CN105161467A - 一种用于电动汽车的功率模块 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于电动汽车的功率模块，该功率模块包括：半导体芯片；第一导热板和焊接层，第一导热板通过焊接层与半导体芯片的第一表面上的相应端口连接；第二导热板和金属焊球阵列，第二导热板通过金属焊球阵列与半导体芯片的第二表面上的相应端口连接；功率端子和控制端子，功率端子和控制端子与第一导热板连接；以及，封装外壳。该功率模块采用了焊球互连、双面散热的形式，可以解决功率模块内部寄生电感、散热效率的问题，从而保证了模块的性能可靠。

Description

一种用于电动汽车的功率模块
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，具体地说，涉及一种用于电动汽车的功率模块。
背景技术
节能环保的探索已成为当今工业发展的主题，电动汽车近年来得到蓬勃发展，而电力电子器件则成为电动汽车领域的热点。绝缘栅双极性晶体管(IGBT)模块结合了双极性晶体管(BJT)和MOSFET的优点，显示出优良的性能，从而广泛应用于电动汽车中电机驱动与控制系统。
随着人们对车用电机逆变器的性能需求越来越高，对功率电子模块在工作温度、高效散热等方面也提出了更高的要求。在车用冷却水循环下，变化的环境温度是被动热循环的原因。当功率半导体器件被从70℃的冷却水温度加热到超过110℃～130℃，之后又回落到冷却水温度。由于所使用的材料有着不同的热膨胀系数，因此每一次的温度循环变化都会导致应力的产生，导致焊接或键合互连中材料疲。同时，大量键合引线的存在，使得模块内部杂散电感较大，降低出现器件的输出特性。
图1示出了传统功率模块的结构示意图。
如图1所示，传统功率模块封装通常将半导体芯片101通过钎焊焊层102焊接到绝缘衬板103上，焊接有半导体芯片101的绝缘衬板103设置在导热底板104上。
在传统功率模块封装结构中，由于采用的是将半导体芯片101产生的热量先后传导至绝缘衬板103和导热底板104的单向散热方式，使得半导体芯片101在工作过程中产生的大量焦耳热只能通过绝缘衬板103—导热底板板104传导出来。这种结构的散热方式效率相对较低，内部热阻也较大。对于散热要求非常苛刻的电动汽车用逆变器来说，这种散热方式已经很难满足需要。
基于上述情况，亟需一种能够降低杂散电感、提高散热效率的电动汽车用功率模块。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种用于电动汽车的功率模块，所述功率模块包括：
半导体芯片；
第一导热板和焊接层，所述第一导热板通过所述焊接层与所述半导体芯片的第一表面上的相应端口连接；
第二导热板和金属焊球阵列，所述第二导热板通过所述金属焊球阵列与所述半导体芯片的第二表面上的相应端口连接；
功率端子和控制端子，所述功率端子和控制端子与所述第一导热板连接；以及，
封装外壳。
根据本发明的一个实施例，所述第一导热板包括：
第一导热层，其导热面延伸出所述封装外壳的表面，以将所述功率模块产生的热量传导出所述封装外壳；
第一绝缘层和第一电路层，所述第一绝缘层设置在所述第一导热层与第一电路层之间，所述第一电路层通过所述焊接层与所述半导体芯片的第一表面的相应端口连接。
根据本发明的一个实施例，所述第一电路层包括第一连接区和第二连接区，所述第一连接区和第二连接区通过所述焊接层与所述半导体芯片的第一表面上的相应端口连接。
根据本发明的一个实施例，所述第二导热板包括：
第二导热层，其导热面延伸出所述封装外壳的表面，以将所述功率模块产生的热量传导出所述封装外壳；
第二绝缘层和第二电路层，所述第二绝缘层设置在所述第二导热层与第二电路层之间，所述第二电路层通过所述金属焊球阵列与所述半导体芯片的第二表面上的相应端口连接。
根据本发明的一个实施例，所述第二电路层包括第三连接区，所述第三连接区通过所述金属焊球阵列与所述半导体芯片的第二表面上的相应端口连接。
根据本发明的一个实施例，所述第一绝缘层和/或所述第二绝缘层相对于所述封装外壳向内凹陷预设距离。
