CN116169119A - 一种功率模块及整合控制器 - Google Patents
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Abstract
一种功率模块及整合控制器，涉及电子器件技术领域。该功率模块包括功率芯片和依次层叠设置在功率芯片上的第二导电层、第一绝缘层、第一导电层和控制芯片，第一导电层和第二导电层之间还设有导电体，第一绝缘层包裹导电体的侧面设置。该功率模块使用第一导电层、第一绝缘层和第二导电层作为基板，基板的两侧分别连接功率芯片和控制芯片，再通过导电体将第一导电层和第二导电层连通，进而实现功率芯片与控制芯片之间的电连接。相比于现有技术中采用金属导线、引脚和控制电路板连接的方式，上述功率模块能够解决功率芯片与控制芯片之间寄生电感造成的干扰问题。
Description
技术领域
本发明涉及电子器件技术领域，具体而言，涉及一种功率模块及整合控制器。
背景技术
如图1所示，电源模块10使用时需要另外整合两个部件，热交换器20与电路板30，此类配置为广泛使用的方法。现有技术中，电源模块10的功率芯片11通过陶瓷基板12设置在散热板13上，再通过金属导线14、引脚15与电路板30上的控制芯片40连接，散热板13通过导热胶16与热交换器20相连。电路板30与功率芯片11之间须经由引脚15与金属导线14连接，这段距离产生的寄生电感容易于切换过程中产生不需要的干扰。
发明内容
本发明的目的在于提供一种功率模块及整合控制器，能够解决功率芯片与控制芯片之间寄生电感造成的干扰问题。
本发明的实施例是这样实现的：
本发明实施例提供一种功率模块，包括功率芯片和依次层叠设置在功率芯片上的第二导电层、第一绝缘层、第一导电层和控制芯片，第一导电层和第二导电层之间还设有导电体，第一绝缘层包裹导电体的侧面设置。
可选地，功率芯片远离第二导电层的一侧设有第二绝缘层，第二绝缘层的另一侧与散热器贴合。
可选地，功率芯片与第二绝缘层贴合设置。
可选地，功率芯片和第二绝缘层之间设有第三导电层，第三导电层的一侧与功率芯片贴合、另一侧与第二绝缘层贴合，功率芯片的侧面设有连接器，连接器的一端与第二导电层连接、另一端与第三导电层连接。
可选地，功率芯片和第二绝缘层之间设有连接片，连接片的一侧与功率芯片贴合、另一侧与第二绝缘层贴合，连接片上还设有与功率芯片间隔设置的凸起，凸起与第二导电层连接。
可选地，第二绝缘层的厚度介于20μm与300μm之间、电阻率高于10E6Ωm、导热率高于3W/m·K，散热器的厚度介于5mm与50mm之间。
可选地，连接器与功率芯片的高度差小于50μm。
可选地，第一导电层的厚度小于0.3mm，第二导电层的厚度大于0.3mm。
可选地，第一绝缘层和第二绝缘层均为导热绝缘薄膜。
本发明实施例还提供一种整合控制器，包括如上任意一项的功率模块。
本发明实施例的有益效果包括：
本发明实施例提供的功率模块，包括功率芯片和依次层叠设置在功率芯片上的第二导电层、第一绝缘层、第一导电层和控制芯片，第一导电层和第二导电层之间还设有导电体，第一绝缘层包裹导电体的侧面设置。上述功率模块，使用第一导电层、第一绝缘层和第二导电层作为基板，基板的两侧分别连接功率芯片和控制芯片，再通过导电体将第一导电层和第二导电层连通，进而实现功率芯片与控制芯片之间的电连接。相比于现有技术中采用金属导线、引脚和控制电路板连接的方式，上述功率模块能够解决功率芯片与控制芯片之间寄生电感造成的干扰问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为现有技术中电源模块整合两个热交换器和电路板后的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的功率模块的结构示意图之一；
图3为本发明实施例提供的功率模块的结构示意图之二；
图4为本发明实施例提供的功率模块的结构示意图之三。
图标：10-电源模块；11-功率芯片；12-陶瓷基板；13-散热板；14-金属导线；15-引脚；16-导热胶；20-热交换器；30-电路板；40-控制芯片；100-功率模块；101-功率芯片；102-第二导电层；103-第一绝缘层；104-第一导电层；105-控制芯片；106-导电体；107-第二绝缘层；108-散热器；109-第三导电层；110-连接器；111-连接片；112-凸起。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参照图2，本申请实施例提供一种功率模块100，包括功率芯片101和依次层叠设置在功率芯片101上的第二导电层102、第一绝缘层103、第一导电层104和控制芯片105，第一导电层104和第二导电层102之间还设有导电体106，第一绝缘层103包裹导电体106的侧面设置。
该功率模块100中的功率芯片101和控制芯片105之间通过第一导电层104、第一绝缘层103和第二导电层102实现连接。具体的，第一绝缘层103具有相对的第一表面和第二表面，其中，第一表面与第一导电层104贴合，第二表面与第二导电层102贴合，第一导电层104远离第一绝缘层103的一侧与控制芯片105贴合，第二导电层102远离第一绝缘层103的一侧与功率芯片101贴合。第一导电层104和第二导电层102之间还设有导电体106，导电体106相对的两个表面分别与第一导电层104和第二导电层102贴合，绝缘层包裹导电体106的侧面设置。
需要说明的是，控制芯片105、功率芯片101和导电体106的数量可以为一个、两个或者多个。当控制芯片105、功率芯片101和导电体106的数量为两个或两个以上时，两个或两个以上的控制芯片105同时贴合设置在第一导电层104上，两个或两个以上的功率芯片101同时贴合设置在第二导电层102远离第一绝缘层103的表面，两个或两个以上的导电体106的一个表面同时与第一导电层104贴合，相对的另一个表面同时与第二导电层102贴合。
上述功率模块100，使用第一导电层104、第一绝缘层103和第二导电层102作为基板，基板的两侧分别连接功率芯片101和控制芯片105，再通过导电体106将第一导电层104和第二导电层102连通，进而实现功率芯片101与控制芯片105之间的电连接。相比于现有技术中采用金属导线、引脚和控制电路板连接的方式，上述功率模块100能够解决功率芯片101与控制芯片105之间寄生电感造成的干扰问题。
可选的，本发明实施例的一种可实现的方式中，第一导电层104的厚度小于0.3mm，第二导电层102的厚度大于0.3mm。
第一导电层104与控制芯片105贴合，其上需要加工控制电路，控制电路通常较为复杂，较薄的尺寸更容易加工出复杂电路，因此，需要将第一导电层104的厚度设置的较薄。第二导电层102与功率芯片101贴合，其上需要加工主电流路径，主电流路径通常比较简单，但需要较厚的基板来承受较大的电流，因此，需要将第二导电层102的厚度设置的较厚。第一导电层104和第二导电层102的厚度在上述范围内，更容易在其上加工相应的电路。
请接合参照图3，可选的，本发明实施例的一种可实现的方式中，功率芯片101远离第二导电层102的一侧设有第二绝缘层107，第二绝缘层107的另一侧与散热器108贴合。
功率芯片101的一侧与第二导电层102贴合、另一侧设置第二绝缘层107，第二绝缘层107远离功率芯片101的表面与散热器108贴合，功率芯片101产生的热量经第二绝缘层107传递至散热器108后散出。需要说明的是，如图2所示，功率芯片101与第二绝缘层107之间可以直接贴合设置，进行热量的传递，如图3所示，也可以通过中间结构实现连接，只要该中间结构能够将热量由功率芯片101传递至第二绝缘层107即可。
请参照图1，相比于现有技术中的散热板13与热交换器20之间须透过导热胶16接合，从功率芯片11传导的热量需经过陶瓷基板12的陶瓷层与导热胶16两个热导率较低的介层引向热交换器20。请参照图2和图3，本实施例提供的功率模块100，将热阻较高的介层由二层降为一层，并避免了陶瓷基板带来的成本问题。第二绝缘层107可以预先与散热器108接合，该做法可以避免后续组装时，因组装不良导致散热能力低下的风险。
可选的，本发明实施例的一种可实现的方式中，第一绝缘层103和第二绝缘层107均为导热绝缘薄膜。
导热绝缘薄膜可同时提供良好绝缘能力，并透过较薄的厚度来提升导热性。示例地，导热绝缘薄膜为陶瓷粉末混和高分子材料的薄膜。
可选的，本发明实施例的一种可实现的方式中，第一导电层104和第二导电层102为金属基板，如铜质基板。
可选的，本发明实施例的一种可实现的方式中，第二绝缘层107的厚度介于20μm与300μm之间、电阻率高于10E6Ωm、导热率高于3W/m·K，散热器108的厚度介于5mm与50mm之间。
第二绝缘层107的厚度若小于20μm，容易因为绝缘强度不足造成电压击穿，若大于300μm则散热较差，在20μm与300μm之间能够同时保证安全性和散热效率。第二绝缘层107的电阻率高于10E6Ωm能够保证高电压功率模块100的绝缘需求、导热率高于3W/m·K散热效果较好。散热器108的厚度介于5mm与50mm之间，既能够提高散热效果，还能够控制成本。
请参照图2，可选的，本发明实施例的一种可实现的方式中，功率芯片101与第二绝缘层107贴合设置。
也即是，第二绝缘层107相对的两个表面分别与功率芯片101和散热器108贴合。该结构适用于水平型的功率芯片101。
请参照图3，可选的，本发明实施例的一种可实现的方式中，功率芯片101和第二绝缘层107之间设有第三导电层109，第三导电层109的一侧与功率芯片101贴合、另一侧与第二绝缘层107贴合，功率芯片101的侧面设有连接器110，连接器110的一端与第二导电层102连接、另一端与第三导电层109连接。
本实施例中，功率芯片101通过第三导电层109与第二绝缘层107连接，而第三导电层109和第二导电层102之间通过与功率芯片101并排设置的连接器110实现连接，该结构适用于垂直型的功率芯片101。
可选的，本发明实施例的一种可实现的方式中，连接器110与功率芯片101的高度差小于50μm。
连接器110的高度可能大于功率芯片101的高度，也可能小于功率芯片101的高度，但两者之间的高度差限定在50μm以内。原因在于，在实际加工过程中，无法做出连接器110的表面与功率芯片101的表面等平面的状态，连接器110和功率芯片101与第三导电层109连接的表面，需通过锡膏或银浆等连接材料来缓冲高低差，而高低差在50μm以内，连接较为稳定且散热效果较好。
请参照图4，可选的，本发明实施例的一种可实现的方式中，功率芯片101和第二绝缘层107之间设有连接片111，连接片111的一侧与功率芯片101贴合、另一侧与第二绝缘层107贴合，连接片111上还设有与功率芯片101间隔设置的凸起112，凸起112与第二导电层102连接。
本实施例中，功率芯片101通过连接片111与第二绝缘层107连接，且连接片111朝向功率芯片101的表面还设有凸起112，连接片111通过凸起112与第二导电层102连接。该结构无需在散热器108的第二绝缘层107上方设置第三导电层109，通过连接片111即可实现将功率芯片101远离第二导电层102的一侧也连接至第二导电层102上，该结构同样适用于垂直型的功率芯片101。
本实施例还提供一种整合控制器，包括如上任意一项的功率模块100。
该整合控制器包含与前述实施例中的功率模块100相同的结构和有益效果。功率模块100的结构和有益效果已经在前述实施例中进行了详细描述，在此不再赘述。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种功率模块，其特征在于，包括功率芯片和依次层叠设置在所述功率芯片上的第二导电层、第一绝缘层、第一导电层和控制芯片，所述第一导电层和所述第二导电层之间还设有导电体，所述第一绝缘层包裹所述导电体的侧面设置。
2.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述功率芯片远离所述第二导电层的一侧设有第二绝缘层，所述第二绝缘层的另一侧与散热器贴合。
3.根据权利要求2所述的功率模块，其特征在于，所述功率芯片与所述第二绝缘层贴合设置。
4.根据权利要求3所述的功率模块，其特征在于，所述功率芯片和所述第二绝缘层之间设有第三导电层，所述第三导电层的一侧与所述功率芯片贴合、另一侧与所述第二绝缘层贴合，所述功率芯片的侧面设有连接器，所述连接器的一端与所述第二导电层连接、另一端与所述第三导电层连接。
5.根据权利要求2所述的功率模块，其特征在于，所述功率芯片和所述第二绝缘层之间设有连接片，所述连接片的一侧与所述功率芯片贴合、另一侧与所述第二绝缘层贴合，所述连接片上还设有与所述功率芯片间隔设置的凸起，所述凸起与所述第二导电层连接。
6.根据权利要求2所述的功率模块，其特征在于，所述第二绝缘层的厚度介于20μm与300μm之间、电阻率高于10E6Ωm、导热率高于3W/m·K，所述散热器的厚度介于5mm与50mm之间。
7.根据权利要求4所述的功率模块，其特征在于，所述连接器与所述功率芯片的高度差小于50μm。
8.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述第一导电层的厚度小于0.3mm，所述第二导电层的厚度大于0.3mm。
9.根据权利要求2所述的功率模块，其特征在于，所述第一绝缘层和所述第二绝缘层均为导热绝缘薄膜。
10.一种整合控制器，其特征在于，包括如权利要求1至9中任意一项所述的功率模块。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202310215542.XA CN116169119A (zh) | 2023-03-06 | 2023-03-06 | 一种功率模块及整合控制器 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN202310215542.XA CN116169119A (zh) | 2023-03-06 | 2023-03-06 | 一种功率模块及整合控制器 |
Publications (1)
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|---|---|
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Family
ID=86416380
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| CN202310215542.XA Pending CN116169119A (zh) | 2023-03-06 | 2023-03-06 | 一种功率模块及整合控制器 |
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2023
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Legal Events
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