CN116247049A - 功率模块及具有其的电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种功率模块及具有其的电子设备，功率模块包括塑封体、多个功率芯片、框架和多个驱动芯片。多个驱动芯片包括低压驱动芯片和高压驱动芯片，高压驱动芯片集成有自举升压模块，多个控制侧引脚分别与低压驱动芯片和高压驱动芯片电连接且从控制侧伸出塑封体，多个功率侧引脚分别与低压功率芯片和高压功率芯片电连接且从功率侧伸出塑封体。多个控制侧引脚包括至少一个高侧悬浮供电引脚，高侧悬浮供电引脚分别与高压驱动芯片电连接，高侧悬浮供电引脚的正投影的背向控制侧的边沿与所述封装体的控制侧的边沿的正投影之间的距离为L1，L1满足：1.4mm≤L1≤2.05mm。根据本发明的功率模块，提升了功率模块的散热性能和可靠性，并且降低了使用成本。
Description
技术领域
本发明涉及电子设备技术领域，尤其是涉及一种功率模块及具有其的电子设备。
背景技术
相关技术中，功率模块的自举升压芯片通常独立设置，需要占据功率模块较大的宽度，同时高侧悬浮供电引脚占用的空间也较大，使得功率模块的散热性能受到限制，从而降低了功率模块的可靠性。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种功率模块，节约了框架的空间，从而提升了功率模块的散热性能和可靠性，并且高侧悬浮供电引脚占用的空间也较小，降低了高侧悬浮供电引脚的成本。
本发明的另一目的在于提出一种采用上述功率模块的电子设备。
根据本发明第一方面实施例的功率模块，包括：塑封体，所述塑封体的相对两侧分别为控制侧和功率侧；多个功率芯片，多个所述功率芯片设在所述塑封体内，多个所述功率芯片包括低压功率芯片和高压功率芯片；框架，所述框架包括控制侧引线框架和功率侧引线框架，所述控制侧引线框架具有低压芯片焊盘、高压芯片焊盘和多个控制侧引脚，所述功率侧引线框架具有多个功率侧引脚；多个驱动芯片，多个所述驱动芯片包括低压驱动芯片和高压驱动芯片，所述低压驱动芯片设在所述低压芯片焊盘上，所述高压驱动芯片设在所述高压芯片焊盘上，所述高压驱动芯片集成有自举升压模块，所述低压驱动芯片与所述低压功率芯片电连接，所述高压驱动芯片与所述高压功率芯片电连接，多个所述控制侧引脚分别与所述低压驱动芯片和所述高压驱动芯片电连接且从所述控制侧伸出所述塑封体，多个所述功率侧引脚分别与所述低压功率芯片和所述高压功率芯片电连接且从所述功率侧伸出所述塑封体；其中，多个所述控制侧引脚包括至少一个高侧悬浮供电引脚，所述高侧悬浮供电引脚分别与所述高压驱动芯片电连接，在垂直于所述塑封体厚度方向的平面内，所述高侧悬浮供电引脚的正投影的背向所述控制侧的边沿与所述封装体的所述控制侧的边沿的正投影之间的距离为L1，其中，所述L1满足：1.4mm≤L1≤2.05mm。
根据本发明实施例的功率模块，通过使自举升压模块集成在高压驱动芯片上，减小了自举升压模块在塑封体上占用的空间，节约了控制侧引线框架的空间，从而提高了功率模块的散热性能和可靠性。此外，高压驱动电路、低压驱动电路和功率器件(例如功率芯片)电路之间的连接更加简单，简化了功率模块的封装工艺。另外，通过设置使高侧悬浮供电引脚的正投影的背向控制侧的边沿与封装体的控制侧的边沿的正投影之间的距离为满足：1.4mm≤L1≤2.05mm，减小了高侧悬浮供电引脚在塑封体上占用面积的同时，也可以降低高侧悬浮供电引脚的材料成本，且保证了高侧悬浮供电引脚的结构强度。
根据本发明的一些实施例，所述高侧悬浮供电引脚与所述高压驱动芯片通过连接线电连接，所述连接线的长度为L，其中，所述L满足：0.4mm≤L≤3.2mm。
根据本发明的一些实施例，所述自举升压模块的焊盘面积为s，其中，所述s满足：0.95mm2≤s＜3.7mm2。
根据本发明的一些实施例，多个所述控制侧引脚还包括至少一个高压驱动芯片连接引脚，所述高压驱动芯片连接引脚与所述高侧悬浮供电引脚之间彼此间隔设置，所述高压驱动芯片连接引脚与所述高侧悬浮供电引脚之间的最小距离小于或等于2.7倍所述高侧悬浮供电引脚的厚度。
