CN221668827U - 低压功率模块及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请实施例涉及模块封装技术领域，公开了一种低压功率模块及电子设备。其中的低压功率模块包括基板、芯片、第一类引脚、第二类引脚及塑封体。基板包括相对设置的第一表面与第二表面，第一表面具有金属线路层，第一表面包括相对设置的第一边缘与第二边缘。芯片设置在第一表面上，并与金属线路层电连接。第一类引脚沿第一边缘分布，第一类引脚的一端设置在第一表面上。第二类引脚沿第二边缘分布，第二类引脚的一端设置在第一表面上。塑封体环绕基板设置并将芯片、部分第一类引脚以及部分第二类引脚包裹在内。本申请实施例提供的低压功率模块及电子设备，能够避免不同信号之间的相互影响，改善功率模块的性能。

Description

低压功率模块及电子设备

技术领域

本申请实施例涉及模块封装技术领域，特别涉及一种低压功率模块及电子设备。

背景技术

随着电子集成技术的不断发展，电路板上集成的电子零部件越来越多。通过将不同的电子零部件集成在同一电路中，可以实现特定电气功能。而为了减少对电子设备中空间的占用，这些集成在一起的电子零部件也在朝着越来越小型的模块化发展。模块化设计不仅有利于安装，同时能够降低使用成本。

功率模块是功率器件采用一定的封装形式形成，通过将功率器件封装起来，可以在功率器件周围起到保护作用。但是，封装后的功率器件由于设计原因，会导致不同信号之间产生相互影响，影响功率模块的性能。因此，如何避免不同信号之间的相互影响，改善功率模块的性能，是一个重要的问题。

实用新型内容

本申请实施方式的目的在于提供一种低压功率模块及电子设备，能够避免不同信号之间的相互影响，改善功率模块的性能。

为解决上述技术问题，本申请的实施方式提供了一种低压功率模块，低压功率模块包括基板、芯片、第一类引脚、第二类引脚及塑封体。基板包括相对设置的第一表面与第二表面，第一表面具有金属线路层，第一表面包括相对设置的第一边缘与第二边缘。芯片设置在第一表面上，并与金属线路层电连接。第一类引脚沿第一边缘分布，第一类引脚的一端设置在第一表面上。第二类引脚沿第二边缘分布，第二类引脚的一端设置在第一表面上。塑封体环绕基板设置并将芯片、部分第一类引脚以及部分第二类引脚包裹在内。

本申请的实施方式还提供了一种电子设备，电子设备包括上述的低压功率模块。

本申请的实施方式提供的低压功率模块及电子设备，两类不同的引脚分布在基板两侧。即将功率端引脚与信号端引脚分布在基板的相对两侧，也即分离在封装体的两侧，有利于减少功率信号与控制信息之间的相互干扰。同时，功率引脚同侧封装，有利于低压功率模块内部布局，改善低压功率模块的性能。从而能够避免不同信号之间的相互影响，改善低压功率模块的性能。

在一些实施方式中，相邻两个第一类引脚和/或相邻两个第二类引脚之间的距离大于或等于1毫米且小于或等于2毫米。

在一些实施方式中，第一类引脚和/或第二类引脚的宽度大于或等于2毫米且小于或等于6毫米。

在一些实施方式中，第一类引脚和/或第二类引脚中保持同电位的引脚数量不超过2个。

在一些实施方式中，用作DC端子的部分第一类引脚彼此相邻地设置在第一边缘处。

在一些实施方式中，第二类引脚中包括NTC用引脚。

在一些实施方式中，第一类引脚与第二类引脚均包括位于塑封体内的第一段，以及自第一段末端引出塑封体的第二段，第二段引出塑封体后朝远离基板的方向延伸并弯折形成用于焊接的第三段，第三段于塑封体边缘处的缺口内延伸。

在一些实施方式中，基板包括绝缘陶瓷板，以及贴合在绝缘陶瓷板相对两侧的第一金属板与第二金属板，第一表面为第一金属板背离绝缘陶瓷板的表面，第二表面为第二金属板背离绝缘陶瓷板的表面，第二表面露出塑封体表面。

在一些实施方式中，芯片为IGBT器件、MOSFET器件或者SiC器件。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是本申请一些实施例提供的低压功率模块的俯视结构示意图；

