[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

CN114899153A - 一种智能功率模块 - Google Patents

一种智能功率模块 Download PDF

Info

Publication number
CN114899153A
CN114899153A CN202210504790.1A CN202210504790A CN114899153A CN 114899153 A CN114899153 A CN 114899153A CN 202210504790 A CN202210504790 A CN 202210504790A CN 114899153 A CN114899153 A CN 114899153A
Authority
CN
China
Prior art keywords
power module
insulating layer
driving chip
circuit substrate
smart power
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.)
Pending
Application number
CN202210504790.1A
Other languages
English (en)
Inventor
冯宇翔
左安超
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.)
Guangdong Huixin Semiconductor Co Ltd
Original Assignee
Guangdong Huixin Semiconductor 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 Guangdong Huixin Semiconductor Co Ltd filed Critical Guangdong Huixin Semiconductor Co Ltd
Priority to CN202210504790.1A priority Critical patent/CN114899153A/zh
Publication of CN114899153A publication Critical patent/CN114899153A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/31—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape
    • H01L23/3107—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape the device being completely enclosed
    • H01L23/315—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape the device being completely enclosed the encapsulation having a cavity
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/12—Mountings, e.g. non-detachable insulating substrates
    • H01L23/13—Mountings, e.g. non-detachable insulating substrates characterised by the shape
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/373—Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon
    • H01L23/3736—Metallic materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/40—Mountings or securing means for detachable cooling or heating arrangements ; fixed by friction, plugs or springs
    • H01L23/4006—Mountings or securing means for detachable cooling or heating arrangements ; fixed by friction, plugs or springs with bolts or screws
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of semiconductor or other solid state devices
    • H01L25/16—Assemblies consisting of a plurality of semiconductor or other solid state devices the devices being of types provided for in two or more different subclasses of H10B, H10D, H10F, H10H, H10K or H10N, e.g. forming hybrid circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of semiconductor or other solid state devices
    • H01L25/16—Assemblies consisting of a plurality of semiconductor or other solid state devices the devices being of types provided for in two or more different subclasses of H10B, H10D, H10F, H10H, H10K or H10N, e.g. forming hybrid circuits
    • H01L25/165—Containers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

本发明公开了一种智能功率模块，包括：具有引脚的电路基板；设置在电路基板的其中一个侧面上的绝缘层；设置在绝缘层上的高压栅极驱动芯片、低压栅极驱动芯片、三极晶体管、快恢复二极管以及电路布线；设置于电路基板的侧面并覆盖绝缘层、高压栅极驱动芯片、低压栅极驱动芯片、三极晶体管、快恢复二极管以及电路布线的密封树脂层；依次穿过密封树脂、绝缘层以及电路基板设置的安装孔，安装孔位于密封树脂、绝缘层以及电路基板的中部区域。本发明使得该智能功率模块在与散热片进行安装时，只需要通过螺丝进行一次固定即可，不仅节省了另一螺丝的成本，还减少了另一个安装孔的打孔步骤，提高了其生产效率。