根据本发明的一些实施例，所述高侧悬浮供电引脚与所述高压芯片焊盘之间仅具有间隙。
根据本发明的一些实施例，在垂直于所述塑封体厚度方向的平面内，所述高压芯片焊盘的正投影的朝向所述控制侧的边沿与所述塑封体的所述控制侧的边沿的正投影之间的距离为L2，其中，所述L2满足：1.8mm≤L2≤2.45mm。
根据本发明的一些实施例，多个所述控制侧引脚还包括电源引脚和输入引脚，所述电源引脚和所述输入引脚分别与所述高压驱动芯片电连接，所述电源引脚位于所述输入引脚和所述高侧悬浮供电引脚之间。
根据本发明的一些实施例，所述高侧悬浮供电引脚为至少两个；在垂直于所述塑封体厚度方向的平面内，至少两个所述高侧悬浮供电引脚的正投影与所述高压芯片焊盘的正投影的朝向所述控制侧的边沿正对。
根据本发明的一些实施例，多个所述控制侧引脚还包括电源引脚和输入引脚，所述电源引脚和所述输入引脚分别与所述高压驱动芯片电连接，所述输入引脚位于所述电源引脚和所述高侧悬浮供电引脚之间。
根据本发明的一些实施例，所述高压驱动芯片具有电源端和高侧悬浮供电端，所述自举升压模块的正端与所述电源端连接，所述自举升压模块的负端与所述高侧悬浮供电端连接。
根据本发明的一些实施例，所述功率模块进一步包括：基板，所述基板的至少一部分被封装于所述塑封体内，所述低压功率芯片和所述高压功率芯片设于所述基板上。
根据本发明的一些实施例，所述低压功率芯片为三个，所述高压功率芯片为三个；所述基板具有彼此间隔的三个低压导电区和一个高压导电区，三个所述低压功率芯片一一对应地设于三个所述低压导电区，三个所述高压功率芯片设于所述高压导电区，三个所述低压导电区和所述高压导电区分别连接对应的所述功率侧引脚。
根据本发明的一些实施例，所述基板、所述控制侧引线框架和所述功率侧引线框架由一体框架构造而成，所述基板被封装于所述塑封体内。
根据本发明的一些实施例，所述功率模块还包括：绝缘片，所述绝缘片设于所述基板的背向所述低压功率芯片和所述高压功率芯片的一侧；散热片，所述散热片设于所述绝缘片的背向所述基板的一侧且从所述塑封体露出。
根据本发明的一些实施例，所述控制侧引线框架和所述功率侧引线框架由一体框架构造而成，所述功率侧引线框架连接于所述基板；所述基板包括导电层、绝缘层和散热层，所述导电层和所述散热层分别设于所述绝缘层的两侧表面，所述低压功率芯片和所述高压功率芯片设于所述导电层，所述散热层从所述塑封体露出。
根据本发明的第二方面实施例的电子设备，包括根据本发明上述第一方面实施例的功率模块。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明一个实施例的功率模块的示意图；
图2是根据本发明另一个实施例的功率模块的示意图；
图3是根据本发明再一个实施例的功率模块的示意图；
图4是根据本发明另一实施例的功率模块的示意图；
图5是根据本发明实施例的功率模块的剖面图；
图6是根据本发明另一个实施例的功率模块的剖面图；
图7是根据本发明再一个实施例的功率模块的剖面图；
图8是根据本发明又一个实施例的功率模块的剖面图。
附图标记：
100、功率模块；
1、塑封体；11、控制侧；12、功率侧；
2、功率芯片；21、低压功率芯片；22、高压功率芯片；23、切割道；
3、框架； 31、控制侧引线框架；
311、低压芯片焊盘； 312、高压芯片焊盘； 313、控制侧引脚；
3131、高侧悬浮供电引脚；3132、电源引脚；
3133、输入引脚； 3134、高压驱动芯片连接引脚；
32、功率侧引线框架； 321、功率侧引脚；
4、驱动芯片； 41、低压驱动芯片；
42、高压驱动芯片；421、自举升压模块；422、连接线；
5、基板； 51、低压导电区； 52、高压导电区；
53、导电层； 54、绝缘层； 55、散热层；
6、绝缘片；7、散热片。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参考图1-图8描述根据本发明第一方面实施例的功率模块100。功率模块100可以为智能功率模块(IPM，Intelligent Power Module的缩写)。但不限于此。
如图1-图5所示，根据本发明第一方面实施例的功率模块100，包括塑封体1、多个功率芯片2、框架3和多个驱动芯片4。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上。
具体而言，塑封体1的相对两侧分别为控制侧11和功率侧12，多个功率芯片2设在塑封体1内，多个功率芯片2包括低压功率芯片21和高压功率芯片22。例如，在图1-图4的示例中，塑封体1的上侧为控制侧11，塑封体1的下侧为功率侧12，多个功率芯片2位于塑封体1的控制侧11和功率侧12之间，多个功率芯片2包括位于塑封体1的左部的低压功率芯片21、以及位于塑封体1的右部的高压功率芯片22。如此设置，塑封体1可以对多个功率芯片2提供物理和电气保护，以防止外部环境冲击功率芯片2，从而可以延长功率芯片2的使用寿命。
参照图1-图4，框架3包括控制侧引线框架31和功率侧引线框架32，控制侧引线框架31具有低压芯片焊盘311、高压芯片焊盘312和多个控制侧引脚313，功率侧引线框架32具有多个功率侧引脚321。多个驱动芯片4包括低压驱动芯片41和高压驱动芯片42，低压驱动芯片41设在低压芯片焊盘311上，高压驱动芯片42设在高压芯片焊盘312上，高压驱动芯片42集成有自举升压模块421。
例如，在图1-图4的示例中，框架3的位于塑封体1的上侧的部分为控制侧引线框架31，框架3的位于塑封体1的下侧的部分为功率侧引线框架32，低压芯片焊盘311位于高压芯片焊盘312的左侧，并且低压芯片焊盘311邻近低压功率芯片21，高压芯片焊盘312邻近高压功率芯片22，自举升压模块421集成在高压驱动芯片42上。由此，与现有技术中的自举升压芯片独立设置相比，由于自举升压模块421集成在高压驱动芯片42上，能够减少功率模块100的功率芯片数量，减小了自举升压模块421在塑封体1上占用的空间，节约了控制侧引线框架31的空间，缩小了控制侧引线框架31在上下方向(例如，箭头A所指的方向)上的尺寸。当功率芯片2工作产生热量时，通过功率模块100与其他的散热部件进行热交换，以实现对功率模块100的散热。因此，可以相对增大功率模块100与其他的散热部件的接触面积，进而提高了功率模块100的散热性能和可靠性。
此外，现有技术中的功率模块主要包括四部分电路，分别为自举升压模块电路、高压驱动电路、低压驱动电路和功率器件(例如功率芯片)电路，本申请中通过使自举升压模块421集成在高压驱动芯片42上，此时功率模块100包括三部分电路，分别为高压驱动电路、低压驱动电路和功率器件(例如功率芯片2)电路，各电路之间的连接相对更加简单。
另外，当功率模块100包括三个自举升压模块421时，通过使自举升压模块421集成在高压驱动芯片42上，功率模块100的芯片数量减少了三颗，对应省去了用于连接自举升压模块421与高压驱动芯片42的焊线的使用，功率模块100上芯片数量减少约为17％，焊线数量减少约为7％，简化了功率模块100的封装工艺。
结合图1-图4，低压驱动芯片41与低压功率芯片21电连接，高压驱动芯片42与高压功率芯片22电连接，多个控制侧引脚313分别与低压驱动芯片41和高压驱动芯片42电连接且从控制侧11伸出塑封体1，多个功率侧引脚321分别与低压功率芯片21和高压功率芯片22电连接且从功率侧12伸出塑封体1。例如，在图1-图4的示例中，沿上下方向，多个控制侧引脚313中的一部分控制侧引脚313与低压驱动芯片41电连接，低压驱动芯片41与低压功率芯片21电连接，低压功率芯片21可以与塑封体1下侧的部分功率侧引脚321电连接。当功率模块100工作时，多个控制侧引脚313和多个功率侧引脚321可以与外部的控制器相连，从而实现功率模块100上的内部电路与外电路的电气连接，形成电气回路，进而有利于功率模块100的正常使用。
