CN115101498A - 功率模块、电源系统、车辆及光伏系统 - Google Patents

功率模块、电源系统、车辆及光伏系统 Download PDF

Info

Publication number
CN115101498A
CN115101498A CN202210542672.XA CN202210542672A CN115101498A CN 115101498 A CN115101498 A CN 115101498A CN 202210542672 A CN202210542672 A CN 202210542672A CN 115101498 A CN115101498 A CN 115101498A
Authority
CN
China
Prior art keywords
metal
chip
electrode
power module
metal layer
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
CN202210542672.XA
Other languages
English (en)
Inventor
郎丰群
李慧
周思展
刘海燕
陈惠斌
吕镇
胡竣富
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.)
Huawei Digital Power Technologies Co Ltd
Original Assignee
Huawei Digital Power Technologies 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 Huawei Digital Power Technologies Co Ltd filed Critical Huawei Digital Power Technologies Co Ltd
Priority to CN202210542672.XA priority Critical patent/CN115101498A/zh
Publication of CN115101498A publication Critical patent/CN115101498A/zh
Priority to PCT/CN2023/094473 priority patent/WO2023221970A1/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/34—Strap connectors, e.g. copper straps for grounding power devices; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/39—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors after the connecting process
    • H01L24/40—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors after the connecting process of an individual strap connector
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R16/00—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for
    • B60R16/02—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H01L25/07—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L29/00
    • H01L25/072—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L29/00 the devices being arranged next to each other
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/16—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof the devices being of types provided for in two or more different main groups of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. forming hybrid circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H02M1/327—Means for protecting converters other than automatic disconnection against abnormal temperatures
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/003—Constructional details, e.g. physical layout, assembly, wiring or busbar connections
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S40/00—Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
    • H02S40/30—Electrical components
    • H02S40/32—Electrical components comprising DC/AC inverter means associated with the PV module itself, e.g. AC modules
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/06—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of a plurality of bonding areas
    • H01L2224/0601—Structure
    • H01L2224/0603—Bonding areas having different sizes, e.g. different heights or widths
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/27—Manufacturing methods
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321—Disposition
    • H01L2224/32151—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/32221—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/32225—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/34—Strap connectors, e.g. copper straps for grounding power devices; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/39—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors after the connecting process
    • H01L2224/40—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors after the connecting process of an individual strap connector
    • H01L2224/401—Disposition
    • H01L2224/40135—Connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip
    • H01L2224/40137—Connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being arranged next to each other, e.g. on a common substrate
    • H01L2224/40139—Connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being arranged next to each other, e.g. on a common substrate with an intermediate bond, e.g. continuous strap daisy chain
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

本申请提供一种功率模块、电源系统、车辆及光伏系统，功率模块包括第一覆金属层基板、多个芯片和第一连接片，每一个芯片的第一电极与第一覆金属层基板的第一金属层电连接，第一连接片包括第一主体部和多个第一接触部，多个芯片中每一芯片的第二电极均与至少一个第一接触部相接触，至少一对相邻的第一接触部之间具有部分第一主体部。本申请中从芯片流出的电流可直接通过第一接触部流入第一主体部中，减少电流流通路径，通过第一连接片并联连接各芯片，可降低功率模块的寄生电感和提升功率模块的均流性。

