CN117276226B - 功率模块、封装结构及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例涉及半导体技术领域，并提供一种功率模块、封装结构及电子设备。功率模块包括绝缘的基板及位于基板上的半桥结构，半桥结构包括彼此间隔设置的第一负载轨道、第二负载轨道、第一直流负极区域、第二直流负极区域。第一负载轨道包括一体形成并顺次连接的第一上桥臂区域、直流正极区域和第二上桥臂区域。第二负载轨道包括一体形成并顺次连接的第一下桥臂区域、交流区域和第二下桥臂区域。第一下桥臂区域位于第一直流负极区域和交流区域之间，第二下桥臂区域位于第二直流负极区域和交流区域之间。
Description
技术领域
本申请涉及半导体技术领域，具体而言，涉及一种功率模块、封装结构及电子设备。
背景技术
功率模块具有开关速度快、交直流转换频率高和过电流大等特点，如果功率模块中存在很大的杂散电感或者存在不均流的问题，将在应用中产生大量的损耗，会使功率模块中的半导体芯片有被烧坏的风险，造成功率模块失效。然而，功率模块通常需要许多半导体芯片的并联，以达到实际电流水平。而半导体芯片的并联需要更多空间来布置半导体芯片和发送信号，可能会引起更高的杂散电感。因此，最大程度地减小功率模块内的杂散电感，使功率模块内的半导体芯片均流是及其重要的。
发明内容
本申请第一方面提供一种功率模块。所述功率模块包括绝缘的基板及位于所述基板上的半桥结构，所述半桥结构包括：
彼此间隔设置的第一负载轨道、第二负载轨道、第一直流负极区域、第二直流负极区域、第一源极轨道、第一栅极轨道、漏极轨道、第二源极轨道以及第二栅极轨道；第一负载轨道包括一体形成并顺次连接的第一上桥臂区域、直流正极区域和第二上桥臂区域，第二负载轨道包括一体形成并顺次连接的第一下桥臂区域、交流区域和第二下桥臂区域；直流正极区域和交流区域沿横向延伸，第一上桥臂区域、第二上桥臂区域、第一下桥臂区域和第二下桥臂区域均沿纵向上延伸；沿横向上，第一下桥臂区域、第一上桥臂区域、第二上桥臂区域、第二下桥臂区域依次间隔排列；沿纵向上，直流正极区域和交流区域分别位于第一上桥臂区域和第二上桥臂区域的相对两侧；沿横向上，第一直流负极区域和第二直流负极区域分别位于直流正极区域的相对两侧，沿纵向上，第一下桥臂区域位于第一直流负极区域和交流区域之间，第二下桥臂区域位于第二直流负极区域和交流区域之间；
多个第一上桥臂芯片和多个第二上桥臂芯片，多个第一上桥臂芯片安装于第一上桥臂区域并与第一上桥臂区域电连接，多个第二上桥臂芯片安装于第二上桥臂区域并与第二上桥臂区域电连接，每个第一上桥臂芯片的驱动源极、每个第二上桥臂芯片的驱动源极均电连接至第一源极轨道，每个第一上桥臂芯片的栅极、每个第二上桥臂芯片的栅极均电连接至第一栅极轨道，多个第一上桥臂芯片和多个第二上桥臂芯片均与交流区域电连接；以及
多个第一下桥臂芯片和多个第二下桥臂芯片，多个第一下桥臂芯片安装于第一下桥臂区域并与第一下桥臂区域电连接；多个第二下桥臂芯片安装于第二下桥臂区域并与第二下桥臂区域电连接，每个第一下桥臂芯片的漏极、每个第二下桥臂芯片的漏极均电连接至漏极轨道，每个第一下桥臂芯片的驱动源极、每个第二下桥臂芯片的驱动源极均电连接至第二源极轨道，每个第一下桥臂芯片的栅极、每个第二下桥臂芯片的栅极均电连接至第二栅极轨道，多个第一下桥臂芯片和第一直流负极区域电连接，多个第二下桥臂芯片和第二直流负极区域电连接；
其中，第一源极轨道、第一栅极轨道、漏极轨道、第二源极轨道以及第二栅极轨道中的任意一个均包括至少一个折弯。
上述功率模块，第一负载轨道的第一上桥臂区域和第二上桥臂区域上的电流方向，与第二负载轨道上第一下桥臂区域和第二下桥臂区域的电流方向相反。而且，第二负载轨道的电流回路半包围第一负载轨道的电流回路。如此，上述功率模块的换向回路中存在电流流向相反的结构，可利用互感抵消部分回路上的杂散电感，利于降低功率模块的杂散电感，提升功率模块的可靠性。此外，第一源极轨道、第一栅极轨道、漏极轨道、第二源极轨道以及第二栅极轨道中的任意一个均包括至少一个折弯，主回路(即第一负载轨道和第二负载轨道)上的芯片到辅助回路(即第一源极轨道、第一栅极轨道、漏极轨道、第二源极轨道以及第二栅极轨道)的键合线尽可能短，可降低键合线过长带来的寄生电感，利于更好地实现开关性能，避免了芯片的负载电流端子之间可能发生过电压现象，提升了功率模块的整体可靠性。