Description

一种智能功率模块
技术领域
本发明涉及功率模块技术领域，尤其涉及一种智能功率模块。
背景技术
智能功率模块是一种将电力电子和集成电路技术结合的功率驱动类产品，其把功率开关器件和高压驱动电路集成在了一起，且内部设置有过电压、过电流和过热等故障检测电路，广泛应用于变频电机伺服驱动以及家电变频控制。
传统智能功率模块的安装方式均是通过在模块的两侧设置安装孔，以与散热片进行固定，安装的过程中，需要通过一个螺丝将一边固定好后，再通过另一个螺丝对另一边进行固定，但在其一边固定好后，另一侧会出现偏位的情况，这使得另一侧在进行固定时需要进行位置调节后才能进行固定，严重影响了其生产效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种智能功率模块，以解决现有智能功率器件采用两侧设置安装孔以与散热片进行固定的方式存在生产效率低的问题。
为了解决上述问题，本发明提供了一种智能功率模块，包括：
具有引脚的电路基板；
设置在所述电路基板的其中一个侧面上的绝缘层；
设置在所述绝缘层上的高压栅极驱动芯片、低压栅极驱动芯片、三极晶体管、快恢复二极管以及电路布线；所述电路布线与所述引脚电连接，所述高压栅极驱动芯片、所述低压栅极驱动芯片、所述三极晶体管、所述快恢复二极管以及所述电路布线之间相互电连接；
设置于所述电路基板的侧面并覆盖所述绝缘层、所述高压栅极驱动芯片、所述低压栅极驱动芯片、所述三极晶体管、所述快恢复二极管以及所述电路布线的密封树脂层；
依次穿过所述密封树脂、所述绝缘层以及所述电路基板设置的安装孔，所述安装孔位于所述密封树脂、所述绝缘层以及所述电路基板的中部区域。
优选的，所述安装孔位于所述密封树脂、所述绝缘层以及所述电路基板的中心点。
优选的，所述引脚由铜材制成且通过化学镀和电镀的方式在其表面设置有厚度为5μm的镍锡合金层；所述引脚通过焊锡或导电性粘结剂焊接的方式设置于所述电路基板上。
优选的，所述电路基板为铝材构成的矩形基板。
优选的，所述绝缘层由树脂材料构成且内部填充有填料；所述填料为氧化铝和/或碳化硅铝，所述填料的结构为角形与球形的混合型或球形。
优选的，所述电路布线与所述引脚通过金属线电连接；所述高压栅极驱动芯片、所述低压栅极驱动芯片、所述三极晶体管、所述快恢复二极管以及所述电路布线之间相互也通过所述金属线电连接。
优选的，所述金属线为铝线、金线及铜线中的一种。
优选的，所述高压栅极驱动芯片、所述低压栅极驱动芯片、所述三极晶体管以及所述快恢复二极管分别通过一个散热器设置在所述绝缘层上。
优选的，所述散热器由铜材制成。
优选的，所述密封树脂层通过传递模或注入模的方式采用热塑性树脂模制。
与现有技术比较，本发明通过将安装孔设置于所述密封树脂、所述绝缘层以及所述电路基板的中部区域，从而使得该智能功率模块在与散热片进行安装时，只需要通过螺丝进行一次固定即可，不仅节省了另一螺丝的成本，还减少了另一个安装孔的打孔步骤，提高了其生产效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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它的附图。
图1为本发明实施例提供的一种智能功率模块的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种智能功率模块去除电路基板表层的密封树脂后的结构示意图；
图3为图1中沿X-X’线的局部截面图；
图4为本发明实施例提供的一种智能功率模块安装在散热片上后的结构示意图；
图5为传统智能功率模块的结构示意图；
图6为传统智能模块的散热片结构示意图；
图7为智能功率模块安装于散热片上后的结构示意图；
图8为传统智能功率模块去除电路基板表层的密封树脂后的结构示意图；
图9为传统智能功率模块的电气原理图。
其中，100、智能功率模块；1、电路基板；2、绝缘层；3、高压栅极驱动芯片；4、低压栅极驱动芯片；5、三极晶体管；6、快恢复二极管；7、电路布线；8、密封树脂层；9、安装孔；10、引脚；11、金属线；200、散热片。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种智能功率模块100，结合图1至图4所示，其包括电路基板1、绝缘层2、高压栅极驱动芯片3、低压栅极驱动芯片4、三极晶体管5、快恢复二极管6、电路布线7、密封树脂层8以及安装孔9。