图2是本申请一些实施例提供的低压功率模块的透视结构示意图；

图3是本申请一些实施例提供的另一种低压功率模块的俯视结构示意图；

图4是本申请一些实施例提供的另一种低压功率模块的透视结构示意图；

图5是本申请一些实施例提供的又一种低压功率模块的俯视结构示意图；

图6是本申请一些实施例提供的又一种低压功率模块的俯视结构示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本申请各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。以下各个实施例的划分是为了描述方便，不应对本申请的具体实现方式构成任何限定，各个实施例在不矛盾的前提下可以相互结合相互引用。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

在本申请实施例的描述中，技术术语“第一”“第二”等仅用于区别不同对象，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量、特定顺序或主次关系。在本申请实施例的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请实施例的描述中，术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本申请实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，技术术语“安装”“相连”“连接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；也可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。

在新能源领域，如中小功率光伏逆变器、储能系统与车载充电器(OBC，On-BoardCharger)等，其功率变换器之功率器件通过一定形式进行封装。封装后形成的低压功率模块通过引脚与外部器件或者外部电路实现电路连通，引脚在模块的端子间传递信号。这些引脚中包括功率引脚与控制引脚，其中，功率引脚从封装体的多侧引出，部分功率引脚与控制引脚同侧邻近封装，会容易导致功率信号对控制信号造成EMI(ElectromagneticInterference，电磁干扰)影响，会影响控制板的布局走线。另外，功率引脚异侧封装时，不利于低压功率模块内部布局，会导致低压功率模块杂散电感增加。

为了避免不同信号之间的相互影响，改善低压功率模块的性能，本申请一些实施例提供了一种低压功率模块。低压功率模块中的功率端引脚与信号端引脚分离在封装体的两侧，有利于减少功率信号与控制信息之间的相互干扰。同时，功率引脚同侧封装，有利于低压功率模块内部布局，改善低压功率模块的性能。

下面结合图1至图6，说明本申请一些实施例提供的低压功率模块。

如图1至图6所示，本申请一些实施例提供的低压功率模块，低压功率模块包括基板11、芯片12、第一类引脚13、第二类引脚14及塑封体15。基板11包括相对设置的第一表面111与第二表面112，第一表面111具有金属线路层，第一表面111包括相对设置的第一边缘1111与第二边缘1112。芯片12设置在第一表面111上，并与金属线路层电连接。第一类引脚13沿第一边缘1111分布，第一类引脚13的一端设置在第一表面111上。第二类引脚14沿第二边缘1112分布，第二类引脚14的一端设置在第一表面111上。塑封体15环绕基板11设置并将芯片12、部分第一类引脚13以及部分第二类引脚14包裹在内。

基板11可为DBC(Direct Bonded Copper，直接敷铜)、DBA(Direct BondedAluminum，直接敷铝)、AMB(Active Metal Brazing，活性金属钎焊)等具有绝缘、散热与图形化线路层的功能基板11，上下层金属可使用铜、铝金属，绝缘层可使用陶瓷，陶瓷可使用氧化铝、添加氧化锆的增韧型氧化铝、氮化铝与氮化硅等。

芯片12可以为驱动芯片12或者控制芯片12，引脚用于实现功率模块与外部电子零部件的电连接。引脚与芯片12可以经由钎焊回流工艺(或烧结工艺)与覆铜陶瓷基板11的线路层结合，即引脚与芯片12可以经由焊料与基板11的线路层结合。

第一类引脚13与第二类引脚14中的一者为功率引脚，另一者为信号引脚。两类不同的引脚分布在基板11的第一表面111的不同边缘处。也就是说，第一类引脚13分布在基板11一侧，第二类引脚14分布在基板11另一侧。

塑封体15限定了整个功率模块的主要外观，可以采用环氧树脂以注塑方式形成。塑封体15可以对内部的芯片12起到保护作用，提高功率模块的使用寿命。

本申请一些实施例提供的低压功率模块，两类不同的引脚分布在基板11两侧。即将功率端引脚与信号端引脚分布在基板11的相对两侧，也即分离在封装体的两侧，有利于减少功率信号与控制信息之间的相互干扰。同时，功率引脚同侧封装，有利于低压功率模块内部布局，改善低压功率模块的性能。从而能够避免不同信号之间的相互影响，改善低压功率模块的性能。

在一些实施例中，相邻两个第一类引脚13和/或相邻两个第二类引脚14之间的距离可以大于或等于1毫米且小于或等于2毫米。

通过将相邻两个引脚间距范围设置在1毫米至2毫米，可以使引脚间距在满足电气间隙的情况下，将引脚间距减少。以便提高引脚宽度与数量。

另外，第一类引脚13和/或第二类引脚14的宽度可以大于或等于2毫米且小于或等于6毫米。

这样，相对于一些情形下引脚布局间距受限，导致引脚宽度有限而无法满足低压功率模块的高输出电流应用，通过使引脚间距在满足电气间隙的情况下，将引脚间距减少，以此加宽引脚。并且可以增加引脚数量，从而匹配更高的输出电流。

实际情形中，第一类引脚13和/或第二类引脚14中保持同电位的引脚数量可以为不超过2个。

即通过控制引脚间距，可以获得尽可能多的引脚数量，可以将同电位引脚的数量设置为1个或者2个。

在一些实施例中，用作DC端子的部分第一类引脚13彼此相邻地设置在第一边缘1111处。

也就是说，将功率端引脚布置在基板11的同侧，这样有利于降低低压功率模块的杂散电感。

另外，第二类引脚14中可以包括NTC(Negative Temperature Coefficient，热敏电阻)用引脚。

通过NTC用引脚，可以有利于监测低压功率模块的应用温度。

在一些实施例中，第一类引脚13与第二类引脚14均可以包括位于塑封体15内的第一段，以及自第一段末端引出塑封体15的第二段，第二段引出塑封体15后朝远离基板11的方向延伸并弯折形成用于焊接的第三段，第三段于塑封体15边缘处的缺口内延伸。

引脚的第一段在封装时被包裹在塑封体15内部，第一段两个端部中的一者焊接在基板11的线路层上，第一段两个端部中的另一者位于塑封体15的临界边缘部分。引脚整体可以采用片状，或者端部位置处采用片状，中部位置处采用柱状。片状有利于确保焊接时的结合强度，柱状则有利于确保引脚自身的结构强度。

第一段的两个端部平行设置，也就是说，可以使第二段的引出方向平行于基板11所在平面，可以自塑封体15环绕基板11的边缘引出，保持侧出的状态。同时，第二段整体朝远离基板11的方向延伸，以便到达低压功率模块整体的底部位置，有利于后续进行低压功率模块的安装焊接。

第三段即引脚用于与电路板或者其他部件焊接的部分。如图所示，第三段可以在塑封体15边缘处的缺口内延伸，即向低压功率模块安装时位于底部的塑封体15边缘处延伸。这样，引脚中在低压功率模块安装时的焊接部分可以容纳在塑封体15边缘处，以便减少空间占用。实际情形中，也可以使引脚的第三段向塑封体15的外界延伸。

在一些实施例中，基板11可以包括绝缘陶瓷板，以及贴合在绝缘陶瓷板相对两侧的第一金属板与第二金属板，第一表面111为第一金属板背离绝缘陶瓷板的表面，第二表面112为第二金属板背离绝缘陶瓷板的表面，第二表面112露出塑封体15表面。

第一金属板与第二金属板可以关于绝缘陶瓷板对称设置。通过对称设置，可以使芯片12等发热器件工作时传达至第一金属板上的热量有效传递至第二金属板上，避免因第一金属板与第二金属板之间存在错开现象而导致部分位置处的热量无法有效传导出去，进而避免低压功率模块内部出现热量集中现象。从而不会出现常规用低压器件存在的因无内置绝缘片，一般通过SMT(Surface Mounted Technology，表面贴装技术)焊接在铝基板11上，再通过下方散热器进行散热而受限于铝基板11的绝缘层的低散热系数，导致器件热阻偏高的问题。

另外，第一金属板的周向边缘，以及第二金属板的周向边缘均可以与绝缘陶瓷板的周向边缘之间具有间隔。这样，可以有利于确保绝缘陶瓷板的绝缘作用，避免第一金属板与第二金属板之间出现电连通或者爬电现象。