本申请第二方面提供一种封装结构。所述封装结构包括：
壳体，所述壳体包括容纳腔；以及
本申请第一方面所述的功率模块，所述基板和所述半桥结构位于所述容纳腔内，所述多个导电端子中的每一个分别从所述壳体内凸伸出。
本申请第三方面提供一种电子设备。所述电子设备包括本申请第二方面所述的封装结构。
附图说明
图1为本申请一实施例的功率模块的俯视图。
图2为图1所示的功率模块的侧视图。
图3为图1中虚线框处的局部放大示意图。
图4为图1所示的功率模块的立体图。
图5为图1所示的功率模块中第一导电层在基板上的分布示意图。
图6为本申请另一实施例的功率模块中第一导电层在基板上的分布示意图。
图7为本申请一实施例的封装结构的俯视图。
图8为图7所示的封装结构沿线A-A的剖视图。
图9为图7所示的封装结构沿线B-B的剖视图。
图10为图7所示的封装结构的立体图。
图11为图7所示的封装结构在移除盖板后的俯视图。
主要元件符号说明：
功率模块 100
基板 10
半桥结构HB
第一导电层 11
第二导电层 12
第一负载轨道 21
第一上桥臂区域 211
第二上桥臂区域 212
直流正极区域 213
第二负载轨道 22
第一下桥臂区域 221
第二下桥臂区域 222
交流区域 223
第一直流负极区域 23
第二直流负极区域 24
第一源极轨道 25
第一源极端子区域251a、251b
第一源极连接区域252
第一源极键合区域253a、253b
第一栅极轨道26
第一栅极端子区域261a、261b
第一栅极连接区域262
第一栅极键合区域263a、263b
漏极轨道 27
漏极端子区域 271
漏极连接区域 272
第二栅极轨道 28
第二栅极端子区域 281
第二栅极连接区域 282
第二栅极键合区域283a、283b
第三栅极连接区域284
第三栅极键合区域285a、285b
第二源极轨道 29
第二源极端子区域 291
第二源极连接区域 292
第二源极键合区域293a、293b
第三源极连接区域294
第三源极键合区域295a、295b
第一上桥臂芯片T1
第二上桥臂芯片T2
第一下桥臂芯片T3
第二下桥臂芯片T4
导电带51、52、53、54
键合线61g、61s、62g、62s、63g、63s、64g、64s、60缺口R
直流正极端子DC+
交流端子AC
第一直流负极端子DC1-
第二直流负极端子DC2-
第一源极端子S1
第一栅极端子G1
第二源极端子S2
第二栅极端子G2
漏极端子D
封装结构 200
壳体 70
底座 71
底板 711
侧板 712
盖板 72
容纳腔 70a
绝缘部 80
第一方向X
第二方向Y
第三方向Z
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本申请。
具体实施方式
术语“轨道”在此用于指定由形成基板的一部分的导电层形成并且通过间隙与其他轨道绝缘的电路轨道。这种轨道传导电流并且可以用于形成电路，该电路使半导体开关能够在使用时控制流经半导体功率模块的电流。轨道可以用于传导开关电流本身，或者传导比如栅极信号等控制信号，这些信号控制半导体开关的开关。替代性地，轨道可以用于传导用于感测比如功率模块的不同部分中的温度或电压等参数的信号。轨道的不同用途需要不同的轨道特性，例如它们对电流流动的阻力，或者它们的互感，并且轨道的物理构造和/或它们的布线可以考虑到这一点。
术语“负载轨道”在此用于指定适合承载大电流的轨道，比如为电气负载供电的轨道，功率模块为该电气负载供电。对大电流适用性可能是轨道宽度和轨道厚度的组合，形成大的截面积，从而允许大电流通过而不会过度加热。具有较小截面的其他轨道(而不是负载轨道)可能适合传递控制或感测信号。
术语“安装”在此用于意指器件与轨道的永久连接，并且可以包括导电连接。这种连接的方式包括焊接和烧结。
术语“电连接”在此用于意指器件的一部分与远程轨道或其他器件的连接。传统上，使用包括铝的金属引线进行这种形式的连接。然而，可以使用其他金属、比如铜。该术语还涵盖条带或胶带粘合、编织带的使用以及实心金属结构(比如夹子或汇流排)的使用。
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。
如图1所示，功率模块100包括绝缘的基板10及位于基板10上的半桥结构HB。基板10例如为直接覆铜(Direct Bond Copper，DBC)陶瓷基板或者活性金属钎焊(active metalbrazing，AMB)基板。
如图2所示，功率模块100包括位于基板10的相对两侧的第一导电层11和第二导电层12。第一导电层11和第二导电层12的材料例如均为铜箔。第一导电层11可由铜箔图案化后形成轨道。第二导电层12可为整面设置的，以利于功率模块100散热。
请结合参阅图1、图3、图4和图5，半桥结构HB包括第一导电层11形成的彼此间隔设置的第一负载轨道21和第二负载轨道22。第一负载轨道21和第二负载轨道22均大致呈U形。第一负载轨道21的开口和第二负载轨道22的开口方向相反。第二负载轨道22半包围第一负载轨道21。
具体地，第一负载轨道21包括一体形成并顺次连接的第一上桥臂区域211、直流正极区域213和第二上桥臂区域212。第二负载轨道22包括一体形成并顺次连接的第一下桥臂区域221、交流区域223和第二下桥臂区域222。
直流正极区域213和交流区域223均沿第一方向X延伸。第一上桥臂区域211、第二上桥臂区域212、第一下桥臂区域221和第二下桥臂区域222均沿与第一方向X交叉的第二方向Y上延伸。
沿第一方向X上，第一下桥臂区域221、第一上桥臂区域211、第二上桥臂区域212、第二下桥臂区域222依次间隔排列。沿第二方向Y上，直流正极区域213和交流区域223分别位于第一上桥臂区域211和第二上桥臂区域212的相对两侧。
半桥结构HB还包括多个第一上桥臂芯片T1、多个第二上桥臂芯片T2、多个第一下桥臂芯片T3和多个第二下桥臂芯片T4。
多个第一上桥臂芯片T1安装于第一上桥臂区域211并与第一上桥臂区域211电连接。多个第二上桥臂芯片T2安装于第二上桥臂区域212并与第二上桥臂区域212电连接。多个第一下桥臂芯片T3安装于第一下桥臂区域221并与第一下桥臂区域221电连接。多个第二下桥臂芯片T4安装于第二下桥臂区域222并与第二下桥臂区域222电连接。图1中，示意出三个并联的第一上桥臂芯片T1、三个并联的第二上桥臂芯片T2、三个并联的第一下桥臂芯片T3以及三个并联的第二下桥臂芯片T4，但上述各个芯片的数量不限于此。
此外，上述第一上桥臂芯片T1、第二上桥臂芯片T2、第一下桥臂芯片T3及第二下桥臂芯片T4中的每个为半导体开关。半导体开关例如为金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,MOSFET)芯片、绝缘栅双极晶体管(Insulate-Gate Bipolar Transistor，IGBT)等，其可以基于传统的硅技术或宽带隙技术，比如碳化硅(SiC)。
第一上桥臂区域211和第二上桥臂区域212关于沿第二方向Y上延伸的第一虚拟对称线镜像对称，第一上桥臂区域211和第二上桥臂区域212通过直流正极区域213连接，因此，可省略键合线等进行电互连的设计，降低可靠性风险，而且可改进电流平衡。该第一负载轨道21的U形设计对应的桥臂内部不同芯片间的均流效果佳。同理，第一下桥臂区域221和第二下桥臂区域222关于沿第二方向Y上延伸的第二虚拟对称线镜像对称，第一下桥臂区域221和第二下桥臂区域222通过交流区域223连接，因此，可省略键合线等进行电互连的设计，降低可靠性风险，而且可改进电流平衡。该第二负载轨道22的U形设计对应的桥臂内部不同芯片间的均流效果佳。
沿第一方向X上，第一上桥臂区域211、第二上桥臂区域212、第一下桥臂区域221和第二下桥臂区域222的尺寸均相同，以利于半桥结构HB的上桥臂和下桥臂之间的均流。
如图5中的虚线箭头所示，第一负载轨道21的第一上桥臂区域211和第二上桥臂区域212上的电流方向沿第二方向Y的正向指向第二方向Y的负向，第二负载轨道22上第一下桥臂区域221和第二下桥臂区域222的电流方向沿第二方向Y的负向指向第二方向Y的正向。而且，第二负载轨道22的电流回路半包围第一负载轨道21的电流回路。如此，上述功率模块100的换向回路中存在电流流向相反的结构，可利用互感抵消部分回路上的杂散电感，利于降低功率模块100的杂散电感，提升功率模块100的可靠性。
