功率端子连接结构、模块及连接方法技术

本发明专利技术涉及功率端子安装连接技术领域，提供一种功率端子连接结构、模块及连接方法，其中，功率端子连接结构包括端子以及陶瓷基板；陶瓷基板覆铜设置，陶瓷基板具有供端子连接的连接面；端子具有焊接面，连接面与焊接面贴合式设置，连接面与焊接面通过激光焊接进行结合。本连接结构中的连接面与焊接面直接连接，避免了在两者之间引入其它的焊料焊层结构，免去或大量减少了接触界面之间的膨胀系数差值，确保连接面与焊接面之间的接触界面能够在承受持续的温度变化时，仍然有着较高的剪切强度，确保了陶瓷基板与端子之间的连接可靠性，具有连接质量高，连接稳定性较强的优点。连接稳定性较强的优点。连接稳定性较强的优点。

【技术实现步骤摘要】
功率端子连接结构、模块及连接方法


[0001]本专利技术涉及功率端子安装连接
，特别是涉及一种功率端子连接结构、模块及连接方法。

技术介绍

[0002]当前现有的功率模块，其端子普遍通过钎焊料钎焊在覆铜陶瓷基板上，钎焊料主要包括锡铅，锡铅银，锡银和锡银铜合金，它们的熔点范围在179
‑
221℃。由于材料热膨胀系数的差异，在模块使用的过程中，端子的温度变化会出现热应力，钎焊料在热应力反复作用下会产生塑性变形。
[0003]具体地，覆铜陶瓷基板和端子的焊接面上需要形成合金连接层，而中间的钎焊料与端子和陶瓷基板的两个接触面均有着较大的膨胀系数差值，高低温度变化时，会产生相互不匹配的热膨胀量，此时，两种材料之间的接触面将会出现应力变化机械疲劳的问题。