根据本发明的一个实施例，所述半导体芯片包括控制端口、第一外接端口和第二外接端口，其中，所述控制端口和第一外接端口通过分别通过所述焊接层与所述第一连接区和第二连接区连接，所述第二外接端口通过所述金属焊球阵列与所述第三连接区连接。
根据本发明的一个实施例，所述控制端口为栅极，所述第一外接端口为集电极，所述第三外接端口为射极。
根据本发明的一个实施例，所述封装外壳为一体化转模成型工艺制作的外壳。
根据本发明的一个实施例，所述封装外壳内填充有预设填充物，所述预设填充物与所述封装外壳的构成材料相同。
本发明提供了一种无键合引线的功率模块，从而避免了键合引线脱落或根部断裂而引起的功率模块长期可靠性失效的问题。同时，该功率模块由于不存在大量的键合引线，因此也可以避免因大量键合引线的使用而导致功率模块内部存在较大寄生电感的问题，从而保证了模块的性能可靠。
本发明所提供的电动汽车功率模块将具有功率转化功能的半导体芯片通过特定互连技术分别焊接到上下两个导热衬板上，根据功率模块所实现的功能应用不同可以将半导体芯片在焊接时采用正面放置或反面放置，并通过金属焊球阵列调节由于半导体芯片厚度不同所产生的高度差，电极端子分别布置于散热衬板的两侧，最后通过一体化转模成型工艺填充内部间隙并封装模块外壳。该功率模块摒弃了传统功率模块中键合引线、硅胶/环氧树脂、散热基板以及导热硅脂材料，能够通过与外部散热片连接来实现双面散热模式。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图示出了本发明的各方面的各种实施例，并且它们与说明书一起用于解释本发明的原理。本技术领域内的技术人员明白，附图所示的特定实施例仅是实例性的，并且它们无意限制本发明的范围。应该认识到，在某些示例中，被示出的一个元件也可以被设计为多个元件，或者多个元件也可以被设计为一个元件。在某些示例中，被示出为另一元件的内部部件的元件也可以被实现为该另一元件的外部部件，反之亦然。为了更加清楚、详细地本发明的示例性实施例以使本领域技术人员能够对本发明的各方面及其特征的优点理解得更加透彻，现对附图进行介绍，在附图中：
图1是现有的功率模块的结构示意图；
图2是根据本发明一个实施例的功率模块的结构示意图；
图3是根据本发明一个实施例的第一导热板的结构示意图
图4是根据本发明一个实施例的第一电路层的电极分布图；
图5是根据本发明一个实施例的第二导热板的结构示意图；
图6是根据本发明一个实施例的第二电路层的电极分布图；
图7是根据本发明一个实施例的第一导热板与第二导热板的装配示意图。
具体实施方式
以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
同时，在以下说明中，出于解释的目的而阐述了许多具体细节，以提供对本发明实施例的彻底理解。然而，对本领域的技术人员来说显而易见的是，本发明可以不用这里的具体细节或者所描述的特定方式来实施。
图2示出了本实施例所提供的用于电动汽车的功率模块的结构示意图。
如图所示，本实施例所提供的功率模块包括：第一导热板201、半导体芯片202(包括第一芯片202a和第二芯片202b)、金属焊球阵列203、第二导热板204、功率端子205、控制端子206以及封装外壳207。其中，半导体芯片202焊接在第一导热板201上，半导体芯片202和/或第一导热板201通过金属球阵列203与第二导热板204的相应端口连接。功率端子205和控制端子206与第一导热板连接。
需要说明的是，在本发明的其他实施例中，根据实际需要，功率模块中所包含的半导体芯片的数量还可以为其他合理值(例如3个以上)，本发明不限于此。
如图2所示，本实施例中，半导体芯片202是通过焊接层208焊接在第一导热板201上的。其中，焊接层208是由预成型焊片在特定温升条件下而形成的。具体地，本实施例中，焊接层208是由预成型焊片在255℃的温度和0.6Mpa的压强下在8min内形成的。需要说明的是，在发明的其他实施中，焊接层208还可以采用预成型焊片在其他合理温升条件下来形成，本发明不限于此。
同时，还需要指出的是，在本发明的其他实施例中，焊接层208也可以采用其他合理方式来形成。例如在本发明的其他实施例中，焊接层208还可以由钎焊焊料或纳米银浆等材料在特定温升条件下形成，本发明同样不限于此。