其中，多个控制侧引脚313包括至少一个高侧悬浮供电引脚3131，高侧悬浮供电引脚3131与高压驱动芯片42电连接，在垂直于塑封体1厚度方向的平面内(即图1所示的平面)，高侧悬浮供电引脚3131的正投影的背向控制侧11的边沿与封装体1的控制侧11的边沿的正投影之间的距离为L1，其中，L1满足：1.4mm≤L1≤2.05mm。例如，在图1-图4的示例中，高侧悬浮供电引脚3131位于高压芯片焊盘312的上方，高压芯片焊盘312位于高侧悬浮供电引脚3131和高压功率芯片22之间。在图1的示例中，“高侧悬浮供电引脚3131的正投影的背向控制侧11的边沿”指的是高侧悬浮供电引脚3131的正投影的下边沿，“塑封体1的控制侧11的边沿”指的是塑封体1的上侧边沿。也就是说，“L1”指的是高侧悬浮供电引脚3131的正投影的下边沿与塑封体1的上侧边沿之间的距离。由此，通过使L1满足：1.4mm≤L1≤2.05mm，高侧悬浮供电引脚3131的正投影的下边沿与塑封体1的上侧边沿之间的距离较小，在减小了高侧悬浮供电引脚3131在塑封体1上占用面积的同时，也可以降低高侧悬浮供电引脚3131的材料成本，且保证了高侧悬浮供电引脚3131的结构强度。
根据本发明实施例的功率模块100，通过使自举升压模块421集成在高压驱动芯片42上，减小了自举升压模块421在塑封体1上占用的空间，节约了控制侧引线框架31的空间，从而提高了功率模块100的散热性能和可靠性。此外，高压驱动电路、低压驱动电路和功率器件(例如功率芯片2)电路之间的连接更加简单，简化了功率模块100的封装工艺。另外，通过设置使高侧悬浮供电引脚3131的正投影的背向控制侧11的边沿与封装体1的控制侧11的边沿的正投影之间的距离为L1满足：1.4mm≤L1≤2.05mm，减小了高侧悬浮供电引脚3131在塑封体1上占用面积的同时，也可以降低高侧悬浮供电引脚3131的材料成本，且保证了高侧悬浮供电引脚3131的结构强度。
根据本发明的一些实施例，参照图1，高侧悬浮供电引脚3131与高压驱动芯片42通过连接线422电连接，连接线422的长度为L，其中，L满足：0.4mm≤L≤3.2mm。通过将自举升压模块421集成在高压驱动芯片42上，高侧悬浮供电引脚3131与高压驱动芯片42之间的距离减小，从而缩短了连接线422的长度，连接线422可以缩短至0.4mm，方便了高侧悬浮供电引脚3131与高压驱动芯片42之间的连接，且降低了连接线422的成本。
可选地，自举升压模块421的焊盘面积为s，其中，s满足：0.95mm2≤s＜3.7mm2。现有技术中的自举升压模块独立设置于高压驱动芯片，自举升压模块的焊盘所占用的面积较大。通过使自举升压模块421集成在高压驱动芯片42上，缩小了自举升压模块421的焊盘面积，也就是说，可以减小自举升压模块421的焊盘在高压驱动芯片42上的占用面积，方便了高压驱动芯片42的生产。另外，通过设置使自举升压模块421的焊盘面积为s满足：0.95mm2≤s＜3.7mm2，在保证了自举升压模块421的自举功能正常使用的同时，降低了自举升压模块421的材料成本。
根据本发明的一些实施例，多个控制侧引脚313还包括至少一个高压驱动芯片连接引脚3134，高压驱动芯片连接引脚3134与高侧悬浮供电引脚3131之间彼此间隔设置，高压驱动芯片连接引脚3134与高侧悬浮供电引脚3131之间的最小距离小于或等于2.7倍高侧悬浮供电引脚3131的厚度。例如，在图1的示例中，高压驱动芯片连接引脚3134沿左右方向(例如，图1中箭头B所指的方向)延伸，高压驱动芯片连接引脚3134的右端端部与高侧悬浮供电引脚3131的右侧面相对。例如，当高侧悬浮供电引脚3131的厚度设置为0.4mm时，高压驱动芯片连接引脚3134与高侧悬浮供电引脚3131之间的最小距离小于或等于1.08mm，高压驱动芯片连接引脚3134与高侧悬浮供电引脚3131之间的距离可以设置为0.5mm或0.6mm。如此设置，可以减小高侧悬浮供电引脚3131与高压驱动芯片连接引脚3134相互干扰的可能性，并能够减小功率模块100在左右方向上的长度，减小功率模块100的体积。