实际情形中，为了确保低压功率模块的散热效果，可以使第二金属板背离绝缘陶瓷板的表面露出塑封体15表面，并与塑封体15表面保持齐平。也就是说，整个低压功率模块中起到散热作用的表面为一个平整表面。第二金属板背离绝缘陶瓷板的表面，以及塑封体15中与该表面相接的环形面均为平整表面，且二者位于同一平面上。这样，在低压功率模块中起到热传导作用的位置处不会形成凹凸不平状态，有利于低压功率模块与散热器的连接，将低压功率模块工作时产生的热量，经由第二金属板背离绝缘陶瓷板的表面顺利传导至外界。实际情形中，也可以使第二金属板背离绝缘陶瓷板的表面超出塑封体15的环形面一定距离，可以增加低压功率模块底部的散热表面的面积，同样有利于提升散热性能。

在一些实施例中，芯片12可以为IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)器件、MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-EffectTransistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)器件或者SiC(碳化硅)器件。

另外，芯片12可以通过键合线16电连接至金属线路层上。键合线16可以采用导电带、片，如铝带以及铜片等，通过键合线可以达到电气连接的目的，以便实现芯片12与基板11线路层的电连接。

本申请一些实施例还提供了一种电子设备，电子设备包括上述的低压功率模块。

电子设备中的低压功率模块可以采用顶部绝缘基板散热，在塑封体侧面引出引脚的模块结构。针对常规低压大电流功率变换器于系统应用时，存在的热阻过大、功率密度不足，出流能力受限的问题，开发一新型塑封模块满足系统应用需求。其中，在顶部放置绝缘散热基板，可以增加模块散热性能，有利于大功率应用。增加功率引脚宽度及数量，可以满足高输出电流应用。增加NTC用引脚，有利于监测模块应用温度。

在实际制作过程中，可以将芯片和引脚放置在绝缘散热基板上，通过焊料焊接。之后进行键合，将芯片正面与绝缘基板图层图案连接，形成完整的电气通路。之后放入注塑机台，形成填充料组成的外壳。最后进行切筋成型，形成低压功率模块的最终结构。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本申请的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本申请的精神和范围。

Claims (10)

1.一种低压功率模块，其特征在于，包括：

基板，包括相对设置的第一表面与第二表面，所述第一表面具有金属线路层，所述第一表面包括相对设置的第一边缘与第二边缘；

芯片，设置在所述第一表面上，并与所述金属线路层电连接；

第一类引脚，沿所述第一边缘分布，所述第一类引脚的一端设置在所述第一表面上；

第二类引脚，沿所述第二边缘分布，所述第二类引脚的一端设置在所述第一表面上；

塑封体，环绕所述基板设置并将所述芯片、部分所述第一类引脚以及部分所述第二类引脚包裹在内；

所述第一类引脚与所述第二类引脚中，一类为功率引脚，另一类为信号引脚。

2.根据权利要求1所述的低压功率模块，其特征在于，相邻两个所述第一类引脚和/或相邻两个所述第二类引脚之间的距离大于或等于1毫米且小于或等于2毫米。

3.根据权利要求2所述的低压功率模块，其特征在于，所述第一类引脚和/或所述第二类引脚的宽度大于或等于2毫米且小于或等于6毫米。

4.根据权利要求2所述的低压功率模块，其特征在于，所述第一类引脚和/或所述第二类引脚中保持同电位的引脚数量不超过2个。

5.根据权利要求1所述的低压功率模块，其特征在于，用作DC端子的部分所述第一类引脚彼此相邻地设置在所述第一边缘处。

6.根据权利要求1所述的低压功率模块，其特征在于，所述第二类引脚中包括NTC用引脚。

7.根据权利要求1所述的低压功率模块，其特征在于，所述第一类引脚与所述第二类引脚均包括位于所述塑封体内的第一段，以及自所述第一段末端引出所述塑封体的第二段，所述第二段引出所述塑封体后朝远离所述基板的方向延伸并弯折形成用于焊接的第三段，所述第三段于所述塑封体边缘处的缺口内延伸。

8.根据权利要求1所述的低压功率模块，其特征在于，所述基板包括绝缘陶瓷板，以及贴合在所述绝缘陶瓷板相对两侧的第一金属板与第二金属板，所述第一表面为所述第一金属板背离所述绝缘陶瓷板的表面，所述第二表面为所述第二金属板背离所述绝缘陶瓷板的表面，所述第二表面露出所述塑封体表面。

9.根据权利要求1所述的低压功率模块，其特征在于，所述芯片为IGBT器件、MOSFET器件或者SiC器件。

10.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的低压功率模块。