图3示出了本实施例中第一导热板201的结构示意图。
如图3所示，本实施例中，第一导热板201包括：第一导热层301、第一绝缘层302和第一电路层303。其中，第一绝缘层302设置在第一导热层301与第一电路层303之间，以在电气连接上隔离第一导热层301与第一电路层303。
本实施例中，该功率模块在装配时，第一导热层301将与电动汽车其他器件的散热片相接触。由于芯片202焊接在第一电路层303的对应位置上，因此，芯片202以及第一电路层303在工作时产生的热量将通过第一绝缘层302传导到第一导热层301上，再由第一导热层301将热量传到至外部散热片上来散发出去。这样，便实现了功率模块的有效散热。
图4示出了本实施例中第一电路层303的电极分布图。
由于本实施例所提供的功率模块中包括第一芯片202a和第二芯片202b，而第一芯片202a和第二芯片202b均包括有控制端口、第一外接端口和第二外接端口。因此，如图4所示，本实施例所提供的第一电路层303中，对应于第一芯片202a和第二芯片202b形成了两套连接区，即与第一芯片202a连接的第一连接区401a和第二连接区401b，以及与第二芯片202b连接的第一连接区402a和第二连接区402b。
具体地，本实施例中，第一芯片202a和第二芯片202b均为IGBT，其中，控制端口即为IGBT的栅极，第一外接端口和第二外接端口即为IGBT的集电极和射极。其中，栅极和集电极形成在半导体芯片的第一表面，射极形成在半导体芯片的第二表面。第一连接区401a与第一芯片202a的栅极连接，第二连接区401b与第一芯片202a的集电极连接；第一连接区402a与第一芯片202b的栅极连接，第二连接区402b与第一芯片202b的集电极连接。
再次如图1所示，在传统功率模块封装结构中，由于采用的是将半导体芯片101产生的热量先后传导至绝缘衬板103和导热底板104的单向散热方式，这也就使得半导体芯片101在工作过程中产生的大量焦耳热只能通过绝缘衬板103、和导热底板104传导出来，最终通过外部散热器进行散热。这种结构的散热方式效率相对较低，内部热阻也较大。对于散热要求非常苛刻的电动汽车用逆变器来说，这种散热方式已经很难满足需要。
为了提高功率模块的散热性能，如5所示，本实施例所提供的功率模块设置了第二导热板204，其中，第二导热板204包括：第二导热层501、第二绝缘层502和第二电路层503。其中，第二绝缘层502设置在第二导热层502与第二电路层503之间，以用于实现第二导热层502与第二电路层503的电气隔离。本实施例中，第二导热板501与第一导热板301的结构类似，在此不再赘述。
图6示出了本实施例中第二电路层的电极分布图。
如图6所示，本实施例中，第二电路层包括有：第三连接区601a和第三连接区601b。其中，第三连接区601a与第一芯片202a的射极连接，第三连接区601b与第一芯片202b的射极连接。
本实施例中，第二电路层503与第一电路层301是相互匹配的。具体地，如图7所示，第一电路层301中的第二连接区401b用于与第一芯片202a的集电极连接，其与用于与第一芯片202a的射极连接的第二电路层503的第三连接区601a相对应；第一电路层301中的第二连接区402b用于与第二芯片202b的集电极连接，其与用于与第二芯片202b的射极连接的第二电路层503的第三芯片区601b相对应。
需要说明的是，图4～图7仅仅示出了第一电路层与第二电路层的部分结构，在本实施例中，第一电路层与第二电路层中所包含的电路能够形成单开关、双开关、半桥、整流、斩波以及三相等电路结构的电学连接层，本发明不限于此。
本实施例中，金属球阵列203的表面几何尺寸与所使用的芯片的表面几何尺寸保持一致，其高度在[2mm，10mm]的范围内变化。具体地，本实施例中，设置在半导体芯片表面上行的金属垫片的高度是4.5mm，而设置在功率端子、辅助低年级去和栅极控制区表面上的金属垫片的高度是5.0mm，所使用的芯片的厚度是0.45mm，设置在半导体芯片与金属垫片之间的焊接层的厚度是0.05mm。因此，通过使用不同高度的金属垫片，保证了第一导热板与第一电路层之间的高度差保持一致。