技术实现思路

[0004]基于此，有必要提供一种功率端子连接结构、模块及连接方法，具有连接质量高，连接稳定性较强的优点。
[0005]一种功率端子连接结构，包括端子以及陶瓷基板；所述陶瓷基板覆铜设置，所述陶瓷基板具有供所述端子连接的连接面；所述端子具有焊接面，所述连接面与所述焊接面贴合式设置，所述连接面与所述焊接面通过激光焊接进行结合。
[0006]与现有技术相对比，本连接结构中的连接面与焊接面直接连接，避免了在两者之间引入其它的焊料焊层结构，免去或大量减少了接触界面之间的膨胀系数差值，确保连接面与焊接面之间的接触界面能够在承受持续的温度变化时，仍然有着较高的剪切强度，大大减少因温度变化而产生的应力变化机械疲劳，确保了陶瓷基板与端子之间的连接可靠性，具有连接质量高，连接稳定性较强的优点。
[0007]在其中一个实施例中，所述连接面和/或所述焊接面包括焊接材料，所述焊接材料包括纯铜或铜合金。
[0008]在其中一个实施例中，所述焊接材料包括紫铜或无氧铜。
[0009]在其中一个实施例中，所述端子的厚度设置为0.3mm
‑
2mm。
[0010]在其中一个实施例中，所述端子镂空设置有多个结构特征。
[0011]在其中一个实施例中，所述结构特征呈腰型孔设置。
[0012]本申请还提供了一种功率模块，包括上述方案所述的功率端子连接结构。
[0013]在其中一个实施例中，所述功率模块还包括：芯片，所述芯片设置在所述陶瓷基板上，所述芯片与所述端子电气连接；散热板，所述散热板贴合式设置在所述陶瓷基板底部；以及
外壳，所述外壳罩设在所述陶瓷基板外，所述外壳与所述散热板贴合形成供所述陶瓷基板收纳安装的密闭空腔，所述端子的一端插入所述密闭空腔与所述陶瓷基板连接，所述端子的另一端伸出外壳并呈悬臂状设置。
[0014]在其中一个实施例中，所述密闭空腔内填充有凝胶。
[0015]本申请还提供了一种功率端子的连接方法，所述方法包括以下步骤：将陶瓷基板的连接面与端子的焊接面贴合连接，以得到待焊接的所述连接结构；将待焊接的所述连接结构移动至焊接工作区，并对所述连接面与所述焊接面进行预压紧；激光通过激光头对所述连接面与所述焊接面进行激光焊接，得到所述焊接连接结构。
[0016]在以往现有的锡膏焊接时，夹杂在端子与陶瓷基板之间的焊层，会因为工艺参数和材料原因存在空洞的问题，且在持续温度变化的冲击情况下，焊层空洞会持续变大，超声焊接(线性焊，扭矩焊)时会造成焊接部位接触界面存在边缘空洞或者中间区域空洞的情况，大大降低了载流截面积，导致连接结构的最终产品性能与设计计划性能相对比，会有较为明显的落差。反观本连接结构，激光焊接是将金属界面的金属进行融化，一定情况下确保焊接面没有焊缝或者焊缝极小，保证了良好电性能的机械连接。同时，激光焊接的激光头能够持续稳定地输出能量，从根本上保证了焊缝的高质量，产品的可重复性较好。另外，激光焊接中，激光头与产品是非接触式的焊接，给端子附近的电路设计和结构设计预留了更多的空间，设计具有更多灵活性。最后，激光焊接的是非接触式单点能量聚焦，对材料机械载荷较小，且激光焊接的速度较快，精度高，变形小。整体配合造就了端子与陶瓷基板的连接结构具有极高的连接稳定性。
附图说明
[0017]构成本申请的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0018]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]图1是本专利技术一实施例中连接结构的具体结构示意图；图2是本专利技术一实施例中结构特征的具体结构示意图；图3是本专利技术一实施例中连接面与焊接面的具体结构示意图；图4是本专利技术一实施例中功率模块的具体结构示意图；图5是本专利技术一实施例中连接结构的焊接原理示意图；图6是本专利技术一实施例中连续型焊接轨迹的原理示意图；图7是本专利技术一实施例中单点型焊接轨迹的原理示意图；图8是本专利技术一实施例中焊斑叠加型焊接轨迹的原理示意图。
[0020]附图标记说明：10、端子；101、焊接面；102、结构特征；20、陶瓷基板；201、连接面；30、芯片；40、散
热板；50、外壳；60、密闭空腔；70、夹具治具；80、激光头。
具体实施方式
[0021]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术。但是本专利技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似改进，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。
[0022]当前现有的功率模块，其端子普遍通过钎焊料钎焊在覆铜陶瓷基板上，由于材料热膨胀系数的差异，高低温度变化时，会产生相互不匹配的热膨胀量，此时，两种材料之间的接触面将会出现应力变化机械疲劳的问题。基于此，本申请提供一种功率端子连接结构、模块及连接方法，具有连接质量高，连接稳定性较强的优点，其具体方案如下：如图1、图2以及图3所示，本申请提供的一种功率端子10连接结构，包括端子10以及陶瓷基板20。其中，在该实施例中，陶瓷基板20为覆铜陶瓷基板，陶瓷基板20具有供端子10连接的连接面201。端子10具有焊接面101，连接面201与焊接面101贴合式设置，连接面201与焊接面101通过激光焊接进行结合。
[0023]需要说明的是，在该实施例中，连接面201与焊接面101整体为直接贴合式焊接连接，且焊接的方式为激光焊接，激光焊接是利用高能量密度的激光束作为热源的一种高效精密焊接方法。激光焊接是激光材料加工技术应用的重要方面之一。焊接过程属热传导型，即激光辐射加热工件表面，表面热量通过热传导向内部扩散，通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰值功率和重复频率等参数，使工件熔化，形成特定的熔池。由于其独特的优点，已成功应用于微、小型零本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种功率端子连接结构，其特征在于，包括端子以及陶瓷基板；所述陶瓷基板具有供所述端子连接的连接面；所述端子具有焊接面，所述连接面与所述焊接面贴合式设置，所述连接面与所述焊接面通过激光焊接进行结合。2.根据权利要求1所述的功率端子连接结构，其特征在于，所述连接面和/或所述焊接面包括焊接材料，所述焊接材料包括纯铜或铜合金。3.根据权利要求2所述的功率端子连接结构，其特征在于，所述焊接材料包括紫铜或无氧铜。4.根据权利要求1所述的功率端子连接结构，其特征在于，所述端子的厚度设置为0.3mm
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2mm。5.根据权利要求1所述的功率端子连接结构，其特征在于，所述端子镂空设置有多个结构特征。6.根据权利要求5所述的功率端子连接结构，其特征在于，所述结构特征呈腰型孔设置。7.一种功率模块，其特征在于，包括权利要求1
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6中任...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔晓，王咏，马文轩，许靖晗，朱贤龙，闫鹏修，
申请(专利权)人：广东芯聚能半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：