Description

功率模块、电源系统、车辆及光伏系统
技术领域
本申请涉及半导体技术领域，特别涉及一种功率模块、电源系统、车辆及光伏系统。
背景技术
随着电力电子技术的发展，功率模块已经吸引了越来越多的关注。功率模块中的半导体芯片的电气连接主要是靠铝线焊接技术来实现，将半导体芯片的栅极、源极通过铝线与基板表面铜层，但是当功率模块中布局较多个芯片时，铝线的数量也会相应增加，较多的铝线会增加功率模块的寄生电感，并且当多个芯片并联时，多铝线连接会使得并联的多个芯片之间的电流不均匀，电流不均匀会使得并联芯片的发热量不均，局部发热严重会影响芯片的性能，而影响功率模块的性能。
发明内容
本申请提供一种可降低寄生电感和提升均流性的功率模块。
第一方面，本申请提供一种功率模块，所述功率模块包括第一覆金属层基板、多个芯片和第一连接片，所述第一覆金属层基板包括第一绝缘基板和位于所述第一绝缘基板一侧的第一金属层，所述第一金属层包括背离所述第一绝缘基板的第一表面；所述芯片包括第一电极和第二电极，所述多个芯片位于所述第一金属层远离所述第一绝缘基板的一侧，且所述多个芯片中的每一个芯片的第一电极与所述第一金属层电连接，所述多个芯片中的至少两个芯片沿第一方向间隔排布，所述多个芯片中的至少两个芯片沿第二方向间隔排布，所述第二方向与所述第一方向均平行于所述第一表面且相交；所述第一连接片，位于所述多个芯片远离所述第一绝缘基板的一侧，所述第一连接片包括第一主体部和多个第一接触部，所述多个芯片中每一芯片的第二电极均与至少一个所述第一接触部相接触，至少一对相邻的第一接触部之间具有部分所述第一主体部；所述第一主体部与所述第一金属层绝缘间隔设置。
其中，功率模块包括沿第一方向和沿第二方向排布的多个芯片，通过一个第一连接片将多个芯片并联，一般多个芯片并联会产生电感，在本申请中至少一对相邻的第一接触部之间具有部分第一主体部，由于第一主体部的流通路径比第一接触部中电流的流通路径宽，从芯片的第二电极流出来的电流直接汇入第一主体部上，加强第一方向和第二方向排布的多个芯片之间的连通，改善并联芯片间的寄生参数一致性，进而优化并联的多个芯片间的动态均流性；并且第一连接片还可增加多个芯片沿第一方向和第二方向互联的结构可靠性，保证电流传输稳定性。
在一种可能的实现方式中，沿所述芯片的厚度方向，所述第一主体部与所述芯片的第二电极之间相隔离，所述第一连接片包括一个或多个凹槽，所述凹槽自所述第一主体部朝向所述第一表面凸起，且所述凹槽的槽底为所述第一接触部。第一主体部与芯片的第二电极之间相隔离，且凹槽自第一主体部朝向第一表面凸起，使得第一主体部在芯片的第二电极的上方，以提升第一主体部与第一金属层的电性绝缘性。
在一种可能的实现方式中，所述第一连接片包括一个或多个折弯结构，所述折弯结构包括与所述芯片的第二电极接触的所述第一接触部。其中折弯结构是指朝向第一表面弯折的结构，折弯结构远离第一主体部的一端朝向第一表面凸起，第一接触部为该凸起的部分，第一接触部与第二电极接触，使得第一主体部位于第二电极的上方，以提升第一主体部与第一金属层的电性绝缘性。
在一种可能的实现方式中，所述第一连接片为一体成型结构。一体成型结构可提升电流流通顺畅性，降低电流流通阻力，提升均流性和降低电感，还可提升第一连接片的可靠性。
在一种可能的实现方式中，每一对相邻的第一接触部之间均具有部分所述第一主体部。使得每一个第一接触部均与第一主体部直接连接，使得从每一个芯片的第二电极流出来的电流通过第一接触部直接汇入第一主体部上，加强第一方向和第二方向排布的多个芯片之间的连通，改善并联芯片间的寄生参数一致性，进而优化并联的多个芯片间的动态均流性。
在一种可能的实现方式中，所述第一接触部分布于所述第一主体部的边缘。第一主体部的边缘的分布区域大，可分布更多个第一接触部，进而可并联更多个芯片，提升功率模块的功率密度。
在一种可能的实现方式中，功率模块包括两个沿第一方向间隔排布的第一芯片子组，第一芯片子组中包括至少两个沿第二方向间隔排布的芯片，第一主体部包括第一主干和多个第一分支，第一主干沿第二方向延伸，第一分支沿第一方向位于第一主干的两侧并与第一主干连接；在第一方向，第一主干位于相邻两个第一芯片子组之间，在第二方向上，第一分支位于相邻的两个第一接触部之间，且第一分支与沿第二方向相邻的两个第一接触部连接，第一主干与第二金属层电连接。在本实现方式中，包括两个第一芯片子组，每个第一芯片子组中具有至少两个芯片，第一连接片连接两个第一芯片子组中的芯片，以将两个第一芯片子组中的芯片并联。其中，第一分支将沿第二方向排布的相邻两个芯片上的第一接触部连接，从这两个第一接触部出来的至少部分电流可通过第一分支汇入第一主干，第一分支直接连接在两个第一接触部之间，可缩短相邻的两个芯片的并联路径，提升均流性。
在一种可能的实现方式中，至少部分第一接触部与第一主干相间隔。例如可将第一芯片子组两端的芯片上的第一接触部与第一主干相间隔，可减轻第一连接片的重量。
在一种可能的实现方式中，所述功率模块还包括第二金属层，所述第一金属层和所述第二金属层位于第一绝缘基板的同一侧，且所述第一金属层和所述第二金属层在所述第一绝缘基板上的正投影间隔设置，所述第一连接片还包括第二接触部，第二接触部与所述第二金属层电连接。第一主体部汇流后的电流可通过第二接触部流入第二金属层。电流流动方向依次为：输入端、第一金属层、芯片的第一电极、芯片的第二电极、第一接触部、第一主体部、第二接触部、第二金属层。
在一种可能的实现方式中，邻近第二接触部的第一接触部还与第二接触部连接。使得第一接触部流出的电流直接流入第二接触部，无需绕路，减少电流阻力和缩短电流流通路径，进而减少电感。
在一种可能的实现方式中，邻近第二接触部的第一接触部还与第一主干连接。第一接触部与第一主干相连接，两者之间没有间隙，使得第一接触部流出的电流可直接流入第一主干，无需绕路，减少电流阻力和缩短电流流通路径，进而减少电感。在本实施方式中，第一接触部与第二接触部、第一主干均相连接，进一步减少电感和提升均流性。
在一种可能的实现方式中，第一接触部、第二接触部和第一主体部为一体成型结构。其中第二接触部为第一连接片自第一主体部向第二金属层凸出的凹槽或者折弯结构。一体成型结构提升第一连接片的可靠性，且使得第一接触部、第二接触部和第一主体部之间的电流流通阻力降低，进而可降低电感和提升均流性。
在一种可能的实现方式中，第一连接片为一体成型矩形片状结构。第一接触部自第一主体部向芯片凸出的凹槽或者折弯结构，第二接触部自第一主体部向第二金属层凸出的凹槽或者折弯结构。一体成型矩形片状结构可使两个第一芯片子组中的芯片排布更紧密，提升并联芯片之间的均流性，并且可有效降低寄生电感。
在一种可能的实现方式中，功率模块包括两组串联设置的芯片组，分别为第一芯片组和第二芯片组，第一芯片组位于第一金属层远离第一绝缘基板的一侧，第二芯片组位于第二金属层远离第一绝缘基板的一侧，功率模块还包括第二连接片，第二连接片位于第二芯片组远离第一绝缘基板的一侧，第二芯片组中的多个芯片通过第二连接片并联。两组串联设置的芯片组可提升功率模块的功率密度。
在一种可能的实现方式中，所述功率模块还包括第二覆金属层基板和电子元器件，所述第二覆金属层基板位于所述第一表面上，所述电子元器件位于所述第二覆金属层基板远离所述第一覆金属层基板的一侧，且与所述第二覆金属层基板电连接。
由于电子元器件的尺寸一般比较小，如果直接将电子元器件焊接在第一覆金属层基板上，需要在第一覆金属层基板的金属层上开绝缘沟槽，将电子元器件的两个电极与绝缘沟槽两侧的金属层电连接，在第一覆金属层基板上开绝缘沟槽，会减少芯片的布置空间，并且第一覆金属层基板设有较多的芯片，在第一覆金属层基板上的金属层中蚀刻开槽，可能会损坏预先布置好的芯片或者其他电子器件。在本实现方式中，通过第二覆金属层基板转接电子元器件，使得电子元器件焊接工艺简单，相较于直接将电子元器件焊接在第一覆金属层基板的金属层上，可节省在第一覆金属层基板的金属层上开绝缘沟槽的步骤，使得第一覆金属层基板上的电路设计更简单，可预先根据电子元器件的尺寸和电子元器件的两个电极的位置在第二覆金属层基板上设有绝缘沟槽，在第二覆金属层基板上蚀刻绝缘沟槽，不会影响第一覆金属层基板上的芯片的性能，再将电子元器件与第二覆金属层基板电连接。
在一种可能的实现方式中，所述芯片还包括第三电极，所述电子元器件为门极电阻，所述第二覆金属层基板位于所述第一表面上，所述第二覆金属层基板包括绝缘间隔设置的第四电极和第五电极，所述门极电阻的两端分别与所述第四电极和所述第五电极电连接，所述第四电极用于接收驱动电流，所述第五电极通过第一导电线与所述芯片的第三电极电连接。采用第二覆金属层基板转接门极电阻，使得焊接门极电阻工艺简单。
在一种可能的实现方式中，在所述第一覆金属层基板中，所述第一金属层通过金属焊接层连接在所述第一绝缘基板上；所述第二覆金属层基板还包括第二绝缘基板，所述第四电极和所述第五电极贴合在所述第二绝缘基板的表面上。
在第一覆金属层基板中，沿第三方向，第一绝缘基板朝向芯片的一侧具有两层金属层，两层金属层分别为金属焊接层和第一金属层。如果将电子元器件直接焊接在第一覆金属层基板上，由于电子元器件需要通电流，在第一覆金属层基板上需要设置两个绝缘间隔设置的第六电极和第七电极，需要将第六电极和第七电极之间的部分第四金属层和部分金属焊接层这两层金属层通过蚀刻工艺去掉，沿第三方向蚀刻的尺寸大，会使得第二沟槽的孔径增加，或者说第六电极和第七电极之间的尺寸越大，而电子元器件(例如门极电阻)的尺寸较小，无法焊接在第六电极和第七电极上，或者会使得焊接可靠性差。基于此，通过第二覆金属层基板转接电子元器件，其中第二覆金属层基板上的金属直接键合在第二绝缘基板上，使得形成的第四电极和第五电极也是直接贴合在第二绝缘基板的表面上，第四电极和第五电极与第二绝缘基板之间没有金属焊接层，在蚀刻开槽形成第四电极和第五电极时不需要蚀刻金属焊接层，使得第四电极和第五电极之间的尺寸可控制的较小，有利于焊接电子元器件(例如门极电阻)。
在一实施方式中，第一覆金属层基板为活性金属焊接基板。活性金属焊接基板是指将铜层或者铝层等金属层通过金属焊料焊接在绝缘基板的两侧表面上，其中可通过蚀刻铜层形成第一金属层、第二金属层、第一端部金属层、端子金属层等功率模块所需要的电路。其中第一覆金属层基板中的第一绝缘基板的材料可为iN或者AlN，使得第一绝缘基板与两侧的金属板焊接可靠性更强，且具有较好的导热性，可提升功率模块的散热效果。
在一实施方式中，第二覆金属层基板为覆铜陶瓷基板。第二绝缘基板为Al2O3陶瓷基板或者AlN陶瓷基板，金属层(例如铜箔)在高温下直接键合到第二绝缘基板上。示例性的，将铜箔在高温下直接键合到Al2O3陶瓷基板上，再将铜箔根据需要形成第四电极和第五电极，在铜箔与Al2O3陶瓷基板之间没有其他金属层，可使第四电极和第五电极之间的间隔尺寸较小，有利于焊接门极电阻。
在一种可能的实现方式中，在第一覆金属层基板中，第一金属层和第二金属层的厚度的取值大于或者等于0.6mm。当第一金属层的厚度的取值在上述范围内时，使得第一金属层具有较高的功率密度，能够快速的将电流传输至并联的多个芯片中，第二金属层的厚度的取值在上述范围时，还可提供第一覆金属层基板的导热能力，进而提升功率模块的散热效果，可使得第二金属层具有较高的功率密度，能够快速的将电流传输至第二芯片组中并联的多个芯片中。第一金属层和第二金属层的厚度的取值越大，使得散热效果越佳，功率密度越大，但是，第一金属层和第二金属层越厚，在蚀刻绝缘沟槽时会使得绝缘沟槽的尺寸越大，由于电子元器件(例如门极电阻)尺寸较小，将电子元器件跨沟槽与两电极焊接会增加工艺难度，基于此，在提升功率模块的功率密度时，可通过设置第二覆金属层基板，降低了焊接电子元器件的工艺难度。
在一种可能的实现方式中，第一覆金属层基板为绝缘金属基板。绝缘金属基板包括绝缘树脂层和位于绝缘树脂层两侧的金属层，其中一侧的金属层按照电气互连要求蚀刻成所需的电路，包括形成第一金属层和第二金属层，当金属层的厚度的取值大于或者等于0.6mm时，使得功率模块具有较高的功率密度，可通过设置第二覆金属层基板来转接电子元器件，来降低焊接电子元器件的工艺难度。
在一种可能的实现方式中，所述电子元器件为热敏电阻，所述第二覆金属层基板位于所述第一金属层远离所述第一绝缘基板的一侧，且邻近所述芯片设置，所述热敏电阻用于监测所述芯片的温度。转接热敏电阻的第二覆金属层基板与芯片位于第一金属层上，可提升检测芯片温度的精确度。
在一种可能的实现方式中，所述功率模块还包括散热器，所述散热器位于所述第一覆金属层基板远离所述芯片的一侧，所述散热器和所述第一覆金属层基板之间设有多个相间隔的支撑组件。为了提高散热效果，散热器可以通过第七焊料焊接在第一覆金属层基板远离芯片的一侧，相较于采用导热硅胶将散热器粘结在第一覆金属层基板的方式，采用焊接的方式，焊接材料的导热效果比导热硅胶效果更好。一般的，在焊接散热器和第一覆金属层基板时需要散热器和第一覆金属层基板施加压力，其中支撑组件可防止第一覆金属层基板和散热器之间的第七焊料，由于加压力导致焊接时熔融的第七焊料被挤出，第七焊料厚度过薄，导致失效。可在焊接前，将支撑组件键合在散热器朝向第一覆金属层基板的表面上，或者将支撑组件键合在第一覆金属层基板朝向散热器的表面上。其中支撑组件可为金属丝或者金属条。支撑组件还可用于控制第七焊料的厚度，可根据需要设计支撑组件的厚度，以使第七焊料满足需求。
在一种可能的实现方式中，所述支撑组件包括两个平行设置的支撑条，所述支撑条包括至少两个支撑段，相邻两个所述支撑段沿所述支撑条的延伸方向排列且间隔设置。第七焊料填充在两个平行设置的支撑条之间时，第七焊料加压焊接时不容易被挤出，但是在高温焊接时会产生气泡，而气泡不溢出会在焊接层形成气孔，影响焊接可靠度。通过将支撑段之间间隔设置，可促进气泡的溢出，减少气孔。另外，两个平行设置的支撑条能够用于增强对第一覆金属层基板和散热器的支撑强度。
第二方面，本申请提供一种电源系统，所述电源系统包括电源、用电设备以及如上面任一项所述的功率模块，所述电源与所述功率模块的输入端连接，所述用电设备和所述功率模块的输出端连接，所述功率模块用于将所述电源输出的直流电转换为交流电，并将所述交流电传输给所述用电设备。其中，功率模块是将电源输出的直流电的电压、电流、周波数等进行变换的半导体装置，是电源系统进行电力变换的核心装置。例如，该电源系统可以作为电动车的马达控制单元进行直流变换交流的核心装置，作为电动车辆的电池输出直流电，或者将直流电变换为车辆运行所需要的交流电等。
第三方面，本申请提供一种车辆，所述车辆包括车本体和如上面所述的电源系统，所述电源系统安装在所述车本体上。在一些实施方式中，电源系统包括逆变器，逆变器中设有功率模块和控制电路，控制电路与功率模块电连接，控制电路可根据车辆的需要来控制功率模块输出给电机的交流电的性能参数，例如电压、电流、周波数、频率等。
第四方面，本申请提供一种光伏系统，其特征在于，包括光伏组件和如上面任一项所述的功率模块，所述光伏组件与所述功率模块电连接，所述光伏组件产生的直流电通过所述功率模块转换为交流电。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图进行说明。
图1是本申请一实施例提供的电源系统的结构示意图；
图2是本申请一实施例提供的车辆的结构示意图；
图3是本申请一实施例提供的光伏系统的结构示意图；
图4是本申请一实施例提供的功率模块的结构示意图；
图5是本申请一实施例提供的功率模块的剖面图；
图6是本申请一实施例提供的功率模块中芯片和第一覆金属层基板的剖面图；
图7是本申请一实施例提供的功率模块去掉第一连接片的结构示意图；
图8是本申请一实施例提供的第一连接片的结构示意图；
图9是本申请一实施例提供的第一连接片的结构示意图；
图10是本申请一实施例提供的第一连接片的结构示意图；
图11是本申请一实施例提供的第一连接片的结构示意图；
图12是本申请一实施例提供的功率模块的结构示意图；
图13是本申请一实施例提供的第二连接片的结构示意图；
图14是本申请一实施例提供的功率模块的结构示意图；
图15是本申请一实施例提供的功率模块的结构示意图；
图16是本申请图15中M部分的局部放大图；
图17是本申请一实施例提供的功率模块的部分剖面图；
图18是本申请一实施例提供的功率模块中第二覆金属层基板和第一覆金属层基板的结构示意图；
图19是本申请一实施例提供的将门极电阻直接焊接第一覆金属层基板上的结构示意图；
图20是本申请图15中N部分的局部放大图；
图21是本申请一实施例提供的功率模块的部分剖面图；
图22是本申请一实施例提供的将热敏电阻直接焊接第一覆金属层基板上的结构示意图；
图23a是本申请一实施例提供的散热器和支撑组件的结构示意图；
图23b是本申请一实施例提供的散热器和支撑组件的结构示意图；
图24是本申请一实施例提供的功率模块中的散热器和第一覆金属层基板之间的焊接面的3D-x-ray图；
图25是本申请一实施例提供的功率模块的制备方法流程图；
图26是本申请一实施例提供的在第一覆金属层基板上贴装芯片的过程示意图；
图27是本申请一实施例提供的在第一覆金属层基板上贴装芯片的过程示意图；
