CN103681545A - 功率模块封装 - Google Patents

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Abstract

在此公开了一种功率模块封装，该功率模块封装包括：具有多面体的形状并且由金属材料制成的主体件；安装在所述主体件上的半导体器件；以及由金属材料制成并且形成在所述主体件的边缘区域的块状件。

Description

功率模块封装
相关申请的交叉引用
本申请要求于2012年9月26日提交的、名称为“Power Module Package（功率模块封装）”的韩国专利申请No.10-2012-0106989的优先权，该申请的全部内容在此作为参考结合于本申请。
技术领域
本发明涉及一种功率模块封装。
背景技术
随着全球能源消耗的增长，如逆变器的功率转换装置在诸如家用电器、工业产品等领域的使用不断增长，以有效利用能源并保护环境。
随着逆变器的使用的增长，智能功率模块（IPM）已经很显著，在专利文献1中公开的智能功率模块是在逆变器中执行直流整流和交流转换的核心部件，并且可用于诸如冰箱、洗衣机、空调的家用电器、诸如工业发动机等工业设备以及诸如混合动力电动汽车（HEV）、电动汽车（EV）等下一代设备中。
同时，在普通的智能功率模块中，由于封装设计完成后的基础结构的形式难以改变，使得电容不易改变。另外，为了消除功率转换过程中产生的热量，需要安装由金属材料制成的用于热量辐射或热量辐射装置的独立基片。
【现有技术文献】
【专利文献】
（专利文献1）US7,208,819B
发明内容
本发明致力于提供一种能够容易地改变电容且具有改善的热量辐射性能的功率模块封装。
根据本发明的一种优选实施方式，提供一种功率模块封装，该功率模块封装包括：主体件，该主体件具有多面体的形状并且由金属材料制成；半导体器件，该半导体器件安装在所述主体件上；以及块状件，该块状件由金属材料制成并且形成在所述主体件的边缘区域。
所述主体件可以具有冷却件安装孔，该冷却件安装孔穿过所述主体件的表面中的没有安装所述半导体器件的一个表面和另一个表面。
所述功率模块封装还可以包括冷却件，该冷却件由金属材料制成并且形成为能被插入所述冷却件安装孔内。
当所述半导体器件的数量为多个时，所述主体件可以安装有多个半导体器件。
所述功率模块封装还可以包括形成在所述主体件和所述块状件之间的边界表面上的绝缘层。
所述功率模块封装还可以包括连接所述半导体器件与所述块状件的导线。
所述块状件可以包括分别形成在所述块状件的沿长度方向的两个侧面上的连接部。
所述连接部可以包括突出连接部和对应于所述突出连接部的内凹连接部。
当所述主体件的数量为多个时，所述多个主体件可以通过所述块状件的所述连接部彼此连接。
所述功率模块封装还可以包括成型件，该成型件形成为围绕所述半导体器件、所述块状件和所述主体件的外表面。
根据本发明的另一种优选实施方式，提供一种功率模块封装，该功率模块封装包括：主体件，该主体件具有多面体的形状并且由金属材料制成，所述主体件具有冷却件安装孔，该冷却件安装孔穿过所述主体件的一个表面和另一个表面；半导体器件，该半导体器件安装在所述主体件上；以及冷却件，该冷却件由金属材料制成并且形成为能被插入所述冷却件安装孔内。
所述功率模块封装还可以包括由金属材料制成并且形成在所述主体件的边缘区域的块状件。
所述块状件可以包括分别形成在所述块状件的沿长度方向的两个侧面上的连接部。
所述连接部可以包括突出连接部和对应于所述突出连接部的内凹连接部。
当所述主体件的数量为多个时，所述多个主体件通过所述块状件的连接部彼此连接。
所述功率模块封装还可以包括形成在所述主体件和所述块状件之间的边界表面上的绝缘层。
所述功率模块封装还可以包括连接所述半导体器件与所述块状件的导线。
当所述半导体器件的数量为多个时，所述主体件安装有多个半导体器件。
附图说明
通过以下结合附图的详细描述，将更清楚地理解本发明的上述和其他目的、特征和优点，其中：
图1为显示根据本发明的优选实施方式的功率模块封装的详细结构的视图；
图2为显示在图1所示的功率模块封装内形成有成型件的结构的视图；
图3为显示根据本发明的优选实施方式的块状件的详细视图；以及
图4为显示根据本发明的优选实施方式的彼此连接的多个主体件的示例的视图。
具体实施方式
通过以下结合附图对优选实施方式的详细描述，将更清楚地理解本发明的目的、特征和优点。在整个附图中，相同的参考数字用于标记相同或相似的部件，因此会省略多余的描述。另外，在以下的描述中，“第一”、“第二”、“一侧”、“另一侧”等术语用于区分不同的部件，但是这些部件的结构不应理解为受到这些术语的限制。此外，在本发明的说明书中，当可以确定对现有技术的详细描述会使本发明的主旨模糊时，将省略该详细描述。
以下，将结合附图详细描述本发明的优选实施方式。
功率模块封装
图1为显示根据本发明的优选实施方式的功率模块封装的详细结构的视图；图2为显示在图1所示的功率模块封装内形成有成型件的结构的视图；图3为显示根据本发明的优选实施方式的止挡件的详细视图；以及图4为显示根据本发明的优选实施方式的彼此连接的多个主体件的示例的视图。
如图1所示，功率模块封装100包括：具有多面体的形状并且由金属材料制成的主体件110；安装在所述主体件110上的半导体器件120；以及形成在所述主体件110的边缘区域并且由金属材料制成的块状件130。
半导体器件120可以是诸如绝缘栅双极晶体管（IGBT）、二极管等具有大量热量产生的功率器件，但是本发明并不局限于此。
所述主体件110可以设置有冷却件安装孔111，该冷却件安装孔111穿过主体件110的表面中的没有安装半导体器件120的一个表面和另一个表面。
也就意味着，所述主体件110可以具有多面体的形状，且可以设置有冷却件安装孔111，该冷却件安装孔111穿过一个表面和另一个表面并且所述一个表面和另一表面之间的表面没有安装所述半导体器件。
另外，如图4所示，功率模块封装100还可以包括由金属材料制成并且形成为能够被插入冷却件安装孔111内的冷却件150。