半桥结构HB还包括第一导电层11形成的彼此间隔设置的第一直流负极区域23和第二直流负极区域24。第一直流负极区域23和第二直流负极区域24独立于基板10上的其他导电层。第一直流负极区域23和第二直流负极区域24分别位于直流正极区域213的相对两侧。沿第二方向Y上，第一下桥臂区域221位于第一直流负极区域23和交流区域223之间，第二下桥臂区域222位于第二直流负极区域24和交流区域223之间。
半桥结构HB还包括第一导电层11形成的彼此间隔设置的第一源极轨道25、第一栅极轨道26、漏极轨道27、第二源极轨道29以及第二栅极轨道28。
第一源极轨道25、第一栅极轨道26和漏极轨道27对应于第一负载轨道21，用于分别与第一负载轨道21上的各个芯片的驱动源极、栅极、漏极电连接，以控制各个芯片的开关。
第一源极轨道25、第一栅极轨道26和漏极轨道27三者之间的中心线平行。第二源极轨道29和第二栅极轨道28对应于第二负载轨道22，用于分别与第二负载轨道22上的各个芯片的驱动源极、栅极电连接，以控制各个芯片的开关。
第二源极轨道29和第二栅极轨道28二者的中心线平行。第一源极轨道25、第一栅极轨道26、漏极轨道27、第二源极轨道29以及第二栅极轨道28中的每一个均具有至少一个折弯。
具体地，第一源极轨道25包括一体形成并顺次连接的第一源极端子区域251a、第一源极连接区域252和第一源极键合区域253a。第一源极键合区域253a位于第一上桥臂区域211和第二上桥臂区域212之间。第一源极连接区域252沿第二上桥臂区域212的轮廓、第二下桥臂区域222的轮廓延伸，并具有多个折弯。
第一栅极轨道26包括一体形成并顺次连接的第一栅极端子区域261a、第一栅极连接区域262和第一栅极键合区域263a。第一栅极键合区域263a均位于第一上桥臂区域211和第二上桥臂区域212之间。第一栅极连接区域262沿第二上桥臂区域212的轮廓、第二下桥臂区域222的轮廓延伸，并具有多个折弯。
每个第一上桥臂芯片T1的驱动源极、每个第二上桥臂芯片T2的驱动源极分别通过键合线61s和键合线62s电连接第一源极键合区域253a。每个第一上桥臂芯片T1的栅极、每个第一上桥臂芯片T1的栅极分别通过键合线61g和键合线62g电连接第一栅极键合区域263a。
漏极轨道27包括一体形成并顺次连接的漏极端子区域271和漏极连接区域272。漏极轨道27和第一负载轨道21为一体形成的，电气性能更佳，且方便打线。
第二源极轨道29包括一体形成并顺次连接的第二源极端子区域291、第二源极连接区域292、第二源极键合区域293a、第三源极连接区域294和第三源极键合区域295a。
第二源极连接区域292沿第一下桥臂区域221的轮廓延伸。第二源极键合区域293a位于第一下桥臂区域221和第一上桥臂区域211之间。第三源极连接区域294沿交流区域223的轮廓延伸。第三源极键合区域295a位于第一下桥臂区域221和第二下桥臂区域222之间。
每个第一下桥臂芯片T3的驱动源极分别通过键合线63s电连接第二源极键合区域293a，每个第一下桥臂芯片T3的栅极分别通过键合线63g电连接至第二栅极键合区域283a。
每个第二下桥臂芯片T4的驱动源极分别通过键合线64s电连接第三源极键合区域295a。每个第二下桥臂芯片T4的栅极分别通过键合线64g电连接第三栅极键合区域285a。每个第一下桥臂芯片T3的漏极、每个第二下桥臂芯片T4的漏极均电连接至漏极轨道27。
沿第二方向Y上，第一源极键合区域253a和第一栅极键合区域263a犬牙交错，以节约第一源极轨道25、第一栅极轨道26的整体面积，使得第一源极键合区域253a和第一栅极键合区域263a在保证凸犬牙处有足够的打线面积外，确保主回路(即第一负载轨道和第二负载轨道)的面积尽可能大。沿第二方向Y上，第二源极键合区域293a和第二栅极键合区域283a犬牙交错，以节约第二源极轨道29、第二栅极轨道28的整体面积，使得第二源极键合区域293a和第二栅极键合区域283a在保证凸犬牙处有足够的打线面积外，确保主回路的面积尽可能大。沿第二方向Y上，第三源极键合区域295a和第三栅极键合区域285a犬牙交错，以节约第二源极轨道29、第二栅极轨道28的整体面积，使得第三源极键合区域295a和第三栅极键合区域285a在保证凸犬牙处有足够的打线面积外，确保主回路的面积尽可能大。如此，在保证绝缘安全的前提下，有利于各个连接区尽量紧密放置，充分利用了空间，避免了功率模块体积增加。
第二栅极轨道28包括一体形成并顺次连接的第二栅极端子区域281、第二栅极连接区域282、第二栅极键合区域283a、第三栅极连接区域284和第三栅极键合区域285a。第二栅极连接区域282沿第一下桥臂区域221的轮廓延伸。第二栅极键合区域283a位于第一下桥臂区域221和第一上桥臂区域211之间。第三栅极键合区域285a沿交流区域223的轮廓延伸。第三栅极键合区域285a均位于第一下桥臂区域221和第二下桥臂区域222之间。
第一源极端子区域251a、第一栅极端子区域261a、漏极端子区域271、第二源极端子区域291以及第二栅极端子区域281均位于基板10的设有交流区域223的一侧。沿第一方向X上，第二栅极端子区域281、第二源极端子区域291、交流区域223、第一源极端子区域251a、第一栅极端子区域261a以及漏极端子区域271依次排列。第一源极端子区域251a、第一栅极端子区域261a、漏极端子区域271、第二源极端子区域291以及第二栅极端子区域281分别为对应轨道的终点，且其尺寸均大于其所在的轨道的其他位置的尺寸。
功率模块100还包括多个导电端子。具体地，多个导电端子包括位于基板10的同一侧的第一直流负极端子DC1-、直流正极端子DC+、第二直流负极端子DC2-。第一直流负极端子DC1-、直流正极端子DC+、第二直流负极端子DC2-分别安装并电连接于第一直流负极区域23、直流正极区域213、第二直流负极区域24。第一直流负极端子DC1-、直流正极端子DC+、第二直流负极端子DC2-的中心线平行。
多个导电端子还包括位于基板10的同一侧的第二栅极端子G2、第二源极端子S2、交流端子AC、第一源极端子S1、第一栅极端子G1和漏极端子D。第二栅极端子G2、第二源极端子S2、交流端子AC、第一源极端子S1、第一栅极端子G1和漏极端子D分别安装并电连接于第二栅极端子区域281、第二源极端子区域291、交流区域223、第一源极端子区域251a、第一栅极端子区域261a以及漏极端子区域271。交流端子AC用于连接负载(如电机)。
第二栅极端子G2、第二源极端子S2、交流端子AC、第一源极端子S1、第一栅极端子G1和漏极端子D的中心线平行。所有的导电端子的两侧设置有半圆形的缺口R，且半圆形的缺口R在导电端子两侧的长边上，用于后续有折弯需求的应用场景，方便组装后的折弯。
半桥结构HB还包括多个导电带。多个导电带并排且均匀分布。导电带例如为铜带。多个第一上桥臂芯片T1、多个第二上桥臂芯片T2、多个第一下桥臂芯片T3以及多个第二下桥臂芯片T4均沿第二方向Y排布为一列。多个第一上桥臂芯片T1的中心线和多个第二上桥臂芯片T2的中心线平行。一列中所有的第一上桥臂芯片T1的功率源极经同一个导电带51电连接至交流区域223。一列中所有的第二上桥臂芯片T2的功率源极经同一个导电带52电连接至交流区域223。导电带51的一个端部和导电带52的一个端部均键合到交流区域223。
多个第一下桥臂芯片T3的中心线和多个第二下桥臂芯片T4的中心线平行。一列中所有的第一下桥臂芯片T3的功率源极经同一个导电带53电连接至第一直流负极区域23。一列中所有的第二下桥臂芯片T4的功率源极经同一个导电带54电连接至第二直流负极区域24。导电带51的一个端部和导电带52的一个端部分别键合到第一直流负极区域23和第二直流负极区域24。沿第一方向X上，第一直流负极区域23和第二直流负极区域24中的任意一者的投影与第一下桥臂区域221和第二下桥臂区域222中的任意一者的投影无交叠。如此，利于在第一方向X上，预留更多的主回路面积，提升功率密度。
直流正极端子DC+、第一负载轨道21、第一上桥臂芯片T1、第二上桥臂芯片T2、第一源极端子S1、第一栅极端子G1、第一漏极端子D、交流端子AC、导电带51、导电带52、键合线61g、键合线61s、键合线62g、键合线62s等共同构成半桥结构HB的上桥臂。交流端子AC、第二负载轨道22、第一下桥臂芯片T3、第二下桥臂芯片T4、第二源极端子S2、第二栅极端子G2、交流端子AC、导电带51、键合线63g、键合线63s、键合线64g、键合线64s等共同构成半桥结构HB的下桥臂。