其中，电路基板1具有引脚10；绝缘层2设置在电路基板1的其中一个侧面上；高压栅极驱动芯片3、低压栅极驱动芯片4、三极晶体管5、快恢复二极管6以及电路布线7均设置在绝缘层2上，电路布线7与引脚10电连接，高压栅极驱动芯片3、低压栅极驱动芯片4、三极晶体管5、快恢复二极管6以及电路布线7之间相互电连接，既可以直接电连接，也可以间接连接，且一一对应的相互电连接；安装孔9依次穿过密封树脂、绝缘层2以及电路基板1设置，且位于密封树脂、绝缘层2以及电路基板1的中部区域。
高压栅极驱动芯片3也称为上桥HVIC、HVIC或HVIC芯片等；低压栅极驱动芯片4也称为下桥LVIC、LVIC或LVIC芯片等；三极晶体管5也称为半导体三极管。
本实施例中，电路基板1为铝材构成的矩形基板。当然，根据实际需求，其还可以有其它材料制成，且形状也可以进行适应性调整。
本实施例中，引脚10由铜材制成且通过化学镀和电镀的方式在其表面设置有厚度为5μm的镍锡合金层；引脚10通过焊锡或导电性粘结剂焊接的方式设置于电路基板1上。
其中，引脚10固定于电路基板1上的电路布线7的尾端上，其具有与外部进行输入和输出的作用；引脚10与电路布线7均为多个，且一一对应设置。每一个电路布线7与其对应的引脚10通过金属线11电连接，金属线11为铝线、金线及铜线中的一种。
在引脚10的表面设置镍锡合金层可以保护其材质不会被腐蚀氧化，并提高其可焊接性。
当然，根据实际需求，引脚10还可以由其它金属材质制成，且可以不设置镍锡合金层或适应性调整其厚度。
本实施例中，绝缘层2由树脂材料构成且内部填充有填料；填料为氧化铝和/或碳化硅铝，填料的结构为角形与球形的混合型或球形。
其中，树脂材料为环氧树脂或其它的树脂材料；填料可以提高热导率，而为了进一步提高热导率，其结构可以设置为角形；为了规避调料损坏元器件的风险，其填料的结构则采用球形或角形与球形的混合型。
本实施例中，高压栅极驱动芯片3、低压栅极驱动芯片4、三极晶体管5、快恢复二极管6以及电路布线7之间相互也通过金属线11电连接。
其中，三极晶体管5为多个；快恢复二极管6为多个；电路布线7也为多个；当然，根据实际需求，绝缘层2上还包括必要的一些元器件，如自举二极管、电阻等，相应的也通过金属线11电连接。
本实施例中，高压栅极驱动芯片3、低压栅极驱动芯片4、三极晶体管5以及快恢复二极管6分别通过一个散热器设置在绝缘层2上。这样可以提高这些元器件散热效果，以避免热量过高而损坏。
其中，散热器由铜材制成，这样可以进一步提升以上元器件的散热效果。
本实施例中，密封树脂层8通过传递模或注入模的方式采用热塑性树脂模制。
其中，对于致密性要求高的智能功率模块100，还可以在电路基板1的每一个侧面均进行密封处理，即密封树脂还覆盖电路基板1的其它侧面。
与现有技术比较，本实施例通过将安装孔9设置于密封树脂、绝缘层2以及电路基板1的中部区域，从而使得该智能功率模块100在与散热片200进行安装时，只需要通过螺丝进行一次固定即可，不仅节省了另一螺丝的成本，还减少了另一个安装孔9的打孔步骤，提高了其生产效率。
为了能更好的体现本发明的技术效果，本实施例还提供了如图5所示的传统智能功率模块的结构示意图，如图6所示的传统智能模块的散热片结构示意图，如图7所示的智能功率模块安装于散热片上后的结构示意图；如图8所示的传统智能功率模块去除电路基板表层的密封树脂后的结构示意图；如图9所示的传统智能功率模块的电气原理图。
其中，传统智能功率模块包括U相上桥三极晶体管Q1、V相上桥三极晶体管Q2、W相上桥三极晶体管Q3、U相下桥三极晶体管Q4、V相下桥三极晶体管Q5、W相下桥三极晶体管Q6、与-U相上桥三极晶体管Q1并联的快恢复二极管D1、与-V相上桥三极晶体管Q2并联的快恢复二极管D2、与-W相上桥三极晶体管Q3并联的快恢复二极管D3、与-U相下桥三极晶体管Q4并联的快恢复二极管D4、与-V相下桥三极晶体管Q5并联的快恢复二极管D5、与-W相下桥三极晶体管Q6并联的快恢复二极管D6、自举电路中的自举电阻R1、VB1端自举二极管D7、VB2端自举二极管D8以及VB3端自举二极管D9，R1、D7、D8、D9组成自举电路。