图28是本申请一实施例提供的加压头与芯片的结构示意图；
图29是本申请一实施例提供的焊接治具与功率模块的结构示意图；
图30是本申请一实施例提供的功率模块的结构示意图。
具体实施方式
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描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。
本文中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
此外，本文中，“上”、“下”等方位术语是相对于附图中的结构示意置放的方位来定义的，应当理解到，这些方向性术语是相对的概念，它们用于相对于的描述和澄清，其可以根据结构所放置的方位的变化而相应地发生变化。
为方便理解，下面先对本申请实施例所涉及的英文简写和有关技术术语进行解释和描述。
MOSFET：Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金属-氧化物半导体场效应晶体管。
IGBT：Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管。
本申请提供一种功率模块，包括第一覆金属层基板、多个芯片和第一连接片，第一覆金属层基板包括第一绝缘基板和位于所述第一绝缘基板一侧的第一金属层，所述第一金属层包括背离所述第一绝缘基板的第一表面；所述芯片包括第一电极和第二电极，所述多个芯片位于所述第一金属层远离所述第一绝缘基板的一侧，且所述多个芯片中的每一个芯片的第一电极与所述第一金属层电连接，所述多个芯片中的至少两个芯片沿第一方向间隔排布，所述多个芯片中的至少两个芯片沿第二方向间隔排布，所述第二方向与所述第一方向均平行于第一表面且相交；第一连接片位于所述多个芯片远离所述第一绝缘基板的一侧，所述第一连接片包括第一主体部和多个第一接触部，所述多个芯片中每一芯片的第二电极均与至少一个所述第一接触部相接触，至少一对相邻的第一接触部之间具有部分所述第一主体部，所述第一主体部与所述第一金属层绝缘间隔设置。第一连接片通过将部分第一主体部设置在与芯片连接的第一接触部之间，使得从芯片第二电极流出的电流可直接通过第一接触部流入第一主体部中，减少电流流通路径，通过第一连接片并联连接各芯片，可使得各芯片之间互连时绕线长减少，进而可降低功率模块的寄生电感；且能够第一连接片与每个芯片均连接，且第一连接片的流通路径宽，电流流通阻力少，可提升功率模块各芯片之间的均流性。
请参阅图1，本申请一实施方式提供一种电源系统1，电源系统1包括功率模块10、电源11以及用电设备12，电源11与功率模块10的输入端101连接，用电设备12和功率模块10的输出端102连接，功率模块10用于将电源10输出的直流电转换为交流电，并将交流电传输给用电设备12。其中，功率模块10是将电源11输出的直流电的电压、电流、周波数等进行变换的半导体装置，是电源系统1进行电力变换的核心装置。例如，该电源系统1可以作为电动车的马达控制单元进行直流变换交流的核心装置，作为电动车辆的电池输出直流电，或者将直流电变换为车辆运行所需要的交流电等。
请参阅图2，图2为本申请一实施方式提供一种车辆2，车辆2包括车本体21和如前所述的电源系统1，电源系统1安装在车本体21上。其中电源系统1为车辆2提供动力源，本申请中的电源系统1具有较高的功率密度，应用在车辆2中可提升车辆2动力性能。其中车辆2包括汽车(如图2所示)，在其他实施方式中，车辆2包括电动车或者专项作业车，电动车包括两轮、三轮或者四轮电动车，专项作业车包括各种具有特定功能的车，例如工程抢险车、洒水车、吸污车、水泥搅拌车、起重车、医疗车。在本实施方式中，电源11为车辆2中的电池，用电设备12为车辆2中的电机。在一些实施方式中，电源系统1包括逆变器(图中未示出)，逆变器中设有功率模块10和控制电路(图中未示出)，控制电路与功率模块10电连接，控制电路可根据车辆2的需要来控制功率模块10输出给电机的交流电的性能参数，例如电压、电流、周波数、频率等。
请参阅图3，本申请的功率模块10还可应用在光伏系统3中，图3为本申请一实施方式提供的光伏系统3，光伏系统3包括光伏组件31和功率模块10，光伏组件31与功率模块10电连接，光伏组件31产生的直流电通过功率模块10转换为交流电。其中，功率模块10输出的交流电传输给用电设备，例如基站、数据中心等。
其中，光伏组件31包括至少一块光伏板32，光伏板32与功率模块10连接。在一实施方式中，光伏组件31包括多块串联连接的光伏板32，通过串联的连接方式，将多块光伏板32的直流电汇集后通过连接器与功率模块10连接。在一些实施方式中，光伏系统3包括逆变器(图中未示出)，逆变器中设有功率模块10和控制电路(图中未示出)，控制电路与功率模块10电连接，控制电路可根据用电设备的需要来控制功率模块10输出的交流电的性能参数，例如电压、电流、周波数、频率等。
下面将结合附图和具体实施方式对本申请所提供的功率模块10进行具体说明。
请参阅图4和图5，图4为本申请一实施方式提供的功率模块10的结构示意图，图5为本申请一实施方式提供的功率模块10的剖面图。功率模块10包括第一覆金属层基板100、多个芯片200和第一连接片300，其中第一覆金属层基板100包括第一绝缘基板110和位于第一绝缘基板110同一侧的第一金属层120和第二金属层130，第一金属层120和第二金属层130位于第一绝缘基板110的同一侧，且第一金属层120和第二金属层130绝缘间隔设置，其中第一金属层120包括背离第一绝缘基板110的第一表面121。
其中，芯片200包括第一电极210和第二电极220(如图6所示)，多个芯片200位于第一金属层120远离第一绝缘基板110的一侧，且多个芯片200中的每一个芯片200的第一电极210与第一金属层120电连接，多个芯片200中的至少两个芯片200沿第一方向X间隔排布(如图4所示)，多个芯片200中的至少两个芯片200沿第二方向Y间隔排布，第二方向Y与第一方向X均平行于第一表面121且相交。
其中，第一连接片300位于多个芯片200远离第一绝缘基板110的一侧，第一连接片300包括第一主体部310和多个第一接触部320。其中，第一接触部320与第一主体部310电连接，多个芯片200中每一芯片200的第二电极220均与至少一个第一接触部320相接触，至少一对相邻的第一接触部320之间具有部分第一主体部310；第一主体部310与第一金属层120绝缘间隔设置。
其中，第一覆金属层基板100包括第一绝缘基板110和位于第一绝缘基板110两侧的金属层，两侧的金属层通过第一绝缘基板110绝缘设置，位于第一绝缘基板110同一侧的金属层中包括所述的第一金属层120和第二金属层130。
第一金属层120和第二金属层130位于第一绝缘基板110的同一侧，且第一金属层120和第二金属层130在第一绝缘基板110上的正投影间隔设置，使得第一金属层120和第二金属层130绝缘间隔设置。示例性的，第一金属层120和第二金属层130之间可通过第一沟槽105间隔而绝缘(如图4所示)，阻断第一金属层120和第二金属层130电流传输；示例性，为了更好的使第一金属层120和第二金属层130之间绝缘，可在第一沟槽105中填充绝缘介质。其中第一主体部310还与第二金属层130电连接，以用于将第一主体部310汇入的电流传输至第二金属层130，或者将第二金属层130中的电流通过第一连接片300传输至芯片200中。
其中第一金属层120和第二金属层130的尺寸和设置位置可根据需要来设置。在本实施方式中，第一金属层120上设有多个芯片200，一般的，第一金属层120的面积较大，占据第一覆金属层基板100的大部分区域，第二金属层130用于连接功率模块10的连接端子，可将第二金属层130设置在第一覆金属层基板100的边缘位置。
请参阅图6，其中，芯片200包括第一电极210、第二电极220、第三电极230和芯片本体240，第一电极210、第二电极220、第三电极230位于芯片本体240上。当芯片200为MOSFET时，芯片200的第一电极210为MOSFET的漏极，芯片200的第二电极220为MOSFET的源极，芯片200的第三电极230为MOSFET的栅极。当芯片200为IGBT时，芯片200的第一电极210为IGBT的集电极，芯片200的第二电极220为IGBT的发射极，芯片200的第三电极230为IGBT的门极。以芯片200为MOSFET为例，当第三电极230(栅极)接收驱动信号时，控制第一电极210(漏极)与第二电极220(源极)之间导通。在本申请中，芯片200的第一电极210与第一金属层120电连接，使得第一金属层120的电流可通过第一电极210传输至芯片本体240的内部，并传输至第二电极220。在本实施方式中，第一电极210位于芯片本体240邻近第一金属层120的表面，第二电极220位于芯片本体240远离第一金属层120的表面上，其中第三电极230与第二电极220设置的芯片本体240远离第一金属层120的一侧，其中第三电极230与第二电极220绝缘间隔设置。
在一实施方式中，芯片本体240的材料为SIC(碳化硅)，SIC可提高芯片200的工作频率，在满足相同工作频率的情况下可减少芯片200体积，使得第一覆金属层基板100上可预留更多的空间用于安装功率模块10的电子元器件，例如热敏电阻、门极电阻等，并且芯片200的工作频率越高，可降低功率模块10周边电子器件例如电容、线圈等的体积。但是芯片200的工作频率越高功率，功率模块10中多个芯片200之间的均流性不好控制，具有导致功率模块10失效的风险，为此，本申请中设有能够改善功率模块10均流性的第一连接片300。
请继续参阅图4，本申请中的第一连接片300包括第一主体部310和与第一主体部310电连接的多个第一接触部320，功率模块10中的多个芯片200通过第一连接片300实现并联，其中一对相邻的第一接触部320是指相邻的两个第一接触部320，至少一对相邻的第一接触部320之间具有部分第一主体部310，使得从第一接触部320流出的电流可直接流入第一主体部310，减少电流流通路径，以降低电感。在一实施方式中，每一对相邻的第一接触部320之间具有部分第一主体部310，使得从每一个第一接触部320流出的电流均可直接流入第一主体部310，进一步减少电流流通路径，以降低电感。
在一具体实施方式中，沿第一方向X排布的两个第一接触部320之间具有部分第一主体部310，可使得沿第一方向X排布的两个第一接触部320流出的电流直接汇入第一主体部310中，减少电流流通路径。示例性的，芯片200a的第二电极与第一接触部320a接触，芯片200b的第二电极与第一接触部320b接触，第一接触部320a和第一接触部320b为一对相邻的第一接触部，第一接触部320a和第一接触部320b之间具有部分第一主体部310，使得从芯片200a流出的电流通过第一接触部320a直接汇入第一主体部310中，芯片200b流出的电流通过第一接触部320b直接汇入第一主体部310中，减少芯片200a和芯片200b电流流通路径。
沿第二方向Y排布的两个第一接触部320之间具有部分第一主体部310，可使得沿第二方向Y排布的两个第一接触部320流出的电流直接汇入第一主体部310中，减少电流流通路径。示例性的，芯片200a的第二电极与第一接触部320a接触，芯片200c的第二电极与第一接触部320c接触，第一接触部320a和第一接触部320c为一对相邻的第一接触部，第一接触部320a和第一接触部320c之间具有部分第一主体部310，使得从芯片200a流出的电流通过第一接触部320a直接汇入第一主体部310中，芯片200c流出的电流通过第一接触部320c直接汇入第一主体部310中，减少芯片200a和芯片200c电流流通路径。
由于第一主体部310具有较宽的流通路径，当各芯片200流出的电流直接汇入第一主体部310后，流通路径短，可降低寄生电感，每个芯片200并联在第一连接片300上，使得芯片200分布集中，可提升各芯片200之间的均流性。
在本实施方式中，功率模块10还包括输入端101和输出端102(如图4所示)，输入端101用于输入电流，且输入端101与第一金属层120电连接。当输入端101根据需要输入电流后，电流通过第一金属层120流入芯片200中，芯片200中的电流从第一电极210流至第二电极220后，第一接触部320用于将第二电极220的电流汇流至第一主体部310中，第一主体部310用于将汇流后的电流传输至第二金属层130中，并通过第二金属层130流入至输出端102，通过输出端102流出功率模块10。电流流动方向依次为：输入端101、第一金属层120、芯片200的第一电极210、芯片200的第二电极220、第一接触部320、第一主体部310、第二金属层130、输出端102。
如果不设置第一主体部310，将每个芯片200的电流通过第一接触部320直接与第二金属层130连接的方案，需要增加每个第一接触部320的长度，才能使第一接触部320与第二金属层130连接，而增加每个第一接触部320的长度，使得多个第一接触部320的布线增加，会增强寄生电感；并联的多个芯片200只能通过第二金属层130才能连到一起，使得多个芯片200的寄生参数一致性较差，且各个芯片200的均流性也不好。如果采用铝线连接第一接触部320与第二金属层130，铝线的寄生电感更强，并联的多个芯片200的均流性更差。如果采用同一个连接片连接沿第二方向Y上的两个或者三个以上的芯片200，并将连接片连接第二金属层130，相较于采用铝线连接的方式，可减少寄生电感，但是每个芯片200连接在连接片的不同的位置，每个芯片200与第二金属层130的距离不同，离第二金属层130最远的芯片200流出的电流还需要流经沿第二方向Y相邻的芯片200上的部分连接片，使得邻近第二金属层130的芯片200的电流流通阻力增加，同样会增加寄生电感，且并联芯片200之间的均流性也会变差。
在本申请中，电流无需流经每个芯片200的第二电极220上的第一接触部320，由于第一主体部310的流通路径比第一接触部320中电流的流通路径宽，从每个芯片200的第二电极220流出来的电流直接汇入第一主体部310上，加强第一方向X和第二方向Y排布的多个芯片200之间的连通，改善并联芯片200间的寄生参数一致性，进而优化并联的多个芯片200间的动态均流性；并且第一连接片300还可增加多个芯片200沿第一方向X和第二方向Y互联的结构可靠性，保证电流传输稳定性。
为了节省功率模块10的空间，使得功率模块10上的元器件排布更简洁，在本实施方式中，第一方向X为功率模块10的长度方向，第二方向Y为功率模块10的宽度方向。在一些实施方式中，第一方向X为功率模块10的宽度方向，第二方向Y为功率模块10的长度方向。为了适应功率模块10中元器件的排布，在一些实施方式中，第一方向X与功率模块10的宽度方向相交，第二方向Y与功率模块10的长度方向相交。
请继续参阅图4，在一种可能的实现方式中，沿芯片200的厚度方向，第一主体部310与芯片200的第二电极220之间相隔离，第一连接片300包括一个或多个凹槽301，凹槽301自第一主体部310朝向第一表面121凸起，且凹槽301的槽底为第一接触部320。其中，芯片200的厚度方向为第三方向Z，第三方向Z与第一方向X、第二方向Y均垂直相交。第一主体部310与芯片200的第二电极220之间相隔离，且凹槽301自第一主体部310朝向第一表面121凸起，使得第一主体部310在芯片200的第二电极220的上方，以提升第一主体部310与第一金属层120的电性绝缘性。在一实施方式中，第一接触部320可全部为凹槽301的槽底。
值得注意的是，在一种可能的实现方式下，所述凹槽的周壁可以是完整的，也即所述凹槽的周壁的剖面可以是一个完整的环状结构。在另一种可能的实现方式下，所述凹槽的周壁也可以是不完整的，也即所述凹槽的周壁的剖面是一个开口的结构，如图4中的第一接触部320a或320b所示，该第一接触部320a或320b的具体实现形式均为凹槽，但是该凹槽的周壁的剖面是一个U型结构。应当知道的是，在所述凹槽的周壁的剖面是一个开口结构时，该开口结构具体还可以呈L型或V型等。
在一种可能的实现方式中，沿芯片200的厚度方向，第一主体部310与芯片200的第二电极220之间相隔离，第一连接片300包括一个或多个折弯结构302，折弯结构302包括与芯片200的第二电极220接触的第一接触部320。其中折弯结构302是指朝向第一表面121弯折的结构，折弯结构302远离第一主体部310的一端朝向第一表面121凸起，第一接触部320为该凸起的部分，第一接触部320与第二电极220接触，使得第一主体部310位于第二电极220的上方，以提升第一主体部310与第一金属层120的电性绝缘性。在一实施方式中，第一接触部320可全部为折弯结构302与芯片200的第二电极220接触的部分。在一实施方式中，部分第一接触部320可为凹槽301的槽底，部分第一接触部320可为折弯结构302与芯片200的第二电极220接触的部分。
在一种可能的实现方式中，第一接触部320分布于第一主体部310的边缘。第一主体部310的边缘的分布区域大，可分布更多个第一接触部320，进而可并联更多个芯片200，提升功率模块10的功率密度。
请结合图4、图7和图8，图7为图4中去除第一连接片300的结构示意图，图8为第一连接片300的结构示意图。在一种可能的实现方式中，功率模块10包括两个沿第一方向X间隔排布的第一芯片子组203(如图7所示)，第一芯片子组203中包括至少两个沿第二方向Y间隔排布的芯片200，第一主体部310包括第一主干311和多个第一分支312(如图8所示)，第一主干311沿第二方向Y延伸，第一分支312沿第一方向X位于第一主干311的两侧并与第一主干311连接；在第一方向X，第一主干311位于相邻两个第一芯片子组203之间，在第二方向Y上，第一分支312位于相邻的两个第一接触部320之间，且第一分支312与沿第二方向Y相邻的两个第一接触部320连接，第一主干311与第二金属层130电连接。
在图4和图7所示的实施方式中，包括两个第一芯片子组203，每个第一芯片子组203中具有三个芯片200，第一连接片300连接两个第一芯片子组203中的芯片200，以将两个第一芯片子组203中的芯片200并联。其中，第一分支312将沿第二方向Y排布的相邻两个芯片200上的第一接触部320连接，从这两个第一接触部320出来的至少部分电流可通过第一分支312汇入第一主干311，第一分支312直接连接在两个第一接触部320之间，可缩短相邻的两个芯片200的并联路径，提升均流性。
在一实施方式中，至少部分第一接触部320与第一主干311相间隔。例如可将第一芯片子组203两端的芯片200上的第一接触部320与第一主干311相间隔，可减轻第一连接片300的重量。
请继续参阅图4，在一实施方式中，第一连接片300还包括第二接触部330，第二接触部330位于第二金属层130远离第一绝缘基板110的一侧，且与第二金属层130电连接，在第二方向Y上，第二接触部330位于第一主体部310的一端且与第一主体部310连接。具体的，第二接触部330位于第一主干311的一端(如图8所示)，其中输入端101位于第一主干311远离第二接触部330的一侧。在一实施方式中，第二接触部330与第二金属层130通过焊接而连接。第一主体部310汇流后的电流可通过第二接触部330流入第二金属层130。电流流动方向依次为：输入端101、第一金属层120、芯片200的第一电极210、芯片200的第二电极220、第一接触部320、第一主体部310、第二接触部330、第二金属层130。
在图4中，为了实现功率模块10中电路的特定设计需要，可将邻近第二接触部330的第一接触部320c与第一主干311相间隔。
请参阅图9，在一种可能的实现方式中，邻近第二接触部330的第一接触部320c还与第二接触部330连接。使得第一接触部320c流出的电流直接流入第二接触部330，无需绕路，减少电流阻力和缩短电流流通路径，进而减少电感。在图9所示的实施方式中，第一接触部320c与第一主干311通过间隙J相间隔。
请参阅图10，在一种可能的实现方式中，邻近第二接触部330的第一接触部320c还与第一主干311连接。第一接触部320c与第一主干311相连接，两者之间没有间隙，使得第一接触部320c流出的电流可直接流入第一主干311，无需绕路，减少电流阻力和缩短电流流通路径，进而减少电感。在本实施方式中，第一接触部320c与第二接触部330、第一主干311均相连接，进一步减少电感和提升均流性。
请继续参阅图8，在一种可能的实现方式中，第一接触部320、第二接触部330和第一主体部310为一体成型结构，第一接触部320自第一主体部310向芯片200凸出，第二接触部330自第一主体部310向第二金属层130凸出。
在本实施方式中，第一连接片300为一体成型结构，位于芯片200远离第一绝缘基板110一侧的部分第一连接片300向芯片200凸设而形成第一接触部320，位于第二金属层130远离第一绝缘基板110一侧的部分第一连接片300向第一绝缘基板110凸设形成第二接触部330，第一连接片300除了第一接触部320、第二接触部330之外的部分为第一主体部310。在本实施方式中，第一接触部320、第二接触部330和第一主体部310为一体成型结构，第一接触部320、第二接触部330和第一主体部310可通过冲压工艺、压铸工艺形成。相较于采用其他部件将第一接触部320、第二接触部330和第一主体部310连接构成第一连接片300，第一接触部320、第二接触部330和第一主体部310为一体成型结构，可提升电流流通顺畅性，降低电流流通阻力，提升均流性和降低电感，另一方面可提升第一连接片300的可靠性。
请参阅图11，在一种可能的实现方式中，第一连接片300为一体成型矩形片状结构，第一接触部320自第一主体部310向芯片200凸出的凹槽或者折弯结构，第二接触部330自第一主体部310向第二金属层130凸出的凹槽或者折弯结构。一体成型矩形片状结构可使两个第一芯片子组203中的芯片200排布更紧密，提升并联芯片200之间的均流性，并且可有效降低寄生电感。
请参阅图12，在一种可能的实现方式中，功率模块10包括两组串联设置的芯片组，分别为第一芯片组201和第二芯片组202，第一芯片组201位于第一金属层120远离第一绝缘基板110的一侧，第二芯片组202位于第二金属层130远离第一绝缘基板110的一侧，功率模块10还包括第二连接片400，第二连接片400位于第二芯片组202远离第一绝缘基板110的一侧，第二芯片组202中的多个芯片200通过第二连接片400并联。
如图13所示，第二连接片400包括第二连接主体410和与第二连接主体410电连接的多个第三连接结构420和第四连接结构430，多个第三连接结构420分别与第二芯片组202中的多个芯片200电连接，部分第二连接主体410位于沿第一方向X排布的两个第三连接结构420之间，部分第二连接主体410位于沿第二方向Y排布的两个第三连接结构420之间，第二连接主体410与第二金属层130绝缘间隔设置，第四连接结构430与功率模块10的输出端102电连接。在本实施方式中，第二连接片400与第一连接片300反向设置，输出端102与输入端101位于功率模块10的同一端。在本实施方式中，第二连接主体410包括第二主干和第二分支，其中第二连接片400中第二主干和第二分支的结构与第一连接片300的结构相同，其中，上述第一连接片300的各种可实现的方式也适用于第二连接片400，在此不再赘述。
在本实施方式中，功率模块10还包括第一端部金属层140，第一端部金属层140与第一金属层120、第二金属层130绝缘间隔设置，第四连接结构430通过第一端部金属层140与输出端102电连接。第四连接结构430固定连接在第一端部金属层140上，第一端部金属层140与输出端102连接。
在本实施方式中，当输入端101输入电流后，电流的流径方向为：输入端101、第一金属层120、第一芯片组201、第一连接片300、第二金属层130、第二芯片组202、第二连接片400、第一端部金属层140、输出端。其中第一芯片组201中的各芯片200通过第一连接片300并联，第二芯片组202中的各芯片200通过第二连接片400并联。
在一些实施方式中，功率模块10可根据需要来设置芯片组的个数，以及设置每个芯片组中芯片200的个数，芯片组之间串联或者并联的方式可根据需要来设置。
请参阅图14，在一种可能的实现方式中，功率模块10包括两组串联设置的芯片组，分别为第一芯片组201和第二芯片组202，第一芯片组201位于第一金属层120远离第一绝缘基板110的一侧，第二芯片组202位于第二金属层130远离第一绝缘基板110的一侧，功率模块10还包括第一连接片300和第二连接片400，第一连接片300位于第一芯片组201远离第一绝缘基板110的一侧，第一芯片组201中的多个芯片200通过第一连接片300并联，第二连接片400位于第二芯片组202远离第一绝缘基板110的一侧，第二芯片组202中的多个芯片200通过第二连接片400并联。在本实施方式中，第一连接片300的结构方式采用如图11所示的第一连接片300的结构方式，其中第二连接片400与第一连接片300的结构相同。
本申请为了说明图12中第一连接片300、第二连接片400和图14所示实施方式中的第一连接片300、第二连接片400的结构的优异性，对图12和图14所示的实施方式进行仿真测试，发现图14所示的功率模块10的寄生电感小于图12所示的功率模块10的寄生电感，这说明书，图14中的第一连接片300和第二连接片400采用一体成型矩形片状结构，可有效提升并联芯片200之间的均流性，并且可有效降低寄生电感。本申请还对图12所示的实施方式中和采用导电线并联各芯片200的方式进行仿真测试，发现图12所示的实施方式可有效提升并联芯片200之间的均流性，并且可有效降低寄生电感。
请继续参阅图5，在一实施方式中，第一接触部320可通过第一焊料S1与芯片200的第二电极220焊接，第二接触部330可通过第二焊料S2与第二金属层130焊接。第一焊料S1和第二焊料S2可选自锡焊料和铅焊料中的至少一种，其中锡焊料可选自SnSb5、SnSb8、SnSbAg、SAC305、SAC多元强化、SnSb10中的至少一种，可根据需要来选择第一焊料S1和第二焊料S2的材料，第一焊料S1和第二焊料S2可相同或者不相同。其中，SnSb5是指在Sn元素中含重量百分数为5％的Sb元素，SnSb8是指在Sn元素中含重量百分数为8％的Sb元素，SnSb10是指在Sn元素中含重量百分数为10％的Sb元素，SAC306中的SAC代表的是Sn、Ag、Cu这三个金属元素，表示这个产品是由Sn(锡)、Ag(银)、Cu(铜)三种金属成分组成的，其中，3代表含3％的Ag，05代表含有0.5％的Cu。SAC多元强化在Sn(锡)、Ag(银)、Cu(铜)三种金属成分中还包括其他金属成分，以强化焊料的可靠性。
请继续参阅图5，在一种可能的实现方式中，芯片200通过烧结材料SJ连接在第一金属层120上。示例性的，烧结材料SJ可以由银膏、铜膏或银膜形成。在一具体实施方式中，银膏可以包括微米银膏(Micrometer silver particle paste)和纳米银膏(Nanometersilver particle paste)中至少一种。其中，微米银膏是指使用微米银粒子和有机溶剂制作的银膏，成本低，安全。一般在加压下烧结，烧结材料SJ致密性高，被接合体界面接合牢固，接合可靠性高。
可选的，为了提高烧结接合的可靠性以及降低成本，本申请的烧结材料SJ可以采用微米银膏(Micrometer silver particle paste)形成。
为了提高烧结接合的可靠性，可以通过在烧结材料SJ中增加材料来调节烧结材料SJ的弹性模量、热膨胀系数(CTE)等。示例性的，该烧结材料SJ包括主体材料和填充在主体材料中的填料；其中主体材料包括银膏、铜膏或银膜中的至少一种，该填料由与主体材料接合性好的材料形成，且该填料的热膨胀系数小于主体材料的热膨胀系数，从而提高烧结的接合可靠性。
以主体材料为微米银膏为例，在微米银膏中加入填料来降低微米银膏的热膨胀系数，降低接合应力，从而提高银烧接的接合可靠性。示例性的，填料可以包括镍(Ni)、Ni合金、铜(Cu)、铜镀镍、钛(Ti)、Ti合金、铁(Fe)、Fe合金、可伐合金(Kovar，铁镍钴合金4J29)和SiC粉末等中的至少一种，在此不作限定。
本申请对填料的形状不作限定，示例性的，填料的长度可以控制在20μm～100μm之间，填料在垂直长度方向的尺寸可以控制在20nm～30μm之间。沿长度方向的横截面可以为圆形，椭圆形，多边形等。
在本申请中，第一金属层120一般为铜，当烧结材料SJ为银膏或银膜时，为了提高烧结材料SJ与第一金属层120的接合性能，第一金属层120在烧结处可以镀银，即第一金属层120在与烧结材料对应的区域覆盖有镀银层。示例性的，镀银层的厚度可以控制在0.1μm～30μm之间。如果烧结材料SJ自身与第一覆金属层基板的接合性能比较好时，也可以不用镀银，例如当烧结材料为铜膏时，第一覆金属层基板100在烧结处不需要镀银。
请结合图5、图15和图16，图15为本申请一实施方式中提供的功率模块10的结构示意图，图16是图15中的M部分的局部放大图。在一种可能的实现方式中，功率模块10还包括第二覆金属层基板500和电子元器件600(如图16所示)，第二覆金属层基板500位于第一覆金属层基板100的金属层的表面上，电子元器件600位于第二覆金属层基板500远离第一覆金属层基板100的一侧，且与第二覆金属层基板500电连接。其中，第一覆金属层基板100的金属层包括第一金属层120、第二金属层130或者其他金属层中。第二覆金属层基板500可位于第一金属层120或者第二金属层130的表面上。在图16所示的实施方式中，电子元器件600位于第一金属层120的第一表面121上。在一些实施方式中，电子元器件600位于第二金属层130上。需要说明的是，为了表示第二覆金属层基板500和电子元器件600的结构关系，在图15中的第一连接片300的结构进行了简化，在图15中的第一连接片300的结构仅用于示意，第一连接片300的结构、以及第一连接片300与芯片200的连接关系请参阅3至图14等图的相关描述。
由于电子元器件600的尺寸一般比较小，如果直接将电子元器件600焊接在第一覆金属层基板100上，需要在第一覆金属层基板100的金属层上开绝缘沟槽，将电子元器件600的两个电极与绝缘沟槽两侧的金属层电连接，在第一覆金属层基板100上开绝缘沟槽，会减少芯片200的布置空间，并且第一覆金属层基板100设有较多的芯片200，在第一覆金属层基板100上的金属层中蚀刻开槽，可能会损坏预先布置好的芯片200或者其他电子器件。在本实施方式中，通过第二覆金属层基板500转接电子元器件600，使得电子元器件600焊接工艺简单，相较于直接将电子元器件600焊接在第一覆金属层基板100的金属层上，可节省在第一覆金属层基板100的金属层上开绝缘沟槽的步骤，使得第一覆金属层基板100上的电路设计更简单，可预先根据电子元器件600的尺寸和电子元器件600的两个电极的位置在第二覆金属层基板500上设有绝缘沟槽，在第二覆金属层基板500上蚀刻绝缘沟槽，不会影响第一覆金属层基板100上的芯片200的性能，再将电子元器件600与第二覆金属层基板500电连接。
其中，第二覆金属层基板500包括第二绝缘基板510和位于第二绝缘基板510两侧的金属层，电子元器件600与第二绝缘基板510一侧的金属层电连接。
在一种可能的实现方式中，电子元器件600为门极电阻610(如图16所示)，第二覆金属层基板500位于第一表面121上，第二覆金属层基板500包括绝缘间隔设置的第四电极520和第五电极530，门极电阻610的两端分别与第四电极520和第五电极530电连接，第四电极520用于接收驱动电流，第五电极530通过第一导电线710与芯片200的第三电极230电连接。采用第二覆金属层基板500转接门极电阻610，使得焊接门极电阻610工艺简单。
其中，第四电极520和第五电极530为第二绝缘基板510上的部分金属层，根据门极电阻610的尺寸来设置第四电极520和第五电极530之间的绝缘部分，使得第四电极520与第五电极530之间绝缘间隔。
示例性的，第四电极520和第五电极530之间具有第四沟槽550，第四电极520与第五电极530通过第四沟槽550绝缘间隔。其中，可通过第二覆金属层基板500一侧表面的金属层通过蚀刻工艺形成第四电极520、第五电极530和第四沟槽550。
在本实施方式中，功率模块10还包括第二导电线720和第一连接端子731(如图15所示)，第四电极520通过第二导电线720与第一连接端子731连接，外部控制电路发送驱动电流至第一连接端子731，第四电极520接收驱动电流后，请结合图15和图16，驱动电流依次经过第一连接端子731、第二导电线720、第四电极520、门极电阻610、第五电极530和第一导电线710流入芯片200的第三电极230，其中，第三电极230可为门极或者栅极，第三电极230接收驱动电流后，能够驱动第一电极210和第二电极220之间导通。门极电阻610用于改善芯片200的开关性能，能够抑制多个芯片200并联时产生的高频振荡。其中第一导电线710为传输线，例如铝线、铜线等。
请参阅图17，第二覆金属层基板500还包括位于第二绝缘基板510远离第四电极520和第五电极530一侧的第三金属层540，第三金属层540通过第三焊料S3与第一覆金属层基板100表面上的第一金属层120焊接。第三焊料S3可选自锡焊料和铅焊料中的至少一种，其中锡焊料可选自SnSb5、SnSb8、SnSbAg、SAC305、SAC多元强化、SnSb10中的至少一种，其中第三焊料S3与第一焊料S1可相同或者不相同，第三焊料S3与第二焊料S2可相同或者不相同。
其中，门极电阻610可通过第四焊料S4焊接在第四电极520和第五电极530上，其中第四焊料S4可选自锡焊料和铅焊料中的至少一种，其中锡焊料可选自SnSb5、SnSb8、SnSbAg、SAC305、SAC多元强化、SnSb10中的至少一种，其中第四焊料S4与第一焊料S1可相同或者不相同，第三焊料S3与第二焊料S2可相同或者不相同。
其中，第一连接端子731可通过第八焊料S8焊接在第一覆金属层基板100的边缘的端子金属层上1010。第八焊料S8可选自锡焊料和铅焊料中的至少一种，其中锡焊料可选自SnSb5、SnSb8、SnSbAg、SAC305、SAC多元强化、SnSb10中的至少一种。
在一实施方式中，当门极电阻610和第二覆金属层基板500分别为一个时，第一芯片组201中的多个芯片200的第三电极230通过导电线与同一个第二覆金属层基板500的门极电阻610电连接。即一个门极电阻610控制多个芯片200中第一电极210和第二电极220的导通或者截止。
在一实施方式中，门极电阻610和第二覆金属层基板500均为多个时，且每个门极电阻610设置在第二覆金属层基板500时，每个芯片200的第三电极230通过导电线与其中一个第二覆金属层基板500的门极电阻610电连接。即一个门极电阻610控制一个芯片200中第一电极210和第二电极220的导通或者截止。
在本实施方式中，芯片200位于第一金属层120上，将第二覆金属层基板500焊接第一金属层120的表面上，可使部件分布更紧凑。在一些实施方式中，第二覆金属层基板500也可以焊接在第二金属层130的表面。
请参阅图18，图18为第一覆金属层基板100和第二覆金属层基板500的结构示意图。在一种可能的实现方式中，在第一覆金属层基板100中，第一金属层120和第二金属层130通过金属焊接层SH连接在第一绝缘基板110上；在第二覆金属层基板500中，第四电极520和第五电极530贴合在第二绝缘基板510的表面上。
在本实施方式中，第一覆金属层基板100中，沿第三方向Z，第一绝缘基板110朝向芯片200的一侧具有两层金属层，两层金属层分别为金属焊接层SH和第一金属层120。如果将电子元器件600直接焊接在第一覆金属层基板100上，由于电子元器件600需要通电流，在第一覆金属层基板100上需要设置两个绝缘间隔设置的第六电极103和第七电极104，请参阅图19，例如，在第一金属层120中蚀刻一部分作为第四金属层150，第四金属层150与第一金属层120的其他部分绝缘间隔设置，第四金属层150上蚀刻第二沟槽151形成第六电极103和第七电极104，此时需要将第六电极103和第七电极104之间的部分第四金属层150和部分金属焊接层SH通过蚀刻工艺去掉，沿第三方向Z蚀刻的尺寸大，会使得第二沟槽151的孔径增加，或者说第六电极103和第七电极104之间的尺寸越大，而电子元器件600(例如门极电阻610)的尺寸较小，无法焊接在第六电极103和第七电极104上，或者会使得焊接可靠性差。基于此，在本实施方式中，通过第二覆金属层基板500转接电子元器件600，其中第二覆金属层基板500上的金属直接键合在第二绝缘基板510上，使得形成的第四电极520和第五电极530也是直接贴合在第二绝缘基板510的表面上，第四电极520和第五电极530与第二绝缘基板510之间没有金属焊接层，在蚀刻开槽形成第四电极520和第五电极530时不需要蚀刻金属焊接层，使得第四电极520和第五电极530之间的尺寸可控制的较小，有利于焊接电子元器件600(例如门极电阻610)。
在一实施方式中，第一覆金属层基板100为活性金属焊接基板。活性金属焊接基板是指将铜层或者铝层等金属层通过金属焊料焊接在绝缘基板的两侧表面上，其中可通过蚀刻铜层形成第一金属层120、第二金属层130、第一端部金属层140、端子金属层1010等功率模块10所需要的电路。其中第一覆金属层基板100中的第一绝缘基板110的材料可为Si3N4或者AlN，使得第一绝缘基板110与两侧的金属板焊接可靠性更强，且具有较好的导热性，可提升功率模块10的散热效果。
在一实施方式中，第二覆金属层基板500为覆铜陶瓷基板。第二绝缘基板510为Al2O3陶瓷基板或者AlN陶瓷基板，金属层(例如铜箔)在高温下直接键合到第二绝缘基板510上。示例性的，将铜箔在高温下直接键合到Al2O3陶瓷基板上，再将铜箔根据需要形成第四电极520和第五电极530，在铜箔与Al2O3陶瓷基板之间没有其他金属层，可使第四电极520和第五电极530之间的间隔尺寸较小，有利于焊接门极电阻610。
在一种可能的实现方式中，在第一覆金属层基板100中，第一金属层120和第二金属层130的厚度的取值大于或者等于0.6mm。当第一金属层120的厚度的取值在上述范围内时，使得第一金属层120具有较高的功率密度，能够快速的将电流传输至并联的多个芯片200中，第二金属层130的厚度的取值在上述范围时，还可提供第一覆金属层基板100的导热能力，进而提升功率模块10的散热效果，可使得第二金属层130具有较高的功率密度，能够快速的将电流传输至第二芯片组202中并联的多个芯片200中。第一金属层120和第二金属层130的厚度的取值越大，使得散热效果越佳，功率密度越大，但是，第一金属层120和第二金属层130越厚，在蚀刻绝缘沟槽时会使得绝缘沟槽的尺寸越大，由于电子元器件600(例如门极电阻610)尺寸较小，将电子元器件600跨沟槽与两电极焊接会增加工艺难度，基于此，在提升功率模块10的功率密度时，可通过设置第二覆金属层基板500，降低了焊接电子元器件600的工艺难度。
示例性的，第一金属层120和第二金属层130的厚度的取值大于或者等于0.8mm。
示例性的，第一金属层120和第二金属层130的厚度的取值大于或者等于1.2mm。
在一种可能的实现方式中，第一覆金属层基板100为绝缘金属基板。绝缘金属基板包括绝缘树脂层和位于绝缘树脂层两侧的金属层，其中一侧的金属层按照电气互连要求蚀刻成所需的电路，包括形成第一金属层120和第二金属层130，当金属层的厚度的取值大于或者等于0.6mm时，使得功率模块10具有较高的功率密度，可通过设置第二覆金属层基板500来转接电子元器件600，来降低焊接电子元器件600的工艺难度。
请继续参阅图15，在一种可能的实现方式中，功率模块10包括两个第二覆金属层基板，其中一个第二覆金属层基板500用于焊接门极电阻610，另一个第二覆金属层基板500a用于焊接热敏电阻620。在一些实施方式中，可只采用一个第二覆金属层基板用于焊接热敏电阻620。
请结合图20和图21，图20为图15中N部分的局部放大图，图21为功率模块10中包括热敏电阻620部分的剖面图。在本实施方式中，电子元器件600为热敏电阻620，第二覆金属层基板500a位于第二金属层130远离第一绝缘基板110的一侧，且邻近位于第二金属层130上的芯片200设置，热敏电阻620用于监测芯片200的温度。在一些实施方式中，电子元器件600为热敏电阻620，第二覆金属层基板500a位于第一金属层120远离第一绝缘基板110的一侧，且邻近位于第一金属层120上的芯片200设置，热敏电阻620用于监测芯片200的温度。也就是说用于转接热敏电阻620的第二覆金属层基板500与芯片200位于相同的金属层上，例如均位于第一金属层120上，或者均位于第二金属层130上。在其他实施方式中，各根据功率模块10的设计需要，将转接热敏电阻620的第二覆金属层基板500与芯片200均设置在其他金属层上。
请参阅图20和图21，在本实施方式中，第二覆金属层基板500a包括绝缘间隔设置的第四电极520a和第五电极530a，热敏电阻620的两端分别与第四电极520a和第五电极530a电连接，功率模块10还包括第二连接端子732和第三连接端子733(如图20所示)，第四电极520a和第五电极530a分别与第二连接端子732和第三连接端子733电连接，第二连接端子732和第三连接端子733与外部控制电路连接，通过热敏电阻620来监测芯片200的温度。其中热敏电阻620可以为负温度系数热敏电阻或者正温度系数热敏电阻。其中第二连接端子732和第三连接端子733可焊接在端子金属层上，每个连接端子下方的端子金属层绝缘间隔设置。
在本实施方式中，功率模块10还包括第三导电线170和第四导电线180，第四电极520a和第二连接端子732之间通过第三导电线170连接，第五电极530a和第三连接端子733之间通过第四导电线180连接。其中第三导电线170和第四导电线180可为铝线或者铜线。
在本实施方式中，将热敏电阻620设置第二覆金属层基板500a上，且该第二覆金属层基板500a设置在第二金属层130上，并将热敏电阻620邻近芯片200设置，使得测温更准确。如果直接将热敏电阻620焊接在第二金属层130上，需要将热敏电阻620焊接在第二金属层130和其他金属层之间的沟槽。请参阅图22，示例性的，功率模块10还包括第二端部金属层160，第二金属层130和第二端部金属层160之间具有第三沟槽106，热敏电阻620的两端设置在第二金属层130和第二端部金属层160上，热敏电阻620只有一端与第二金属层130连接，芯片200位于第二金属层130上，当芯片200工作后发热时，芯片200的温度会直接传给第二金属层130，使得第二金属层130的温度与芯片200的温度接近，当热敏电阻620只有一端与第二金属层130连接，而热敏电阻620的另一端与第二端部金属层160连接时，第二端部金属层160与第二金属层130被第三沟槽106间隔，使得第二金属层130的热量无法传递给第二端部金属层160，第二端部金属层160与第二金属层130的温差较大，使得与第二端部金属层160连接的热敏电阻620的一端的温度比与第二金属层130连接的热敏电阻620的一端的温度低，使得热敏电阻620整体对与芯片200的温度监测精度变差。而在本实施方式中，第二覆金属层基板500a位于第二金属层130中，热敏电阻620焊接在第二覆金属层基板500a上(如图21所示)，热敏电阻620的两端的温度相接近，并且将第二覆金属层基板500a设置在第一金属层120上且邻近芯片200设置，可提升对芯片200温度的监测精度。
应当可以理解的是，当用于转接热敏电阻620的第二覆金属层基板500与芯片200均位于第一金属层120上时，也能够提升对芯片200的温度的监测精度。
其中，热敏电阻620可通过第五焊料S5焊接在第四电极520a和第五电极530a上，其中第五焊料S5可选自锡焊料和铅焊料中的至少一种，其中锡焊料可选自SnSb5、SnSb8、SnSbAg、SAC305、SAC多元强化、SnSb10中的至少一种，其中第五焊料S5与第一焊料S1可相同或者不相同，第五焊料S5与第二焊料S2可相同或者不相同。
其中，第二覆金属层基板500a可通过第六焊料S6焊接在第一金属层120背离第一绝缘基板110的表面上，其中第六焊料S6可选自锡焊料和铅焊料中的至少一种，其中锡焊料可选自SnSb5、SnSb8、SnSbAg、SAC305、SAC多元强化、SnSb10中的至少一种，其中第六焊料S6与第一焊料S1可相同或者不相同，第六焊料S6与第二焊料S2可相同或者不相同。
在本实施方式中，第一覆金属层基板100为活性金属焊接基板、绝缘金属基板中的一种，第二覆金属层基板500a为覆铜陶瓷基板。
在一些实施方式中，第二覆金属层基板500上的金属层可作为信号走线使用，有利于提升功率模块10线路分布的灵活性。其中，部分线路可采用第一覆金属层基板100上的金属层制成，部分线路可采用第二覆金属层基板500上的金属层制成，使得线路分布更灵活。
请继续参阅图5，在一种可能的实现方式中，功率模块10还包括散热器800，散热器800位于第一覆金属层基板100远离芯片200的一侧，散热器800和第一覆金属层基板100之间设有多个相间隔的支撑组件900。其中散热器800可为水冷散热器，在此不做限定，用于对功率模块10散热，提升功率模块10的功率密度。在本实施方式中，为了提高散热效果，散热器800可以通过第七焊料S7焊接在第一覆金属层基板100远离芯片200的一侧，相较于采用导热硅胶将散热器800粘结在第一覆金属层基板100的方式，采用焊接的方式，焊接材料的导热效果比导热硅胶效果更好。
其中，第一覆金属层基板100包括位于第一绝缘基板110远离第一金属层120一侧的第五金属层190，散热器800通过第七焊料S7与第五金属层190焊接。散热器800包括散热器底板810和散热器盖板820，在散热器底板810上设有散热齿811，散热齿811之间构成通道，通道内可流通冷却介质，通过冷却介质实现散热。
一般的，在焊接散热器800和第一覆金属层基板100时需要散热器800和第一覆金属层基板100施加压力，其中支撑组件900可防止第一覆金属层基板100和散热器800之间的第七焊料S7，由于加压力导致焊接时熔融的第七焊料S7被挤出，第七焊料S7厚度过薄，导致失效。可在焊接前，将支撑组件900键合在散热器800朝向第一覆金属层基板100的表面上，或者将支撑组件900键合在第一覆金属层基板100朝向散热器800的表面上。其中支撑组件900可为金属丝或者金属条。支撑组件900还可用于控制第七焊料S7的厚度，可根据需要设计支撑组件900的厚度，以使第七焊料S7满足需求。
请参阅图23a，在一种可能的实现方式中，支撑组件900包括两个平行设置的支撑条910，支撑条910包括至少两个支撑段911，相邻两个支撑段911沿支撑条910的延伸方向排列且间隔设置。第七焊料S7填充在两个平行设置的支撑条910之间时，第七焊料S7加压焊接时不容易被挤出，但是在高温焊接时会产生气泡，而气泡不溢出会在焊接层形成气孔，影响焊接可靠度。通过将支撑段911之间间隔设置，可促进气泡的溢出，减少气孔。另外，两个平行设置的支撑条910能够用于增强对第一覆金属层基板100和散热器800的支撑强度。
请参阅图23b，在一些实施方式中，可通过在散热器800朝向第一覆金属层基板100的表面通过冲压的方式形成支撑组件900，其中支撑组件呈凸台状，如图23b中的900a所示；或者支撑组件呈点状，如图23b中的900b所示；或者支撑组件呈火山口状，如图23b中的900c所示。在其他实施方式中，支撑组件900还可为其他形状。在一些实施方式中，散热器800表面上的凸台状、点状或者火山状的支撑组件900可以是一种或一种以上组合。在一些实施方式中，凸台状、点状或者火山状的支撑组件900可分别为一个或者多个，具体可根据需要来设置。
请参阅图24，图24为本申请一实施方式提供的功率模块10中的散热器800和第一覆金属层基板100之间的焊接面的3D-x-ray图，其中图24中的(a)图是从第七焊料S7与第一覆金属层基板100之间的焊接面的3D-x-ray图，图24中的(b)图是从第七焊料S7与散热器800之间的焊接面的3D-x-ray图。在本实施方式中，采用图23a所示的实施方式中的支撑组件900，并用SnSb5焊料作为第七焊料S7将散热器800与第一覆金属层基板100上，将功率模块10进行温冲实验，其中温冲实验条件为：在-40℃(低温)下保持15min，在125℃(高温)下保持15min，一次低温和一次高温算一次循环，进行1000次循环。从图24中可以看出，图中边缘角落区域没有呈现白色，说明第七焊料S7与散热器800之间的焊接面没有剥离，第七焊料S7与第一覆金属层基板100之间的焊接面没有剥离，说明采用图23a所示的支撑组件900可提升散热器800和第一覆金属层基板100之间的焊接可靠性。
在一实施方式中，第七焊料S7选自SnSb5、SnSb8、SnSbAg、SAC305、SAC多元强化、铅基高温焊料、SnSb10、过包晶Sn-Sb、Sn-Sb-X中的至少一种，其中铅基高温焊料是指含铅量大于或者等于85％的焊料，需要较高的温度才能熔融，其中Sn-Sb-X是指在Sn和Sb中掺杂其他元素，例如镍、铋、铜。在焊接时可根据第七焊料S7的具体材质来设置焊接的温度，例如当采用铅基高温焊料时，可将焊接温度的取值设为大于或者等于300℃；再例如当采用SAC305时，可将焊接温度的取值设为260℃。
在一些实施方式中，为了节省焊接时间和焊接工艺，通过一次回流焊接工艺将功率模块10中的各部品焊接以及将散热器800焊接；或者通过两次回流焊接工艺，第一次回流焊接工艺将各部品焊接在第一覆金属层基板100上，第二次回流焊接工艺将散热器800焊接在第一覆金属层基板100远离芯片200的一侧。其中各部品包括第一连接片300、第二连接片400、热敏电阻620、门极电阻610以及各连接端子。
请继续参阅图5，示例性的，当第一焊料S1、第二焊料S2、第三焊料S3、第四焊料S4、第五焊料S5、第六焊料S6、第七焊料S7、第八焊料S8采用的焊料材质选自SnSb5、SnSb8、SnSbAg、SAC305、SAC多元强化中至少一种时，由于SnSb5、SnSb8、SnSbAg、SAC305、SAC多元强化这些焊料为中温焊料，且热敏电阻620的可承受的最大温度为260℃，第一焊料S1、第二焊料S2、第三焊料S3、第四焊料S4、第五焊料S5、第六焊料S6、第七焊料S7、第八焊料S8可通过一次回流焊接工艺完成，且回流焊接工艺的温度设置为260℃。
示例性的，当第一焊料S1、第二焊料S2、第三焊料S3、第四焊料S4、第五焊料S5、第六焊料S6、第八焊料S8采用的焊料材质选自SnSb5、SAC305、SAC多元强化中至少一种时，第七焊料S7采用的焊料材质选自铅基高温焊料、SnSb10、过包晶Sn-Sb、Sn-Sb-X中的至少一种时，由于第七焊料S7为高温焊料，需要在较高的温度下才能熔融实现焊接，而各部品最大耐焊接温度较低，例如热敏电阻620的最大耐焊接温度为260℃，此时需要通过两次回流焊接工艺，第一次回流焊接工艺的温度设置为300℃(或者大于300℃)，将第七焊料S7焊接完成，将散热器800焊接在第一覆金属层基板100远离芯片200的一侧，再进行第二次回流焊接工艺，第二次回流焊接工艺的温度设置为260℃，此时第一焊料S1、第二焊料S2、第三焊料S3、第四焊料S4、第五焊料S5、第六焊料S6、第八焊料S8焊接完成，将与各焊料对应的第一连接片300、热敏电阻620、门极电子610、第一连接端子731等部品焊接在第一覆金属层基板100上。
示例性的，当第一焊料S1、第二焊料S2、第三焊料S3、第四焊料S4、第五焊料S5、第六焊料S6、第七焊料S7、第八焊料S8采用的焊料材质选自铅基高温焊料、SnSb10、过包晶Sn-Sb、Sn-Sb-X中的至少一种时，热敏电阻620可选择最大耐焊接温度大于300℃的热敏电阻，使得功率模块10可通过一次回流焊接工艺焊接完成。
示例性的，第一焊料S1、第二焊料S2、第三焊料S3、第四焊料S4、第五焊料S5、第六焊料S6、第八焊料S8采用的焊料材质选自Sn-Sb-X、SnSb5、SnSb8、SnSbAg、SAC305、SAC多元强化中的至少一种时，第七焊料S7采用铅基高温焊料、SnSb10和过包晶Sn-Sb时，由于第七焊料S7焊接温度大于第一焊料S1、第二焊料S2、第三焊料S3、第四焊料S4、第五焊料S5、第六焊料S6、第八焊料S8的焊接温度，可采用两次回流焊接工艺来完成。在本实施例中，两次回流焊接工艺的温度设置大于或者等于300℃，但两次回流焊接工艺的温度不相同。第七焊料S7焊接时的温度大于第一焊料S1、第二焊料S2、第三焊料S3、第四焊料S4、第五焊料S5、第六焊料S6、第八焊料S8焊接时的温度。
在一些实施方式中，为了增加第一覆金属层基板100和散热器800之间焊接可靠性，或者为了增加第一覆金属层基板100上各部品的焊接可靠性，可根据各不便焊接表面的材料来选择焊料。
请参阅图25，在一实施方式中，本申请还提供一种功率模块10的制备方法，包括步骤S100、步骤S200、步骤S300和步骤S400。详细步骤如下所述。
步骤S100，在第一覆金属层基板100的一侧通过烧结材料SJ贴装芯片200。
示例性的，第一覆金属层基板100为活性金属层基板，包括第一绝缘基板110和焊接在第一绝缘基板110一侧的铜层，其中第一绝缘基板110为SiN陶瓷基板，铜层的厚度为0.8mm，将铜层根据需要蚀刻形成第一金属层120、第二金属层130、第一端部金属层140等。在一些实施方式中，可根据需要设置铜层的厚度。
可选的，第一覆金属层基板100还可以选择绝缘金属基板。
在芯片200中(如图6所示)，第一电极210位于芯片本体240朝向第一金属层120的一侧，其中第一电极210包括Ti/Ni/Au，Ti/Ni/Au是指Ti、Ni、Au依次焊接在芯片本体240的一侧(如图6所示)。可选的，第一电极210还可为Ti/Ni/Ag、Ti/NiV/Ag、Ti/NiV/Au、Ni(P)/Pd/Au、Ni(P)/Pd/Ag、Ni(P)/Au或Ni(P)/Ag中的一种，其中Ni(P)表示在Ni元素中掺杂P元素，NiV是指Ni元素和V元素的合金。可选的，第二电极220为Ti/Ni/Au、Ti/Ni/Ag、Ti/NiV/Ag、Ti/NiV/Au、Ni(P)/Pd/Au、Ni(P)/Pd/Ag、Ni(P)/Au或Ni(P)/Ag中的一种。
可选的，为了增加芯片200的电气性能，还可以在第一电极210和芯片本体240之间设置NiSi层。
示例性的，当烧结材料SJ为铜膏或银膏时，请参阅图26，可以通过以下步骤将芯片200贴装在第一覆金属层基板100上：
步骤S101a，将烧结材料SJ印刷在第一覆金属层基板上。
在具体实施时，如图26中a步骤和b步骤所示，可以采用钢网41印刷工艺或丝网印刷工艺将烧结材料SJ(银膏)通过刮刀42印刷在第一覆金属层基板100对应的烧结区上。由于钢网41印刷工艺相比丝网印刷工艺成本低、制作简单。因此，可选的，本申请采用钢网印刷工艺将铜膏或银膏印刷在第一覆金属层基板100对应的烧结区上。
在一实施方式中，可将钢网41的开口43侧面设置成上窄下宽、倾斜面或者倾斜曲面，使得开口43边缘的烧结材料的厚度较薄，以减少印刷后烧结材料SJ的边缘凸起，提高印刷质量，减少芯片200的应力风险，如果将开口43的边缘设置与中间部分等厚，那么开口43边缘填充的烧结材料SJ较厚，当印刷完成后取出钢网时，钢网会将邻近开口边缘的烧结材料拉起，造成烧结材料SJ边缘凸起，如果将边开口43边缘设置为上窄下宽，使得开口43边缘填充的烧结材料SJ减少，可避免烧结材料SJ边缘凸起的问题。
示例性的，印刷的铜膏或银膏的厚度可以控制在30μm～160μm之间，具体可以根据实际产品进行设计，在此不作限定。
在一实施方式中，印刷的铜膏或银膏的面积可以设置为大于芯片200上对应的烧结区的面积，以吸收芯片200与烧结材料SJ的对位误差。铜膏或银膏的边界可以比目标边界(理想状态下芯片的烧结区边界)向外延伸20μm～300μm。
步骤S102a，对印刷后的烧结材料SJ进行预干燥处理。
在具体实施时，对印刷后的铜膏或银膏进行预干燥处理是为了防止加压烧结时压塌烧结材料。
示例性的，如图26中c步骤所示，可以在N2氛围下，采用100℃～180℃的温度对印刷在第一覆金属层基板10上的烧结材料SJ(铜膏或银膏)进行预干燥处理5min～40min。
步骤S103a，将芯片200贴装在第一覆金属层基板100的烧结材料SJ上进行加压。
在具体实施时，如图26中d步骤所示，可以先通过金属吸嘴44真空吸附芯片200，将芯片200吸起，然后通过画像识别系统，对烧结材料SJ(铜膏或银膏)进行对位，之后将芯片200固定在干燥后的烧结材料SJ(铜膏或银膏)上进行加压。
示例性的，芯片200贴装条件可以为：温度控制在100℃～180℃，压力控制在0.1MPa～10MPa，时间控制在10ms～999ms。即在温度为100℃～180℃的环境下对贴装在第一覆金属层基板100上的芯片200上施加0.1MPa～10MPa压力至少10ms。
在一些实施例中，可采用银膜作为烧结材料。
示例性的，当烧结材料SJ为银膜SJ01时，请参阅图27，可以通过以下步骤将芯片200贴装在第一覆金属层基板100上：
步骤S101b，在芯片200面向第一覆金属层基板100一侧粘附银膜SJ01。
在具体实施时，如图27中a步骤所示，可以通过金属吸嘴44吸附芯片200，金属吸嘴44的温度为80℃～200℃。然后将芯片200压在一大块银膜SJ01上，施加0.1MPa～5MPa压力，加压时间1ms～10000ms。这样，芯片200下方的银膜SJ01被压缩和半烧结，粘附在芯片200上。其中银膜SJ01下方具有银膜支撑层45，芯片200贴在银膜SJ01后去除银膜支撑层45，再将银膜SJ01贴在第一覆金属层基板100的第一金属层120或者第二金属层130上。
在一实施方式中，第一覆金属层基板100的表面可以是裸铜，也可以镀银。为了增强接合力，一般镀银，镀银层厚度约0.1-30um，再银膜贴在镀银层上。
步骤S102b，将粘附有银膜SJ01的芯片200贴装在第一覆金属层基板100上进行加压。
在一具体实施方式中，如图27中b步骤所示，可以先通过真空吸附，将芯片200吸起，然后通过画像识别系统，对第一覆金属层基板100进行对位，之后将粘附有银膜SJ01的芯片200固定在第一覆金属层基板100上进行加压。
示例性的，芯片200贴装条件可以为：温度控制在100℃～180℃，压力控制在0.1MPa～10MPa，时间控制在10ms～999ms。即在温度为100℃～180℃的环境下对贴装在第一覆金属层基板100上的芯片200上施加0.1MPa～10MPa压力至少10ms。
请参阅图28，在一实施方式中，芯片200中的第二电极220和第三电极230比第二电极220和第三电极230周围的部分芯片本体240要低，使得在第二电极220和第三电极230周围形成比第二电极220和第三电极230高的耐压环241，其中耐压环241为芯片本体240的一部分，耐压环241的材质为SiC，耐压环241的高度比第二电极220和第三电极230的高度高10μm，使得在对芯片200加压时，加压头46与耐压环241接触，而不会压坏第二电极220和第三电极230。
当芯片200贴装完成后执行步骤S104。
步骤S104，对贴装在第一覆金属层基板100上的芯片200进行有压烧结。
有压烧结是指在高温下向被接合体施加压力，从而增加被烧结体的密度，促进烧结材料粒子间以及烧结材料和被接合体界面的原子扩散，增强结合强度和接合可靠性。本申请对采用的有压烧结的工艺不作限定，可以为任何公知的方法。
在具体实施时，如图26中的e步骤和图27中的c步骤所示，可以采用加压头46对贴装在第一覆金属层基板10上的芯片200进行有压烧结，以加压头面积为50mm*50mm为例，加压头46的平行度可以设置为≤5μm，以减轻烧结后的产品翘曲。
示例性的，进行有压烧结的烧结条件为：烧结温度控制在200℃～300℃，施加的压力控制在5MPa～30MPa，烧结时间控制在1min～10min。
在具体实施时，有压烧结过程可以在空气环境中进行。为防止产品氧化，在保护性气氛或真空环境中在对贴装在第一覆金属层基板100上的芯片200进行有压烧结。其中保护性气氛可以为还原性气氛，或惰性气氛。示例性的，保护性气氛可以为N2、N2和H2的混合气体，Ar或He等，在此不作限定。
为防止烧结过程加压头46对芯片200的损伤，如图27的e步骤和图26的c步骤中所示，对贴装在第一覆金属层基板100上的芯片200进行有压烧结时，还可以在芯片200与加压头46之间放置可移除的应力缓和膜47。从而在进行有压烧结时，应力缓和膜47可以避免加压头46与芯片200进行直接接触以及降低加压头46对芯片200应力集中造成的损伤。当有压烧结完成后，可以将应力缓和膜47移除。
示例性的，应力缓和膜47的厚度可以设置为50μm～90μm，在此不作限定。
示例性的，应力缓和膜47可以采用特氟龙膜等有机膜，在此不作限定。
步骤S105，对有压烧结后的产品行进冷却。
在一实施方式中，在烧结完成后，可对产品在保护性气氛和加压状态下冷却，以控制烧结后产品的翘曲度。如图26中的f步骤和图27中的d步骤所示，为加强冷却，可以通过循环冷却水48冷却，或者使用氮气冷却。
步骤S200，在第一覆金属层基板100的一侧焊接各部品和散热器800。
在对功率模块10进行焊接前，将各部品和对应的焊料贴在预先设定的位置上，以及将散热器800设置在第一覆金属层基板100的底部。请参阅图29，可将使用焊接治具1100，以定位功率模块10的各部品和散热器800，其中部品包括第一连接片300、第二连接片400、热敏电阻620、门极电阻610或者引线框架1000，其中引线框架1000用于可根据需要切割形成连接端子，例如第一连接端子731、第二连接端子732和第三连接端子733等，当焊接完成后将引线框架1000根据需要切除多余的部分，以形成第一连接端子731、第二连接端子732和第三连接端子733。其中图29仅用于示意，不代表具体实施例中功率模块10的结构和焊接治具的结构形状。
其中，焊接治具1100包括上治具1101和下治具1102，上治具1101和下治具1102上具有定位孔，将贴装有芯片200、放置电子元器件600和对应焊料的第一覆金属层基板100和引线框架1000放置在上治具1101和下治具1102之间，并根据需要定位。为了调节第一覆金属层基板的翘曲度和压保证回流焊接时的引线框架1000的翘曲，上治具1101和下治具1102通过螺栓压紧。示例性的，可通过在上加压板设置弹簧槽和高温弹簧，通过弹簧力能压平第一覆金属层基100和引线框架1000。产品和回流焊接治具1100固定安装好后，放入真空回流炉进行回流焊接。底部回流治具有开孔位置，以便散热器800中散热器底板810上的散热齿811可以放入。
在一实施方式中，为了防止第一覆金属层基板100和散热器800之间的焊料，由于加压力导致回流焊接时熔融焊料被挤出，焊料厚度过薄，导致失效，在散热器800的焊接面上，通过超声波预先植入支撑组件900。示例性的，支撑组件900为金属线断，如铜线或铝线。如图23a所示，这些金属线段既可以用于支撑第一覆金属层基板100，也促进了回流焊接时气泡的逸出，避免产生气孔而影响焊接可靠性。
在一实施方式中，散热器800、热敏电阻620、门极电阻610、第二覆金属层基板500和引线框架1000可设置焊料的材质来实现一次回流焊接或者多次回流焊接，具体可根据需要来设置。其中各对应的焊料的形态可以是焊片或者焊膏。
在一实施方式中，当焊料为焊片时，使用甲酸蒸气真空回流，使用贴片机，将焊片放入相对应的位置。然后，将第二覆金属层基板500、热敏电阻620、门极电阻610、第一连接片300、引线框架1000用贴片设备放置到对应的焊片上。门极电阻610和热敏电阻620可以实现焊接在第二覆金属层基板500上，也可以将第二覆金属层基板500放置到第一覆金属层基板100上的焊片上后。
在一实施方式中，当焊料为焊膏时，通过3D印刷或点胶，将焊膏涂敷在所要焊接的位置上，第二覆金属层基板500、热敏电阻620、门极电阻610、第一连接片300、引线框架1000用贴片设备放置到对应的焊膏上。拧紧固定螺栓，放入真空回流炉中进行焊接。
步骤S300，根据需要在各部品之间形成导电线。
通过导电线实现功率模块10中的内部互连，其中导电线为铝线或者铜线。例如在热敏电阻620下方的第二覆金属层基板500a中的第四电极520a和第二连接端子732之间通过第三导电线170连接(如图20所示)，第五电极530a和第三连接端子733之间通过第四导电线180连接。再例如，门极电阻610下方的第二覆金属层基板500中的第四电极520和第一连接端子731之间通过第二导电线720连接(如图16所示)。
在一实施方式中，当第一焊料S1、第二焊料S2、第三焊料S3、第四焊料S4、第五焊料S5、第六焊料S6、第七焊料S7、第八焊料S8为焊片时，由于焊片的形态呈固体状态，在步骤S200回流焊接时，在产品表面比较干净，无需清洗，可直接形成导电线。
在一实施方式中，当第一焊料S1、第二焊料S2、第三焊料S3、第四焊料S4、第五焊料S5、第六焊料S6、第七焊料S7、第八焊料S8为含焊膏时，由于焊膏的形态呈固体状态，在步骤S200回流焊接时，焊膏会溅射到产品表面或者第一金属层120、第二金属层130等金属层上，使得各电子元器件600、其他部品上或者第一金属层120、第二金属层130等金属层具有焊膏、焊膏中的有机物或者助焊剂，需要对其清洗再形成导电线。
步骤S400，在第一覆金属层基板100和部品上形成塑封层1200。
在完成步骤S300后将产品放入塑封模具中进行塑封，将第一覆金属层基板100和电子元器件600密封在塑封层1200和散热器800之间(如图30所示)。
为了增加塑封层1200与功率模块10中的第一覆金属层基板100、电子元器件600等部件以及回流焊接面面的接合性，使用界面应力缓和剂增强塑封层1200的接合强度。界面接合增强剂可以是有机物，可以喷涂，也可以是浸入，经烘干处理形成应力缓和膜。还可以在第一覆金属层基板100的金属层(例如铜层)的表面上形成含有铜的有机物，该有机物与增加塑封层1200和金属铜层的接合力。
在一些实施方式中，可通过选择和优化合适的塑封层1200的材料，塑封界面改良，实现合适的模块塑封。
为了防止塑封料与塑封界面的分层，以提高功率模块的可靠性，塑封料使用低模量的塑封料，示例性的，塑封料可以采用弹性模量在0.5GPa～20GPa之间的材料形成，例如环氧塑封料等，在此不作限定。
在一些实施方式中，功率模块10的制备方法还包括在塑封完成后，对引线框架1000切割形成对应的连接端子，例如第一连接端子、第二连接端子和第三连接端子，并对连接端子电镀，防止连接端子腐蚀，增加安装性能和焊接润湿性。
请继续参阅图30，在一些实施方式中，散热器800包括散热器底板810和散热器盖板820，可先将散热器底板810预先焊接在第一覆金属层基板100远离芯片200的一侧，当完成塑封步骤后再将散热器盖板820通过密封圈830密封在散热器底板810上，散热器底板810和散热器盖板820之间形成通道，以供冷却介质流通。
在一些实施方式中，可将散热器盖板820与散热器底板810通过焊料焊接，以将散热器盖板820与散热器底板810之间密封焊接。
以上对本申请实施例所提供的功率模块、电源系统、车辆及光伏系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施例进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施例及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (16)

1.一种功率模块，其特征在于，所述功率模块包括：
第一覆金属层基板，包括第一绝缘基板和位于所述第一绝缘基板一侧的第一金属层，所述第一金属层包括背离所述第一绝缘基板的第一表面；
多个芯片，所述芯片包括第一电极和第二电极，所述多个芯片位于所述第一金属层远离所述第一绝缘基板的一侧，且所述多个芯片中的每一个芯片的第一电极与所述第一金属层电连接，所述多个芯片中的至少两个芯片沿第一方向间隔排布，所述多个芯片中的至少两个芯片沿第二方向间隔排布，所述第二方向与所述第一方向均平行于所述第一表面且相交；
第一连接片，位于所述多个芯片远离所述第一绝缘基板的一侧，所述第一连接片包括第一主体部和多个第一接触部，所述多个芯片中每一芯片的第二电极均与至少一个所述第一接触部相接触，至少一对相邻的第一接触部之间具有部分所述第一主体部；所述第一主体部与所述第一金属层绝缘间隔设置。
2.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，沿所述芯片的厚度方向，所述第一主体部与所述芯片的第二电极之间相隔离，所述第一连接片包括一个或多个凹槽，所述凹槽自所述第一主体部朝向所述第一表面凸起，且所述凹槽的槽底为所述第一接触部。
3.根据权利要求1或2所述的功率模块，其特征在于，所述第一连接片包括一个或多个折弯结构，所述折弯结构包括与所述芯片的第二电极接触的所述第一接触部。
4.根据权利要求1至3任一项所述的功率模块，其特征在于，所述第一连接片为一体成型结构。
5.根据权利要求1至4任一项所述的功率模块，其特征在于，每一对相邻的第一接触部之间均具有部分所述第一主体部。
6.根据权利要求1至5任一项所述的功率模块，其特征在于，所述第一接触部分布于所述第一主体部的边缘。
7.根据权利要求1至6任一项所述的功率模块，其特征在于，所述功率模块还包括第二金属层，所述第一金属层和所述第二金属层位于第一绝缘基板的同一侧，且所述第一金属层和所述第二金属层在所述第一绝缘基板上的正投影间隔设置，所述第一连接片还包括第二接触部，第二接触部与所述第二金属层电连接。
8.根据权利要求1-7任一项所述的功率模块，其特征在于，所述功率模块还包括第二覆金属层基板和电子元器件，所述第二覆金属层基板位于所述第一表面上，所述电子元器件位于所述第二覆金属层基板远离所述第一覆金属层基板的一侧，且与所述第二覆金属层基板电连接。
9.根据权利要求8所述的功率模块，其特征在于，所述芯片还包括第三电极，所述电子元器件为门极电阻，所述第二覆金属层基板位于所述第一表面上，所述第二覆金属层基板包括绝缘间隔设置的第四电极和第五电极，所述门极电阻的两端分别与所述第四电极和所述第五电极电连接，所述第四电极用于接收驱动电流，所述第五电极通过第一导电线与所述芯片的第三电极电连接。
10.根据权利要求9所述的功率模块，其特征在于，在所述第一覆金属层基板中，所述第一金属层通过金属焊接层连接在所述第一绝缘基板上；所述第二覆金属层基板还包括第二绝缘基板，所述第四电极和所述第五电极贴合在所述第二绝缘基板的表面上。
11.根据权利要求8所述的功率模块，其特征在于，所述电子元器件为热敏电阻，所述第二覆金属层基板位于所述第一金属层远离所述第一绝缘基板的一侧，且邻近所述芯片设置，所述热敏电阻用于监测所述芯片的温度。
12.根据权利要求1-11任一项所述的功率模块，其特征在于，所述功率模块还包括散热器，所述散热器位于所述第一覆金属层基板远离所述芯片的一侧，所述散热器和所述第一覆金属层基板之间设有多个相间隔的支撑组件。
13.根据权利要求12所述的功率模块，其特征在于，所述支撑组件包括两个平行设置的支撑条，所述支撑条包括至少两个支撑段，相邻两个所述支撑段沿所述支撑条的延伸方向排列且间隔设置。
14.一种电源系统，其特征在于，所述电源系统包括电源、用电设备，以及如权利要求1-13任一项所述的功率模块，所述电源与所述功率模块的输入端连接，所述用电设备和所述功率模块的输出端连接，所述功率模块用于将所述电源输出的直流电转换为交流电，并将所述交流电传输给所述用电设备。
15.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括车本体和如权利要求14所述的电源系统，所述电源系统安装在所述车本体上。
16.一种光伏系统，其特征在于，包括光伏组件和如权利要求1-13任一项所述的功率模块，所述光伏组件与所述功率模块电连接，所述光伏组件产生的直流电通过所述功率模块转换为交流电。
CN202210542672.XA 2022-05-18 2022-05-18 功率模块、电源系统、车辆及光伏系统 Pending CN115101498A (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210542672.XA CN115101498A (zh) 2022-05-18 2022-05-18 功率模块、电源系统、车辆及光伏系统
PCT/CN2023/094473 WO2023221970A1 (zh) 2022-05-18 2023-05-16 功率模块、电源系统、车辆及光伏系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210542672.XA CN115101498A (zh) 2022-05-18 2022-05-18 功率模块、电源系统、车辆及光伏系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115101498A true CN115101498A (zh) 2022-09-23

Family

ID=83288292

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210542672.XA Pending CN115101498A (zh) 2022-05-18 2022-05-18 功率模块、电源系统、车辆及光伏系统

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN115101498A (zh)
WO (1) WO2023221970A1 (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115395260A (zh) * 2022-10-25 2022-11-25 广东芯聚能半导体有限公司 连接结构及功率模块
CN115664333A (zh) * 2022-12-26 2023-01-31 宁波欧达光电有限公司 一种光伏逆变器
WO2023221970A1 (zh) * 2022-05-18 2023-11-23 华为数字能源技术有限公司 功率模块、电源系统、车辆及光伏系统

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN205542761U (zh) * 2016-04-13 2016-08-31 无锡新洁能股份有限公司 功率模块
JP6381764B1 (ja) * 2017-10-20 2018-08-29 三菱電機株式会社 半導体パワーモジュール
JP6906583B2 (ja) * 2019-10-29 2021-07-21 三菱電機株式会社 半導体パワーモジュール
CN111540730B (zh) * 2020-04-22 2021-08-13 西安交通大学 基于导电金属夹扣互连的多芯片宽禁带功率模块封装结构
CN115101498A (zh) * 2022-05-18 2022-09-23 华为数字能源技术有限公司 功率模块、电源系统、车辆及光伏系统

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023221970A1 (zh) * 2022-05-18 2023-11-23 华为数字能源技术有限公司 功率模块、电源系统、车辆及光伏系统
CN115395260A (zh) * 2022-10-25 2022-11-25 广东芯聚能半导体有限公司 连接结构及功率模块
CN115664333A (zh) * 2022-12-26 2023-01-31 宁波欧达光电有限公司 一种光伏逆变器
CN115664333B (zh) * 2022-12-26 2023-03-10 宁波欧达光电有限公司 一种光伏逆变器

Also Published As

Publication number Publication date
WO2023221970A1 (zh) 2023-11-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5241177B2 (ja) 半導体装置及び半導体装置の製造方法
JP6234630B2 (ja) パワーモジュール
CN115101498A (zh) 功率模块、电源系统、车辆及光伏系统
JP4635564B2 (ja) 半導体装置
US20130093082A1 (en) Semiconductor device, electrode member, and electrode member fabrication method
EP2871676B1 (en) Semiconductor device
JP5525024B2 (ja) 半導体装置及び半導体装置の製造方法
EP2851951B1 (en) Method for manufacturing semiconductor device and semiconductor device
US20130286617A1 (en) Circuit device
CN109698179B (zh) 半导体装置及半导体装置的制造方法
JP2019067857A (ja) 電力変換装置
JP6054345B2 (ja) 半導体装置及び半導体装置の製造方法
JP5826234B2 (ja) 半導体装置及び半導体装置の製造方法
CN112771665B (zh) 封装结构、电动车辆和电子装置
KR20180087330A (ko) 파워 모듈의 양면 냉각을 위한 금속 슬러그
US9960147B2 (en) Power module
JP2003289129A (ja) 半導体装置
JP2020198388A (ja) 半導体装置およびその製造方法
CN114730748A (zh) 用于消耗装置的可控电功率供应的具有被封装的功率半导体的功率模块及用于生产该功率模块的方法
JP7327134B2 (ja) 半導体装置
JP6935976B2 (ja) パワーモジュール及びパワーモジュールを製造する方法
US20240087978A1 (en) Semiconductor device
WO2022264215A1 (ja) 半導体装置および電力変換装置
JP2020088030A (ja) 板はんだおよび半導体装置の製造方法
JP2023173556A (ja) 半導体モジュールの製造方法、電力変換装置の製造方法、半導体モジュール、電力変換装置

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