CN104392970B - 一种集成化电力电子功率变换控制装置的封装结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种集成化电力电子功率变换控制装置的封装结构，包括散热器，设置在所述散热器上的基板，所述基板上设置导电层，所述导电层上排列有若干电子晶元，所述电子晶元与所述基板电连接，所述电子晶元及所述基板上包覆有封装层，并预留多个外接口，所述导电层上设置有绝缘槽，将所述导电层分割成若干绝缘单元，所述电子晶元交替排布在所述绝缘单元，使所述电子晶元的发热均匀，易散热。该封装结构大大缩小电力电子功率变换控制装置的体积；同时只通过外围接口连接电源及外围电路，简化了电路的连接，集成度高、可靠性好、实用价值高。
Description
技术领域
本发明涉及一种集成化电力电子功率变换控制装置的封装结构，特别涉及集成化高、减小体积的集成化电力电子功率变换控制装置的封装结构。属于电力电子技术领域。
背景技术
近年来，集成电路技术与材料进步飞速发展，芯片的集成程度越来越高，体积也越来越小，但功能却日益强大。随着电子技术的飞速发展，封装的小型化和组装的高密度化以及各种新型封装技术的不断涌现，对电子组装质量的要求也越来越高。
以前很多电子封装材料用的都是陶瓷，玻璃以及金属。但是新型密封质料环氧树脂材料，其实电子封装产品简单的来说就是电子产品的保护罩，让电子产品免受外界环境的影响，比如化学腐蚀，比如大气环境，氧化等。为了让电子产品更好的经久耐用，提高寿命，所以电子封装工艺技术就非常的重要了。
现有的电子器件封装技术，是将多个已封装好的电力电子芯片进行多个串并联，组成一个开关元件，而电动汽车驱动电机系统和储能系统要各占用一套硬件，存在整个系统体积大、成本高、散热部件复杂等问题。公开号为101901799A的专利文献记载了一种集成电路封装结构，封装结构包括基板、设置于基板上的封装件，一黏着层附着于封装件的外侧，该黏着层上贴附有金属薄膜，该发明为了降低集成电路整体的封装厚度，主要是用于日益轻薄短小的电子产品，不宜散热，不适合将一些大的控制器元件及储能元件封装在一个整体的模块。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于缺乏将一些较大的控制元件及储能元件封装在一个整体模块的方法，从而提出一种集成化电力电子功率变换控制装置的封装结构。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种集成化电力电子功率变换控制装置的封装结构，包括散热器，设置在所述散热器上的基板，所述基板上设置导电层，所述导电层上排列有若干电子晶元，所述电子晶元与所述基板电连接，所述电子晶元及所述基板上包覆有封装层，并预留多个外接口，所述导电层上设置有绝缘槽，将所述导电层分割成若干绝缘单元，所述电子晶元设置在所述绝缘单元，所述电子晶元的不同发热晶元间隔分布，使发热均匀，容易散热。
所述集成化电力电子功率变换控制装置的封装结构为电动汽车电机驱动器或车载充电器的集成化电力电子功率变换控制装置的封装结构。
所述电子晶元包括至少一个可控半导体。
所述可控半导体还包括保护元件，相邻所述电子晶元的所述可控半导体和所述保护元件间隔分布。
所述导电层为覆铜层或覆铝层。
所述外接口与电源、负载、储能元件以及控制器连接。
所述导电层上还设置有控制板。
所述导电层上还设置有焊锡层，所述电子晶元焊接在所述焊锡层上。
所述基板与所述散热器之间还设置有覆铜层和焊锡层，所述焊锡层与所述散热器连接。
所述绝缘单元上还设置有测温电阻。
所述散热器的厚度为4-8毫米；
所述基板的厚度为0.4-0.8毫米；
所述导电层的厚度为0.1-0.5毫米；
所述绝缘槽的宽度为0.5-1.5毫米。
所述散热器(1)的厚度为5毫米；
所述基板(2)的厚度为0.6毫米；
所述导电层(3)的厚度为0.3毫米；
所述绝缘槽(31)的宽度为1毫米。
所述基板(2)为绝缘陶瓷基板。
所述封装层(5)为硅凝胶。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
(1)本发明提供一种集成化电力电子功率变换控制装置的封装结构，包括散热器，设置在所述散热器上的基板，所述基板上设置导电层，所述导电层上排列有若干电子晶元，所述电子晶元与所述基板电连接，所述电子晶元及所述基板上包覆有封装层，并预留多个外接口，所述导电层上设置有绝缘槽，将所述导电层分割成若干绝缘单元，所述电子晶元交替排布在所述绝缘单元，使所述电子晶元的发热均匀，易散热。该封装结构大大缩小电力电子控制装置的体积；同时只通过外围接口连接电源及外围电路，简化了电路的连接，集成度高、可靠性好、实用价值高。
(2)所述集成化电力电子功率变换控制装置的封装结构为电动汽车电机驱动器或车载充电器的集成化电力电子功率变换控制装置的封装结构，将电子晶元封装在一起，排除外界干扰，进一步提高了电力电子功率变换控制装置的稳定性。
(3)本发明提供一种集成化电力电子功率变换控制装置的封装结构，所述导电层上还设置有控制板，将控制板一同设置在导电层上，共用一个散热器。封装在一起，进一步提高了集成度，同时也便于散热，提高了电力电子功率变换控制装置的稳定性。
(4)本发明提供一种集成化电力电子功率变换控制装置的封装结构，所述绝缘单元还设置有测温电阻，可随时对控制装置的温度进行检测，便与监控，提高了电力电子功率变换控制装置的安全性。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1是本发明一个实施例的一种集成化电力电子功率变换控制装置的封装结构整体封装结构示意图；
图2是本发明一个实施例的一种集成化电力电子功率变换控制装置的封装结构的电子晶元布置示意图；
图3是本发明一个实施例的一种集成化电力电子功率变换控制装置的封装结构整体封装结构示意图；
图4是本发明一个实施例的一种集成化电力电子功率变换控制装置的封装结构的电子晶元布置封装图；
图5是本发明一个实施例的一种电动汽车集成化电力电子功率变换控制装置电路图；
图6是本发明一个具体实施例的一种电动汽车集成化电力电子功率变换控制装置的封装结构示意。
图中附图标记表示为：1-散热器，2-基板，3-导电层，31-绝缘槽，32-绝缘单元，33-焊锡层，34-焊锡层，35-测温电阻，4-电子晶元，5-封装层，6-控制板。
具体实施方式
实施例一
本实施例提供一种集成化电力电子功率变换控制装置的封装结构，整体封装结构图如图1所示，包括散热器1，设置在所述散热器1上的基板2，所述基板2上设置导电层3，所述导电层3上排列有若干电子晶元4，所述电子晶元4与所述基板2电连接，所述电子晶元4及所述基板2上包覆有封装层5，并预留多个外接口，所述导电层3上设置有绝缘槽31，所述导电层3如图2中的粗虚线所围成区域，所述绝缘槽31如图2中的粗实线所示，将所述导电层3分割成若干绝缘单元32，所述电子晶元4设置在所述绝缘单元32，使所述电子晶元4的不同发热晶元间隔分布，使发热均匀，容易散热。该封装结构大大缩小电力电子控制装置的体积；同时只通过外围接口连接电源及外围电路，简化了电路的连接，集成度高、可靠性好、实用价值高。
实施例二
本实施例在实施例一的基础上作了进一步的限定，参考图1、2，包括散热器1，所述散热器1的厚度为5毫米，设置在所述散热器1上的基板2，所述基板2为绝缘陶瓷基板，所述绝缘陶瓷基板为氮化铝陶瓷基板或氧化铝陶瓷基板，厚度为0.6毫米；所述基板2上设置有导电层3，所述导电层3为覆铜层，厚度为0.3毫米。
在其他实施中，所述散热器的厚度可在4-8毫米间根据应用环境选择；厚度可在0.4-0.8毫米间根据需求选择选择；所述导电层3为覆铝层，厚度为0.1-0.5毫米间选择；
作为优选实施例，如图3所示，所述导电层3上还设置有焊锡层33，可通过热压合的方式将所述电子晶元4焊接在所述焊锡层33上；所述基板2与所述散热器1之间还设置有覆铜层和焊锡层34，所述焊锡层34与所述散热器1连接，可通过热压合的方式将所述散热器与所述基板连接在一起。
所述覆铜层上排列有若干电子晶元4，以四桥臂电路封装结构为例，如图2中Q1-Q8所示，所述电子晶元4包括至少一个可控半导体，所述可控半导体还设置有保护元件，所述可控半导体包括IGBT、MOS管或晶闸管等，如图2所示，A1-A8为可控半导体，保护元件为二极管，相邻所述电子晶元4的所述可控半导体和所述保护元件间隔分布，所述电子晶元4与所述基板2电连接，所述电子晶元4及所述基板2上包覆有封装层5，所述封装层5为硅凝胶，通过去潮，真空脱泡，浇注等工艺。封装时预留多个外接口，所述外接口与电源、负载、储能元件以及控制器连接。所述导电层3上设置有绝缘槽31，所述绝缘槽31的宽度为1毫米。在其他实施例中，所述绝缘槽31的宽度可为0.5-1.5毫米间任意值。所述导电层3如图2中的粗虚线所围成区域，所述绝缘槽31如图2中的粗实线所示，将所述导电层3分割成若干绝缘单元32，所述电子晶元4交替排布在所述绝缘单元32，使所述电子晶元4的发热均匀，易散热。该封装结构大大缩小电力电子控制装置的体积；同时只通过外围接口连接电源及外围电路，简化了电路的连接，集成度高、可靠性好、实用价值高。
实施例三
本实施例作为优选实施例，如图4所示在实施例二的基础上，所述导电层3上还设置有控制板6。将控制板一同设置在导电层上，共用同一个散热器，封装在一起，进一步提高了集成度，同时也便于散热，提高了电力电子功率变换控制装置的稳定性。
所述绝缘单元32上还设置有测温电阻。可随时对控制装置的温度进行检测，便与监控，提高了电力电子功率变换控制装置的安全性。
实施例四
本实施例提供一种应用与电动汽车电机驱动器或车载充电器的集成化电力电子功率变换控制装置的封装结构的实例，其电路结构如图5所示。
在与散热底板紧连的覆铜陶瓷基板上集成封装了多个电子晶元，如图6所示，Q1-Q8代表8个电子晶元单元，A1-A8分别代表8个IGBT，每个IGBT并联一个二极管，起反向截止的作用。控制板可以通过插针固定在导电层，各个晶元间通过键合线或预先设置的铜排相接，控制板上的一个或多个需散热元件一起封装在此覆铜陶瓷基板上，如图中Q9和Q10所示。
B1和B2间接电源正负极；B1和B3间接电容C2；B3和B2间接电容C3；B1和B4间接电容C1；B4和B2间接蓄电池；B4和B5间接电感L；B6、B7、B8引出三向交流电驱动电机M；B3和过M引出端间接交流电网；C1到Cx外接can通信、温度信号、转矩信号等简单逻辑信号；A1到A8引出IGBT晶元门极信号至控制板，其封装结构如图6所示。
本实施例提供的具体应用实例是4桥臂八组电子晶元封装在一起，也可衍伸为其他多组芯片集中封装的情况。该封装结构可减小外界干扰，进一步提高了电力电子功率变换控制装置的稳定性。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (11)
1.一种集成化电力电子功率变换控制装置的封装结构，包括散热器(1)，设置在所述散热器(1)上的基板(2)，所述基板(2)上设置导电层(3)，所述导电层(3)上排列有若干电子晶元(4)，所述电子晶元(4)与所述基板(2)电连接，所述电子晶元(4)及所述基板(2)上包覆有封装层(5)，并预留多个外接口，其特征在于：所述导电层(3)上设置有绝缘槽(31)，将所述导电层(3)分割成若干绝缘单元(32)，所述电子晶元(4)设置在所述绝缘单元(32)，所述电子晶元(4)的不同发热晶元间隔分布，使发热均匀，容易散热，所述电子晶元(4)包括至少一个可控半导体和一个保护元件，相邻所述电子晶元(4)的所述可控半导体和所述保护元件间隔分布。
2.根据权利要求1所述的集成化电力电子功率变换控制装置的封装结构，其特征在于：所述集成化电力电子功率变换控制装置的封装结构为电动汽车电机驱动器或车载充电器的集成化电力电子功率变换控制装置的封装结构。
3.根据权利要求1或2所述的集成化电力电子功率变换控制装置的封装结构，其特征在于：所述导电层(3)为覆铜层或覆铝层。
4.根据权利要求1或2所述的集成化电力电子功率变换控制装置的封装结构，其特征在于：所述外接口与电源、负载、储能元件以及控制器连接。
5.根据权利要求2所述的集成化电力电子功率变换控制装置的封装结构，其特征在于：所述导电层(3)上还设置有控制板(6)。
6.根据权利要求5所述的集成化电力电子功率变换控制装置的封装结构，其特征在于：所述导电层(3)上还设置有焊锡层(33)，所述电子晶元(4)焊接在所述焊锡层(33)上。
7.根据权利要求6所述的集成化电力电子功率变换控制装置的封装结构，其特征在于：所述基板(2)与所述散热器(1)之间还设置有覆铜层和焊锡层(34)，所述焊锡层(34)与所述散热器(1)连接。
8.根据权利要求7所述的集成化电力电子功率变换控制装置的封装结构，其特征在于：所述绝缘单元(32)上还设置有测温电阻。
9.根据权利要求8所述的集成化电力电子功率变换控制装置的封装结构，其特征在于：
所述散热器(1)的厚度为4-8毫米；
所述基板(2)的厚度为0.4-0.8毫米；
所述导电层(3)的厚度为0.1-0.5毫米；
所述绝缘槽(31)的宽度为0.5-1.5毫米。
10.根据权利要求9所述的集成化电力电子功率变换控制装置的封装结构，其特征在于：
所述散热器(1)的厚度为5毫米；
所述基板(2)的厚度为0.6毫米；
所述导电层(3)的厚度为0.3毫米；
所述绝缘槽(31)的宽度为1毫米。
11.根据权利要求10所述的集成化电力电子功率变换控制装置的封装结构，其特征在于：
所述基板(2)为绝缘陶瓷基板；
所述封装层(5)为硅凝胶。
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| CN201410710032.0A Withdrawn - After Issue CN104392970B (zh) | 2014-11-28 | 2014-11-28 | 一种集成化电力电子功率变换控制装置的封装结构 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2014
- 2014-11-28 CN CN201410710032.0A patent/CN104392970B/zh not_active Withdrawn - After Issue
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