传统智能功率模块包括驱动芯片101、102以及3个逆变器单元，该逆变器单元包括3组逆变模块；每组逆变模块包括两个三极晶体管，其中Q1与Q4为一组，Q2与Q5为一组，Q3与Q6为一组，每组两个三极晶体管分为上桥臂和下桥臂，其中三极晶体管Q1为上桥臂，三极晶体管Q4为下桥臂，三极晶体管Q2为上桥臂，三极晶体管Q5为下桥臂，三极晶体管Q3为上桥臂，三极晶体管Q6为下桥臂；上桥臂的三极晶体管Q1的漏极与模块的高压输入端P连接，上桥臂的三极晶体管Q1的源极与下桥臂的三极晶体管Q4的漏极连接，下桥臂的三极晶体管Q4的源极与模块外引脚U端连接，三极晶体管Q2的栅极与驱动芯片101相连，三极晶体管Q5的栅极与驱动芯片102相连；上桥臂的三极晶体管Q2的漏极与模块的高压输入端P连接，上桥臂的三极晶体管Q2的源极与下桥臂的三极晶体管Q5的漏极连接，下桥臂的三极晶体管Q5的源极与模块外引脚V端连接，三极晶体管Q2的栅极与驱动芯片101相连，三极晶体管Q5的栅极与驱动芯片102相连；上桥臂的三极晶体管Q3的漏极与模块的高压输入端P连接，上桥臂的三极晶体管Q3的源极与下桥臂的三极晶体管Q6的漏极连接，下桥臂的三极晶体管Q6的源极与模块外引脚W端连接，三极晶体管Q3的栅极与驱动芯片101相连，三极晶体管Q6的栅极与驱动芯片102相连；三极晶体管为IGBT晶体管、逆导型IGBT晶体管或MOSFET晶体管中的一种。
本实施例中的智能功率模块100所使用的散热片200与图6所示的传统智能模块的散热片结构相同或类似，因此，本实施例不再赘述。
本实施例中的智能功率模块100的电气原理与图9中传统智能功率模块的电气原理相同或类似，因此，本实施例不再赘述。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种智能功率模块，其特征在于，包括：
具有引脚的电路基板；
设置在所述电路基板的其中一个侧面上的绝缘层；
设置在所述绝缘层上的高压栅极驱动芯片、低压栅极驱动芯片、三极晶体管、快恢复二极管以及电路布线；所述电路布线与所述引脚电连接，所述高压栅极驱动芯片、所述低压栅极驱动芯片、所述三极晶体管、所述快恢复二极管以及所述电路布线之间相互电连接；
设置于所述电路基板的侧面并覆盖所述绝缘层、所述高压栅极驱动芯片、所述低压栅极驱动芯片、所述三极晶体管、所述快恢复二极管以及所述电路布线的密封树脂层；
依次穿过所述密封树脂、所述绝缘层以及所述电路基板设置的安装孔，所述安装孔位于所述密封树脂、所述绝缘层以及所述电路基板的中部区域。
2.如权利要求1所述的智能功率模块，其特征在于，所述安装孔位于所述密封树脂、所述绝缘层以及所述电路基板的中心点。
3.如权利要求1所述的智能功率模块，其特征在于，所述引脚由铜材制成且通过化学镀和电镀的方式在其表面设置有厚度为5μm的镍锡合金层；所述引脚通过焊锡或导电性粘结剂焊接的方式设置于所述电路基板上。
4.如权利要求1所述的智能功率模块，其特征在于，所述电路基板为铝材构成的矩形基板。
5.如权利要求1所述的智能功率模块，其特征在于，所述绝缘层由树脂材料构成且内部填充有填料；所述填料为氧化铝和/或碳化硅铝，所述填料的结构为角形与球形的混合型或球形。
6.如权利要求1所述的智能功率模块，其特征在于，所述电路布线与所述引脚通过金属线电连接；所述高压栅极驱动芯片、所述低压栅极驱动芯片、所述三极晶体管、所述快恢复二极管以及所述电路布线之间相互也通过所述金属线电连接。
7.如权利要求6所述的智能功率模块，其特征在于，所述金属线为铝线、金线及铜线中的一种。
8.如权利要求1所述的智能功率模块，其特征在于，所述高压栅极驱动芯片、所述低压栅极驱动芯片、所述三极晶体管以及所述快恢复二极管分别通过一个散热器设置在所述绝缘层上。
9.如权利要求8所述的智能功率模块，其特征在于，所述散热器由铜材制成。
10.如权利要求1所述的智能功率模块，其特征在于，所述密封树脂层通过传递模或注入模的方式采用热塑性树脂模制。
CN202210504790.1A 2022-05-10 2022-05-10 一种智能功率模块 Pending CN114899153A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210504790.1A CN114899153A (zh) 2022-05-10 2022-05-10 一种智能功率模块