此处，所述冷却件150适用于由能够提高热量辐射性能的金属材料制成。
以上所述的主体件110可以形成为多个。
如图4所示，由于所述冷却件150具有冷却件150可以插入到形成在多个所述主体件110中的每一个内的冷却件安装孔111中的形状，因此可以用于使多个所述主体件150彼此连接。
另外，所述冷却件150由具有出色的热量辐射性能的金属材料制成，以消除所述半导体器件120产生的热量，从而提高所述功率模块封装100的热量辐射性能。
由于功率模块封装普遍配置有用于热量辐射的单独结构的散热片等，半导体器件安装在基片的下部，因此需要保护用于热量辐射的区域。但是，由于根据本发明的优选实施方式的所述功率模块封装100包括形成为能够被插入所述主体件110内的冷却件150，因此鉴于微型化及集成化的程度，会省略保护热量辐射区域，以实现改进的功率模块。
另外，所述冷却件150由金属材料制成，以在所述功率模块封装100中实现电连接功能。
如图4所示，所述杆状的冷却件150将所述多个主体件110彼此连接，因此能够将安装在相邻的所述主体件110上的所述半导体器件120以彼此平行的方式彼此电连接。
那意味着，所述冷却件150和所述块状件130可以用于连接多个所述主体件110并实现电连接功能。
此处，分别施加在所述冷却件150和所述块状件130上的电压可以根据操作者的需要选择性地施加正电压或负电压。
由于上面所描述的结构，本发明的功率模块封装100有望可以容易地改变电容。
例如，为了根据操作者的需要增加所述功率模块封装100的电容，所述主体件110还连接于另一个所述主体件110，相反地，为了减小电容，从此移除连接的所述主体件110。
如图2所示，所述功率模块封装100可以包括所述半导体器件120和所述块状件130，并且还包括环绕所述半导体器件120、所述块状件130以及所述主体件110的外表面形成的成型件160。
同时，在图4中，为了解释方便省略了所述成型件160；但是，如图2所示，显而易见的是，多个所述主体件110在围绕所述主体件110的外表面的所述成型件160形成在所述功率模块封装100中的状态下彼此连接。
如图2所示，所述半导体器件120可以形成为多个。
此处，所述主体件100可以设置有安装在其上的多个半导体器件120。
例如，所述主体件110包括形成于边缘区域的所述块状件130，块状件130具有正六面体的形状并且设置有安装在除了所述冷却件安装孔111形成的表面以外的所述正六面体的其他表面的各个表面上的半导体器件120。
由于上面所述的结构，所述半导体器件120可以安装在功率模块封装100上的区域可以被保护，以提高安装在其上的半导体器件120的效率。
另外，所述功率模块封装100还可以包括形成在所述主体件110和所述块状件130之间的边界表面上的绝缘层113。
特别地，所述绝缘层113形成在由金属材料制成的所述主体件110和所述块状件130互相接触的表面上，从而避免两者之间可能产生的短路现象。
另外，所述功率模块封装100还可以包括连接所述半导体器件120和所述块状件130的导线140。
如图1所示，所述块状件130可以形成在所述主体件110的边缘区域，特别地，所述块状件130可以形成在与安装有所述半导体器件120的主体件110的两个侧面相对应的边缘区域。
即所述块状件130形成在所述主体件110的两个侧面上，以在半导体器件120安装在主体件110的表面上的情况下与半导体器件120电连接。
所述块状件130可以通过所述导线140与所述半导体器件120电连接。
另外，如图3所示，所述块状件130还可以包括沿长度方向形成在其两个侧面的每个侧面上的连接部（131a、131b）。
此处，连接部131a、131b可以包括突出连接部131a和对应于突出连接部131a的内凹连接部131b；但本发明并不局限于此。因此，根据操作者的需要，能够彼此连接且具有各种形状的连接部都能应用于本发明。
上面所述的突出连接部131a和内凹连接部131b具有能使彼此对应的尺寸和形状以相互连接。
此处，词语“对应”的意思是指所述突出连接部131a和所述内凹连接部131b将连接于具有相同尺寸和相同形状的对应的连接部，对应于所述突出连接部131a或所述内凹连接部131b的变化。
但是，相同并不意味着尺寸的厚度在数学意义上准确的相同，而是指尺寸的厚度在考虑到设计、制造、测量等方面误差的情况下大体上相同。
如图4所示，所述主体件110可以形成为多个。
此处，所述多个主体件110可以彼此物理连接并且可以通过所述块状件130的连接部131a和131b彼此电连接。
同时，在所述块状件130中，所述连接件131a和131b的结构可以省略，且所述多个块状件130可以通过粘合剂彼此连接。此处，粘合剂可以由导电材料制成，以用于所述块状件130之间的电连接。
普通的功率模块封装在制造后难以根据操作者的需要改变电容；但是，根据本发明的优选实施方式的所述功率模块封装100可以设置有安装在所述主体件110上的多个半导体器件120以及可以彼此物理连接且彼此电连接的多个主体件110，使得电容根据操作者的需要通过增加或减少所述半导体器件120的数量或所述主体件110的数目而可以轻易地改变。
在根据本发明的优选实施方式的所述功率模块封装中，多个半导体器件可以安装在所述主体件上，从而使半导体器件安装在其上而最大化效率。
另外，根据本发明的优选实施方式，多个半导体器件可以安装在主体件上或者多个主体件可以彼此连接，从而能够容易地改变功率模块封装的电容。
另外，在根据本发明的优选实施方式的功率模块封装中，由于主体件与冷却件可以彼此整体地结合，因此可以省略独立的热量辐射模块，从而功率模块封装可以微型化。
尽管出于说明的目的公开了本发明的实施方式，但是可以理解的是本发明不限于此，本领域技术人员可以理解的是，在不脱离本发明的范围和思想的情况下，可以做出各种修改、添加和变形。
因此，任何和所有的修改、变形或等同装置应给理解为在本发明的范围内，本发明的具体范围通过附带的权利要求公开。