为了更好地进行散热，本实施例中，封装外壳207高出第一绝缘层和第二绝缘层第一预设高度。具体地，本实施例中，封装外壳207高出第一绝缘层和第二绝缘层第一预设高度0.5mm，从而保证第一导热层和第二导热层能够充分地暴露在封装外壳外部，以实现更好的散热效果。
本实施例中，封装外壳207为一体化转模成型工艺制作的塑料外壳，而制作该封装外壳的材料还同时作为密封材料而填充在封装外壳以及由第一导热板、金属垫片、芯片以及第二导热板构成的三明治结构之间。
在上述集成式双面散热功率模块的实现过程中，首先将具有功率转化功能的半导体芯片(正面放置或反面放置)通过某种焊接工艺焊接到集成式导热衬板(即第一导热板)的表面，再把放置于半导体芯片表面、导热衬板上电极表面的金属垫片焊接到另外一个集成式导热衬板(即第二导热板，包括：第一电路层、第二导热层和第二绝缘层)的表面，然后分别将这两个导热衬板通过特定夹具焊接成一体，同时，将电极端子分别焊接在导热衬板的两侧，最后，通过一体化转模成型工艺将上述焊接件塑封成模块外壳，由此便构建了电动汽车用双面散热集成式功率模块，实现了集成式双面散热、工艺简化、结构紧凑、重量轻便的优点。
从上述描述中可以看出，本实施例提供了一种无键合引线的功率模块，从而避免了键合引线脱落或根部断裂而引起的功率模块长期可靠性失效的问题。同时，该功率模块由于不存在大量的键合引线，因此也可以避免因大量键合引线的使用而导致功率模块内部存在较大寄生电感的问题，从而保证了模块的性能可靠。
本实施例所提供的电动汽车功率模块将具有功率转化功能的半导体芯片通过特定互连技术分别焊接到上下两个导热衬板上，根据功率模块所实现的功能应用不同可以将半导体芯片在焊接时采用正面放置或反面放置，并通过金属焊球阵列调节由于半导体芯片厚度不同所产生的高度差，电极端子分别布置于散热衬板的两侧，最后通过一体化转模成型工艺填充内部间隙并封装模块外壳。该功率模块摒弃了传统功率模块中键合引线、硅胶/环氧树脂、散热基板以及导热硅脂材料，集成了外部散热器，能够通过与外部散热片连接来实现双面散热模式。
应该理解的是，本发明所公开的实施例不限于这里所公开的特定结构、处理步骤或材料，而应当延伸到相关领域的普通技术人员所理解的这些特征的等同替代。还应当理解的是，在此使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而并不意味着限制。
说明书中提到的“一个实施例”或“实施例”意指结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，说明书通篇各个地方出现的短语“一个实施例”或“实施例”并不一定均指同一个实施例。
为了方便，在此使用的多个项目、结构单元和/或组成单元可出现在共同列表中。然而，这些列表应解释为该列表中的每个元素分别识别为单独唯一的成员。因此，在没有反面说明的情况下，该列表中没有一个成员可仅基于它们出现在共同列表中便被解释为相同列表的任何其它成员的实际等同物。另外，在此还可以连同针对各元件的替代一起来参照本发明的各种实施例和示例。应当理解的是，这些实施例、示例和替代并不解释为彼此的等同物，而被认为是本发明的单独自主的代表。
此外，所描述的特征、结构或特性可以任何其他合适的方式结合到一个或多个实施例中。在上面的描述中，提供一些具体的细节，例如数量、厚度等，以提供对本发明的实施例的全面理解。然而，相关领域的技术人员将明白，本发明无需上述一个或多个具体的细节便可实现，或者也可采用其它方法、组件、材料等实现。在其它示例中，周知的结构并未详细示出或描述以免模糊本发明的各个方面。
虽然上述示例用于说明本发明在一个或多个应用中的原理，但对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的原理和思想的情况下，明显可以在形式上、用法及实施的细节上作各种修改而不用付出创造性劳动。因此，本发明由所附的权利要求书来限定。

Claims (10)

1.一种用于电动汽车的功率模块，其特征在于，所述功率模块包括：
半导体芯片；
第一导热板和焊接层，所述第一导热板通过所述焊接层与所述半导体芯片的第一表面上的相应端口连接；
第二导热板和金属焊球阵列，所述第二导热板通过所述金属焊球阵列与所述半导体芯片的第二表面上的相应端口连接；