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210504790.1A CN114899153A (zh) 2022-05-10 2022-05-10 一种智能功率模块

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114899153A true CN114899153A (zh) 2022-08-12

Family

ID=82721706

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210504790.1A Pending CN114899153A (zh) 2022-05-10 2022-05-10 一种智能功率模块

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114899153A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116190369A (zh) * 2023-02-28 2023-05-30 海信家电集团股份有限公司 智能功率模块和具有其的电子设备

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116190369A (zh) * 2023-02-28 2023-05-30 海信家电集团股份有限公司 智能功率模块和具有其的电子设备
CN116190369B (zh) * 2023-02-28 2023-11-03 海信家电集团股份有限公司 智能功率模块和具有其的电子设备

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7149088B2 (en) Half-bridge power module with insert molded heatsinks
US8115294B2 (en) Multichip module with improved system carrier
US7589412B2 (en) Semiconductor device
JP6354845B2 (ja) 半導体モジュール
EP2833405A1 (en) Semiconductor device, and method for manufacturing semiconductor device
US9468087B1 (en) Power module with improved cooling and method for making
CN110785842A (zh) 具有dc端子的同轴布置的半桥模块
EP2804212A1 (en) Semiconductor device
US11915999B2 (en) Semiconductor device having a carrier, semiconductor chip packages mounted on the carrier and a cooling element
KR20080008218A (ko) 전력용 반도체장치
KR20160038771A (ko) 반도체 장치
US6646884B1 (en) Sandwich-structured intelligent power module
US20160293528A1 (en) Semiconductor devices including control and load leads of opposite directions
US10886202B2 (en) Semiconductor device
JP2015099843A (ja) 半導体装置
CN114899153A (zh) 一种智能功率模块
US6281579B1 (en) Insert-molded leadframe to optimize interface between powertrain and driver board
CN111066145B (zh) 半导体装置
CN112600442A (zh) 多相逆变器装置
JP2001085613A (ja) トランスファモールド型パワーモジュール
JP3525823B2 (ja) 相補型ｉｇｂｔの実装構造
CN217881504U (zh) 一种智能开关器件
CN219553614U (zh) 一种半导体电路和散热器
US20230215787A1 (en) Semiconductor device
US20230170284A1 (en) Semiconductor device

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination