[发明专利]一种用于小型变频器的功率模块

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于小型变频器的可容纳多电路结构的功率模块，其输入和输出端子可通过钎焊与驱动板直接相连，并且根据电路结构的不同，选择相应数量的端子。

背景技术

小型变频器在纺织、造纸、水处理、中央空调、工厂自动化以及白色家电等领域有着广泛的应用，通常此类变频器的输入电压为单相120V或220V，以及三相380V等。其输出电流不超过100A。此类变频器输出通常采用IGBT功率模块。由于变频器在设计上要求结构简单、紧凑，因此通常采用集成度较高的IGBT模块，如单相全桥(H-桥)，三相全桥(六合一)，三相全桥加斩波器(七合一)，以及三相全桥加斩波器，再加输入整流桥(功率集成模块或PIM)。

小型变频器电路设计灵活多变，对功率模块而言，无论是MOSFET还是IGBT模块，为控制成本，需要一种在不改变模块安装尺寸的条件下，能够随设计需要而改变模块内部电路结构的模块平台。随着电路设计的改变，模块的输入和输出端子也必须相应改变。而且，针对同一种电路设计，当输出功率增加时，其电源端子和输出功率端子的尺寸也必须增加来满足输出电流的要求。中国专利200810022479.3发明了一种以螺栓/螺母固定功率端子，可以容纳多种电路结构的功率模块。它的输入信号端子和输出功率端子可以随电路结构的改变而增减。但由于仍采用了螺栓/螺母的固定方式，使控制/驱动板不能与模块的输入/输出端通过钎焊方式直接连接，不能满足小型变频器紧凑设计的要求。

为满足小型变频器发展的需求，美国专利US6828600B4发明了一种薄型功率模块。这种模块的特点是采用了以插槽方式，通过钎焊与驱动板直接相连的针形端子。该模块的插槽位于模块壳体的内壁，经一次注塑形成，是模块壳体的一部分。针形端子的应用，一方面极大地降低了模块的高度，提高了模块的功率密度；另一方面，它使模块与驱动/控制板之间不必再用母线连接，使变频器的设计变得更加紧凑。同时，与传统的使用螺栓/螺母固定功率端子的方式相比，针形端子的杂散电感更低，对简化变频器设计和提高可靠性都有帮助。

发明内容

本发明提供一种杂散电感更低、可靠性高，外接线简单的用于小型变频器的可容纳多电路结构的功率模块。

实现本发明目的的技术方案是：一种用于小型变频器的功率模块，包括盖板、底板、壳体和接线端子，所述壳体延底板的周边向上延伸，所述接线端子设在壳体的内侧，所述底板设有电路基板，电路基板上设有芯片，所述盖板从上方覆盖壳体内的空间，所述接线端子由针形主体和端子底部组成，针形主体和端子底部相互垂直，针形主体的横截面为矩形或圆形，端子底部为超声波键合平面；所述功率模块还包括至少一个端子支架，所述端子支架为长方体，并延高度方向设有若干上下贯通的与所述端子主体形状相应的插孔，若干插孔之间的水平距离相等，所述针形主体设置在插孔中，与插孔形成紧密配合；所述壳体至少有一边的内壁的左右两侧分别向内延伸出勾脚，两个勾脚形成卡槽，所述支架嵌入卡槽内；所述端子底面与电路基板键合；所述盖板上设有供所述接线端子穿过的缺口。

本发明通过二次注塑方式，将针形端子与模块壳体分离。针形端子首先被安装到端子支架上，并根据模块电路结构决定端子的数量、间距和位置。端子支架作为模块的组成部分，不是在壳体注塑中形成，而是由第二次单独注塑制成。端子支架可选用耐高温的工程塑料，如PBT，PPS等。针形端子的数量和位置，可根据模块的设计，预先安装在端子支架中，然后再嵌入模块壳体的内壁。端子底部落于底板上面，底面与底板紧密接触，为超声波键合提供压力支撑。针形端子安装进支架后，其底部必须保留足够的长度，以保证键合的顺利进行。

本发明中，支架嵌入模块壳体内壁后，与模块壳体形成一个整体。依照模块内部的电路结构，端子支架的数量可以调整，最多可以嵌入壳体的四周内壁。端子的位置可按驱动板的要求在一定范围内调整。端子之间的距离由绝缘注塑支架上插口间距决定。输入和输出端子可根据模块的电路结构与绝缘注塑支架预先装配后，再嵌入模块壳体，与芯片进行超声波键合。

作为本发明的进一步改进，所述端子支架的左右两端带有嵌槽，并与模块壳体两端内壁的卡槽形成紧密配合。

作为本发明的进一步改进，所述盖板四周边缘设有凹槽，端子不必穿过盖板，方便端子主体露出，也使盖板封装工艺得到简化。