Claims (18)

1.一种功率模块封装，该功率模块封装包括：
主体件，该主体件具有多面体的形状并且由金属材料制成；
半导体器件，该半导体器件安装在所述主体件上；以及
块状件，该块状件由金属材料制成并且形成在所述主体件的边缘区域。
2.根据权利要求1所述的功率模块封装，其中，所述主体件具有冷却件安装孔，该冷却件安装孔穿过所述主体件的表面中的没有安装所述半导体器件的一个表面和另一表面。
3.根据权利要求2所述的功率模块封装，该功率模块封装还包括冷却件，该冷却件由金属材料制成并且形成为能够被插入所述冷却件安装孔内。
4.根据权利要求2所述的功率模块封装，其中，当所述半导体器件的数量为多个时，所述主体件安装有该多个半导体器件。
5.根据权利要求1所述的功率模块封装，该功率模块封装还包括形成在所述主体件和所述块状件之间的边界表面上的绝缘层。
6.根据权利要求1所述的功率模块封装，该功率模块封装还包括连接所述半导体器件与所述块状件的导线。
7.根据权利要求1所述的功率模块封装，其中，所述块状件包括分别形成在所述块状件的沿长度方向的两个侧面上的连接部。
8.根据权利要求7所述的功率模块封装，其中，所述连接部包括突出连接部和对应于所述突出连接部的内凹连接部。
9.根据权利要求7所述的功率模块封装，其中，当所述主体件的数量为多个时，所述多个主体件通过所述块状件的所述连接部彼此连接。
10.根据权利要求1所述的功率模块封装，该功率模块封装还包括成型件，该成型件形成为围绕所述半导体器件、所述块状件和所述主体件的外表面。
11.一种功率模块封装，该功率模块封装包括：
主体件，该主体件具有多面体的形状并且由金属材料制成，所述主体件具有冷却件安装孔，该冷却件安装孔穿过所述主体件的一个表面和另一个表面；
半导体器件，该半导体器件安装在所述主体件上；以及
冷却件，该冷却件由金属材料制成并且形成为能够被插入所述冷却件安装孔内。
12.根据权利要求11所述的功率模块封装，该功率模块封装还包括由金属材料制成并且形成在所述主体件的边缘区域的块状件。
13.根据权利要求11所述的功率模块封装，其中，所述块状件包括分别形成在所述块状件的沿长度方向的两个侧面上的连接部。
14.根据权利要求13所述的功率模块封装，其中，所述连接部包括突出连接部和对应于所述突出连接部的内凹连接部。
15.根据权利要求13所述的功率模块封装，其中，当所述主体件的数量为多个时，所述多个主体件通过所述块状件的连接部彼此连接。
16.根据权利要求12所述的功率模块封装，该功率模块封装还包括形成在所述主体件和所述块状件之间的边界表面上的绝缘层。
17.根据权利要求12所述的功率模块封装，该功率模块封装还包括连接所述半导体器件与所述块状件的导线。
18.根据权利要求11所述的功率模块封装，其中，当所述半导体器件的数量为多个时，所述主体件安装有该多个半导体器件。
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