该功率模块100中，主回路(即第一负载轨道和第二负载轨道)上的芯片到辅助回路(即第一源极轨道、第一栅极轨道、漏极轨道、第二源极轨道以及第二栅极轨道)的键合线尽可能短，而且除各个芯片与基板上的第一导电层11之间必要的打线外，由导电带以及共用导电层实现电连接。从热阻和电阻的角度考虑，通过利用基板10导电带以及共用导电层代替各个导电端子电连接至芯片的键合线，可降低由于引入过多的键合线或键合线过长带来的寄生电感，利于更好地实现开关性能，避免了芯片的负载电流端子之间可能发生过电压现象，提升了功率模块100的整体可靠性。
如图6所示，在一变形例中，第一源极键合区域253b和第一源极端子区域251b为间隔设置的。第一栅极键合区域263b和第一栅极端子区域261b为间隔设置的。沿第二方向Y上，第一源极键合区域253b和第一栅极键合区域263b平行，第二源极键合区域293b和第二栅极键合区域283b平行，第三源极键合区域295b和第三栅极键合区域285b平行。如此，利于各个芯片打线的灵活性，在任何位置均可设置键合线，而不受凹凸犬牙的影响。
其他实施例中，功率模块100可包括位于基板10上间隔设置的三个半桥结构HB，三个半桥结构HB构成三相全桥模块，并可应用于电机驱动器。
请结合参阅图7至图11，本申请实施例还提供一种封装结构200。封装结构200包括壳体70以及功率模块100。壳体70包括容纳腔70a。基板10和半桥结构HB位于容纳腔70a内，多个导电端子中的每一个分别从壳体70内凸伸出。
封装结构200为气密性封装器件，利于功率模块100在最大程度地实现小型化、轻量化、高密度的同时，满足高可靠性的要求。气密性封装是指能够防止水汽和其他污染物侵人的封装。气密性封装有可以满足功率模块100设计小型化、轻量化的优势，并且可以有效隔离外部电磁干扰。
具体地，壳体70包括导电的底座71以及导电的盖板72。底座71包括底板711以及连接底板711的多个侧板712。每个侧板712沿第三方向Z上延伸，多个侧板712围合底板711形成容纳腔70a。功率模块100可焊接至底座71。盖板72连接底座71的侧板712并封闭容纳腔70a。容纳腔70a内填充有惰性气体(如氮气)。每个导电端子从底座71上凸伸出。封装结构200还包括多个绝缘部80(如陶瓷材料)。每个绝缘部80环绕在一个导电端子和底座71之间，以使导电端子和底座71之间绝缘隔离。盖板72和壳体70例如均为金属，盖板72与壳体70可通过平行缝焊工艺连接。各个导电端子和基板10上的第一导电层11通过键合线60电连接。其他实施例中，各个导电端子和基板10上的第一导电层11还可通过键合带(如铜带)电连接。
其他实施例中，封装结构200的壳体70还可为塑封外壳，其例如通过环氧塑封工艺形成，并包裹功率模块100，每个导电端子从壳体70中凸出。
本申请实施例还提供一种电子设备(图未示)。该电子设备包括封装结构200。具体地，电子设备例如为电机驱动器、光伏逆变器、Boost升压设备；或者，电子设备为逆变电源、变频器、制冷设备、冶金机械设备、电力牵引设备等具有电机的设备，封装结构200应用于所述电机的电机驱动器(如，单相电机驱动器或三相电机驱动器)。
以上实施方式仅用以说明本申请的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施方式对本申请进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本申请的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本申请技术方案的精神和范围。
Claims (11)
1.一种功率模块，其特征在于，包括基板及位于所述基板上的半桥结构，所述半桥结构包括：
彼此间隔设置的第一负载轨道、第二负载轨道、第一直流负极区域、第二直流负极区域、第一源极轨道、第一栅极轨道、漏极轨道、第二源极轨道以及第二栅极轨道；所述第一负载轨道包括一体形成并顺次连接的第一上桥臂区域、直流正极区域和第二上桥臂区域，所述第二负载轨道包括一体形成并顺次连接的第一下桥臂区域、交流区域和第二下桥臂区域；所述直流正极区域和所述交流区域沿横向延伸，所述第一上桥臂区域、所述第二上桥臂区域、所述第一下桥臂区域和所述第二下桥臂区域均沿纵向上延伸；沿所述横向上，所述第一下桥臂区域、所述第一上桥臂区域、所述第二上桥臂区域、所述第二下桥臂区域依次间隔排列；沿所述纵向上，所述直流正极区域和所述交流区域分别位于所述第一上桥臂区域和所述第二上桥臂区域的相对两侧；沿所述横向上，所述第一直流负极区域和所述第二直流负极区域分别位于所述直流正极区域的相对两侧，沿所述纵向上，所述第一下桥臂区域位于所述第一直流负极区域和所述交流区域之间，所述第二下桥臂区域位于所述第二直流负极区域和所述交流区域之间；
多个第一上桥臂芯片和多个第二上桥臂芯片，所述多个第一上桥臂芯片安装于所述第一上桥臂区域并与所述第一上桥臂区域电连接，所述多个第二上桥臂芯片安装于所述第二上桥臂区域并与所述第二上桥臂区域电连接，每个所述第一上桥臂芯片的驱动源极、每个所述第二上桥臂芯片的驱动源极均电连接至所述第一源极轨道，每个所述第一上桥臂芯片的栅极、每个所述第二上桥臂芯片的栅极均电连接至所述第一栅极轨道，所述多个第一上桥臂芯片和所述多个第二上桥臂芯片均与所述交流区域电连接；以及
多个第一下桥臂芯片和多个第二下桥臂芯片，所述多个第一下桥臂芯片安装于所述第一下桥臂区域并与所述第一下桥臂区域电连接；所述多个第二下桥臂芯片安装于所述第二下桥臂区域并与所述第二下桥臂区域电连接，每个所述第一下桥臂芯片的漏极、每个所述第二下桥臂芯片的漏极均电连接至所述漏极轨道，每个所述第一下桥臂芯片的驱动源极、每个所述第二下桥臂芯片的驱动源极均电连接至所述第二源极轨道，每个所述第一下桥臂芯片的栅极、每个所述第二下桥臂芯片的栅极均电连接至所述第二栅极轨道，所述多个第一下桥臂芯片和所述第一直流负极区域电连接，所述多个第二下桥臂芯片和所述第二直流负极区域电连接；
其中，所述第一源极轨道、所述第一栅极轨道、所述漏极轨道、所述第二源极轨道以及所述第二栅极轨道中的任意一个均包括至少一个折弯；
所述功率模块还包括多个导电带，所述多个第一上桥臂芯片和所述交流区域之间、所述多个第二上桥臂芯片和所述交流区域之间、所述多个第一下桥臂芯片和所述第一直流负极区域之间、所述多个第二下桥臂芯片和所述第二直流负极区域之间分别通过一个所述导电带电连接；
所述第一源极轨道包括一体形成的第一源极端子区域以及第一源极键合区域，所述第一源极键合区域位于所述第一上桥臂区域和所述第二上桥臂区域之间；每个所述第一上桥臂芯片的驱动源极、每个所述第二上桥臂芯片的驱动源极分别通过键合线电连接所述第一源极键合区域；
所述第一栅极轨道包括一体形成的第一栅极端子区域以及第一栅极键合区域，所述第一栅极键合区域位于所述第一上桥臂区域和所述第二上桥臂区域之间；每个所述第一上桥臂芯片的栅极、每个所述第一上桥臂芯片的栅极分别通过键合线电连接所述第一栅极键合区域；
所述漏极轨道包括漏极端子区域；
所述第二源极轨道包括一体形成并顺次连接的第二源极端子区域、第二源极连接区域、第二源极键合区域、第三源极连接区域以及第三源极键合区域，所述第二源极连接区域沿所述第一下桥臂区域的轮廓延伸，所述第二源极键合区域位于所述第一下桥臂区域和所述第一上桥臂区域之间，所述第三源极连接区域沿所述交流区域的轮廓延伸，所述第三源极键合区域位于所述第一下桥臂区域和所述第二下桥臂区域之间；每个所述第一下桥臂芯片的驱动源极分别通过键合线电连接所述第二源极键合区域，每个所述第二下桥臂芯片的驱动源极分别通过键合线电连接所述第三源极键合区域；
所述第二栅极轨道包括一体形成并顺次连接的第二栅极端子区域、第二栅极连接区域、第二栅极键合区域、第三栅极连接区域以及第三栅极键合区域，所述第二栅极连接区域沿所述第一下桥臂区域的轮廓延伸，所述第二栅极键合区域位于所述第一下桥臂区域和所述第一上桥臂区域之间，所述第三栅极连接区域沿所述交流区域的轮廓延伸，所述第三栅极键合区域位于所述第一下桥臂区域和所述第二下桥臂区域之间；每个所述第一下桥臂芯片的栅极分别通过键合线电连接至所述第二栅极键合区域，每个所述第二下桥臂芯片的栅极分别通过键合线电连接所述第三栅极键合区域；
所述第一源极端子区域、所述第一栅极端子区域、所述漏极端子区域、所述第二源极端子区域以及所述第二栅极端子区域均位于所述基板的设有所述交流区域的一侧；沿所述横向上，所述第二栅极端子区域、所述第二源极端子区域、所述交流区域、所述第一源极端子区域、所述第一栅极端子区域以及所述漏极端子区域依次排列。
2.如权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述多个第一上桥臂芯片、所述多个第二上桥臂芯片、所述多个第一下桥臂芯片以及所述多个第二下桥臂芯片均沿所述纵向排布为一列，一列中所有的所述第一上桥臂芯片经同一个所述导电带电连接至所述交流区域，一列中所有的所述第二上桥臂芯片经同一个所述导电带电连接至所述交流区域，一列中所有的所述第一下桥臂芯片经同一个所述导电带电连接至所述第一直流负极区域，一列中所有的所述第二下桥臂芯片经同一个所述导电带电连接至所述第二直流负极区域。
3.如权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述第一上桥臂区域和所述第二上桥臂区域关于沿所述纵向上延伸的第一虚拟对称线镜像对称；所述第一下桥臂区域和所述第二下桥臂区域关于沿所述纵向上延伸的第二虚拟对称线镜像对称。
4.如权利要求1所述的功率模块，其特征在于，沿所述横向上，所述第一上桥臂区域、所述第二上桥臂区域、所述第一下桥臂区域和所述第二下桥臂区域的尺寸均相同。
5.如权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述漏极轨道和所述第一负载轨道为一体形成的。
6.如权利要求1所述的功率模块，其特征在于，
沿所述纵向上，所述第一源极键合区域和所述第一栅极键合区域平行或者犬牙交错；
沿所述纵向上，所述第二源极键合区域和所述第二栅极键合区域平行或者犬牙交错；
沿所述纵向上，所述第三源极键合区域和所述第三栅极键合区域平行或者犬牙交错。
7.如权利要求1所述的功率模块，其特征在于，
所述第一源极键合区域和所述第一源极端子区域为间隔设置的；或者，所述第一源极键合区域和所述第一源极端子区域为一体形成的，所述第一源极轨道还包括第一源极连接区域，所述第一源极连接区域连接所述第一源极键合区域，并沿所述第二上桥臂区域的轮廓和所述第二下桥臂区域的轮廓延伸至所述第一源极端子区域；
所述第一栅极键合区域和所述第一栅极端子区域为间隔设置的；或者，所述第一栅极键合区域和所述第一栅极端子区域为一体形成的，所述第一栅极轨道还包括第一栅极连接区域，所述第一栅极连接区域连接所述第一栅极键合区域，并沿所述第二上桥臂区域的轮廓和所述第二下桥臂区域的轮廓延伸至所述第一栅极端子区域。
8.如权利要求1至7中任意一项所述的功率模块，其特征在于，所述功率模块还包括多个导电端子，所述多个导电端子包括：
直流正极端子、交流端子、第一直流负极端子和第二直流负极端子，分别电连接所述直流正极区域、所述交流区域、所述第一直流负极区域和所述第二直流负极区域；
第一栅极端子和第一源极端子，分别电连接所述第一栅极轨道和所述第一源极轨道；以及
第二源极端子、第二栅极端子和漏极端子，分别电连接所述第二源极轨道、所述第二栅极轨道和所述漏极轨道。
9.一种封装结构，其特征在于，包括：
壳体，所述壳体包括容纳腔；以及
如权利要求8所述的功率模块，所述基板和所述半桥结构位于所述容纳腔内，所述多个导电端子中的每一个分别从所述壳体内凸伸出。
10.如权利要求9所述的封装结构，其特征在于，所述壳体包括导电的底座以及导电的盖板，所述底座形成所述容纳腔，所述盖板焊接于所述底座并封闭所述容纳腔，所述容纳腔内填充有惰性气体，每个所述导电端子从所述底座上凸伸出；所述封装结构还包括多个绝缘部，每个所述绝缘部环绕在一个所述导电端子和所述底座之间，以使所述导电端子和所述底座之间绝缘。
11.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求9或10所述的封装结构。
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| GR01 | Patent grant | ||
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