功率端子和控制端子，所述功率端子和控制端子与所述第一导热板连接；以及，
封装外壳。
2.如权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述第一导热板包括：
第一导热层，其导热面延伸出所述封装外壳的表面，以将所述功率模块产生的热量传导出所述封装外壳；
第一绝缘层和第一电路层，所述第一绝缘层设置在所述第一导热层与第一电路层之间，所述第一电路层通过所述焊接层与所述半导体芯片的第一表面的相应端口连接。
3.如权利要求2所述的功率模块，其特征在于，所述第一电路层包括第一连接区和第二连接区，所述第一连接区和第二连接区通过所述焊接层与所述半导体芯片的第一表面上的相应端口连接。
4.如权利要求3所述的功率模块，其特征在于，所述第二导热板包括：
第二导热层，其导热面延伸出所述封装外壳的表面，以将所述功率模块产生的热量传导出所述封装外壳；
第二绝缘层和第二电路层，所述第二绝缘层设置在所述第二导热层与第二电路层之间，所述第二电路层通过所述金属焊球阵列与所述半导体芯片的第二表面上的相应端口连接。
5.如权利要求4所述的功率模块，其特征在于，所述第二电路层包括第三连接区，所述第三连接区通过所述金属焊球阵列与所述半导体芯片的第二表面上的相应端口连接。
6.如权利要求4所述的功率模块，其特征在于，所述第一绝缘层和/或所述第二绝缘层相对于所述封装外壳向内凹陷预设距离。
7.如权利要求5或6所述的功率模块，其特征在于，所述半导体芯片包括控制端口、第一外接端口和第二外接端口，其中，所述控制端口和第一外接端口通过分别通过所述焊接层与所述第一连接区和第二连接区连接，所述第二外接端口通过所述金属焊球阵列与所述第三连接区连接。
8.如权利要求7所述的功率模块，其特征在于，所述控制端口为栅极，所述第一外接端口为集电极，所述第三外接端口为射极。
9.如权利要求1～8中任一项所述的功率模块，其特征在于，所述封装外壳为一体化转模成型工艺制作的外壳。
10.如权利要求1～9中任一项所述的功率模块，其特征在于，所述封装外壳内填充有预设填充物，所述预设填充物与所述封装外壳的构成材料相同。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107170714A (zh) * 2017-06-14 2017-09-15 扬州国扬电子有限公司 一种低寄生电感功率模块及双面散热低寄生电感功率模块
CN107634052A (zh) * 2017-08-30 2018-01-26 扬州国扬电子有限公司 一种平行安装电极组合及功率模块
CN108346645A (zh) * 2017-01-24 2018-07-31 比亚迪股份有限公司 一种功率模块及其制造方法
CN108346637A (zh) * 2017-01-24 2018-07-31 比亚迪股份有限公司 一种功率模块及其制造方法
CN108346641A (zh) * 2017-01-24 2018-07-31 比亚迪股份有限公司 一种功率模块及其制造方法
CN108346628A (zh) * 2017-01-24 2018-07-31 比亚迪股份有限公司 一种功率模块及其制造方法
CN110518814A (zh) * 2019-09-19 2019-11-29 江西精骏电控技术有限公司 一种用于车载逆变器的双面冷却结构

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1471730A (zh) * 2001-01-17 2004-01-28 ���µ�����ҵ��ʽ���� 电子线路装置及其制造方法
US6703707B1 (en) * 1999-11-24 2004-03-09 Denso Corporation Semiconductor device having radiation structure
CN1790692A (zh) * 2004-11-01 2006-06-21 三菱电机株式会社 半导体装置及其制造方法
US20070273009A1 (en) * 2006-05-23 2007-11-29 Hauenstein Henning M Highly efficient both-side-cooled discrete power package, especially basic element for innovative power modules
CN101661913A (zh) * 2008-08-27 2010-03-03 日月光半导体制造股份有限公司 晶片级封装结构、封装结构及其制程

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6703707B1 (en) * 1999-11-24 2004-03-09 Denso Corporation Semiconductor device having radiation structure
CN1471730A (zh) * 2001-01-17 2004-01-28 ���µ�����ҵ��ʽ���� 电子线路装置及其制造方法
CN1790692A (zh) * 2004-11-01 2006-06-21 三菱电机株式会社 半导体装置及其制造方法
US20070273009A1 (en) * 2006-05-23 2007-11-29 Hauenstein Henning M Highly efficient both-side-cooled discrete power package, especially basic element for innovative power modules
CN101661913A (zh) * 2008-08-27 2010-03-03 日月光半导体制造股份有限公司 晶片级封装结构、封装结构及其制程

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108346645A (zh) * 2017-01-24 2018-07-31 比亚迪股份有限公司 一种功率模块及其制造方法
CN108346637A (zh) * 2017-01-24 2018-07-31 比亚迪股份有限公司 一种功率模块及其制造方法
CN108346641A (zh) * 2017-01-24 2018-07-31 比亚迪股份有限公司 一种功率模块及其制造方法
CN108346628A (zh) * 2017-01-24 2018-07-31 比亚迪股份有限公司 一种功率模块及其制造方法
CN108346637B (zh) * 2017-01-24 2019-10-08 比亚迪股份有限公司 一种功率模块及其制造方法
CN108346628B (zh) * 2017-01-24 2021-06-18 比亚迪半导体股份有限公司 一种功率模块及其制造方法
CN107170714A (zh) * 2017-06-14 2017-09-15 扬州国扬电子有限公司 一种低寄生电感功率模块及双面散热低寄生电感功率模块
WO2018227655A1 (zh) * 2017-06-14 2018-12-20 扬州国扬电子有限公司 一种低寄生电感功率模块及双面散热低寄生电感功率模块
CN107170714B (zh) * 2017-06-14 2020-01-14 扬州国扬电子有限公司 一种低寄生电感功率模块及双面散热低寄生电感功率模块
US11139278B2 (en) 2017-06-14 2021-10-05 Yangzhou Guoyang Electronic Co., Ltd. Low parasitic inductance power module and double-faced heat-dissipation low parasitic inductance power module
CN107634052A (zh) * 2017-08-30 2018-01-26 扬州国扬电子有限公司 一种平行安装电极组合及功率模块
CN110518814A (zh) * 2019-09-19 2019-11-29 江西精骏电控技术有限公司 一种用于车载逆变器的双面冷却结构

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