，通过超声波方式被键合连接于绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分3和绝缘基板2；所述的绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分3和绝缘基板2通过焊接方式连接，所述的焊接采用SnPb,SnAg,SnAgCu,PbSnAg含Sn焊接材料之一，焊接最高温度控制在100°到400°之间。本专利技术所述的功率基板1通过密封胶粘接及螺丝连接固定安装在塑料外壳8内，信号端子7由信号针与底座组成，通过插接方式组合在一起；信号针与底座采用纯铜或者铜合金材料，表层裸铜或者电镀金、镍或锡可焊接金属材料之一；所述的功率端子5也采用纯铜或者铜合金材料，表层裸铜或者电镀金、镍或锡可焊接金属材料之一；塑料外壳8采用PBT、PPS或尼龙塑料等耐高温，绝缘性能良好的塑料。本专利技术所述的功率端子5与绝缘基板2通过超声波焊接方式连接；所述的信号端子7与绝缘基板2通过焊接方式连接，所述的焊接采用SnPb,SnAg,SnAgCu,PbSnAg含Sn焊接材料之一，焊接最高温度控制在100°到400°之间。所述的绝缘基板2与热敏电阻9通过焊接方式连接，所述的焊接采用SnPb,SnAg,SnAgCu,PbSnAg含Sn焊接材料之一，焊接最高温度控制在100°到400°之间。本专利技术所述的芯片之间、芯片与绝缘基板（DBC）相应的导电层之间相应的引出处之间通过铝线键合来实现电气连接，功率端子、信号端子与绝缘基板（DBC）相应的导电层之间通过超声波焊接或回流焊接，构成如图1电路结构，实现电路逆变功能。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种车用级紧凑型水冷功率模块，包括绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分（3）、绝缘基板（2）、功率端子（5）、信号端子（7）、铝线（6）、塑料外壳（8）、硅凝胶（4）、热敏电阻（9）、功率基板（1）；其特征在于所述绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分（3）以及信号端子（7）通过锡焊焊接在绝缘基板（2）导电铜层上；功率端子（5）通过超声波焊接在绝缘基板（2）导电铜层上；各绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分（3）之间、各绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分（3）与绝缘基板（2）相应的导电层之间均通过铝线（6）键合进行电气连接；安装在塑料外壳（8）中的绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分（3）、绝缘基板（2）、功率端子（5）、信号端子（7）、铝线（8）、热敏电阻（9）的上面均覆盖有用于提高各原件之间耐压绝缘的硅凝胶（4）。

【技术特征摘要】
1.一种车用级紧凑型水冷功率模块，包括绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分（3）、绝缘基板（2）、功率端子（5）、信号端子（7）、铝线（6）、塑料外壳（8）、硅凝胶（4）、热敏电阻（9）、功率基板（1）；其特征在于所述绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分（3）以及信号端子（7）通过锡焊焊接在绝缘基板（2）导电铜层上；功率端子（5）通过超声波焊接在绝缘基板（2）导电铜层上；各绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分（3）之间、各绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分（3）与绝缘基板（2）相应的导电层之间均通过铝线（6）键合进行电气连接；安装在塑料外壳（8）中的绝缘栅双极型晶体管以及二极管的芯片部分（3）、绝缘基板（2）、功率端子（5）、信号端子（7）、铝线（8）、热敏电阻（9）的上面均覆盖有用于提高各原件之间耐压绝缘的硅凝胶（4）。2.根据权利要求1所述的车用级紧凑型水冷功率模块，其特征在于所述的功率端子（5）通过注塑镶件工艺被塑料外壳（8）注塑包裹，功率端子（5）与外部电路连接部分架空并布置于模块两侧；所述的信号端子分布于绝缘基板（2）上方区域；所述的功率基板（1）为铜基板，其上设置有用于风冷或者水冷的散热针或者散热片；所述的铝线（8）采用纯铝或铝合金材料，通过超声波方式被键合连接于绝缘栅双极型晶体管以及二...

【专利技术属性】
技术研发人员：言锦春，
申请(专利权)人：上海道之科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31