根据本发明的一些实施例，参照图1-图4，高侧悬浮供电引脚3131与高压芯片焊盘312之间仅具有间隙。高侧悬浮供电引脚3131与高压芯片焊盘312之间仅通过间隙隔开，而无其它的部件。由此，进一步减小了高侧悬浮供电引脚3131与高压芯片焊盘312之间的距离，进一步减小了控制侧引线框架31在上下方向(例如，箭头A所指的方向)上的尺寸更加增大了功率模块100与其他散热部件之间的接触面积，有利于对功率模块100的散热，进而提升了功率模块100的使用性能。需要说明的是，上述间隙的大小可以根据实际需求具体设置，以更好地满足实际应用。
可选地，结合图2，在垂直于塑封体1厚度方向的平面内，高压芯片焊盘312的正投影的朝向控制侧11的边沿与塑封体1的控制侧11的边沿的正投影之间的距离为L2，其中，L2满足：1.8mm≤L2≤2.45mm。例如，在图1的示例中，“高压芯片焊盘312的正投影的朝向控制侧11的边沿”指的是高压芯片焊盘312的正投影的上边沿，“塑封体1的控制侧11的边沿”指的是塑封体1的上侧边沿。也就是说，“L2”指的是高压芯片焊盘312的正投影的上边沿与塑封体1的上侧边沿之间的距离。由此，通过设置使L2满足：1.8mm≤L2≤2.45mm，高压芯片焊盘312的正投影的上边沿与塑封体1的上侧边沿之间的距离较小，从而在不改变功率模块100尺寸的情况下，高压芯片焊盘与功率侧引脚321之间的间隔更大，更加有利于功率模块100的散热。
根据本发明的一些实施例，多个控制侧引脚313还包括电源引脚3132和输入引脚3133，例如，在图1-图4的示例中，电源引脚3132为VP1引脚，输入引脚3133包括WP引脚、VP引脚和UP引脚。电源引脚3132和输入引脚3133分别与高压驱动芯片42电连接，电源引脚3132位于输入引脚3133和高侧悬浮供电引脚3131之间(图未示出)。
如此设置，电源引脚3132更加靠近高压驱动芯片42，有利于电源引脚3132与高压驱动芯片42之间的电连接，连接简单。高压芯片焊盘而且，电源引脚3132的长度相对较短，降低了电源引脚3132的材料成本。同时，节省了电源引脚3132在高侧悬浮供电引脚3131和高压芯片焊盘之间的占用空间，可以节省高压芯片焊盘312和VP1引脚、以及VP1引脚与自举升压模块421的焊盘之间的间隙，高压芯片焊盘312和低压芯片焊盘311区域可以同步上移，缩小了控制侧引线框架31在塑封体1的上下方向上的尺寸，以有利于功率模块100的散热。此外，功率模块100的各部件之间的封装工艺更加简单，缩短了功率模块100的封装周期，提高了功率模块100的生产效率。
可选地，高侧悬浮供电引脚3131为至少两个，在垂直于塑封体1厚度方向的平面内，至少两个高侧悬浮供电引脚3131的正投影与高压芯片焊盘312的正投影的朝向控制侧11的边沿正对。例如，在图1的示例中，高侧悬浮供电引脚3131有三个，分别为Vwfb引脚、Vvfb引脚和Vufb引脚，三个高侧悬浮供电引脚3131均与高压驱动芯片42电连接，三个高侧悬浮供电引脚3131从左向右间隔排布，其中两个高侧悬浮供电引脚3131的正投影与高压芯片焊盘312的正投影上侧边沿正对。由此，有利于高侧悬浮供电引脚3131与高压驱动芯片42之间的电连接，并且缩小了至少两个高侧悬浮供电引脚3131在上下方向的占用面积。需要说明的是，高侧悬浮供电引脚3131的数量可以与高压功率芯片22的数量相同。
根据本发明的另一些实施例，参照图1-图4，输入引脚3133位于电源引脚3132和高侧悬浮供电引脚3131之间。例如，在图1-图4的示例中，WP引脚、VP引脚和UP引脚位于VP1引脚和Vwfb引脚之间。也就是说，电源引脚3132位于所有高侧悬浮供电引脚3131的最左侧。如此设置，一方面，节省了电源引脚3132在高侧悬浮供电引脚3131和高压芯片焊盘之间的占用空间，缩小了框架3在塑封体1的上下方向上的尺寸，以有利于对功率模块100的散热。另一方面，相对减小了电源引脚3132的长度，降低了电源引脚3132的材料成本，并且电源引脚3132与其他部件之间的连接也较为简单。
根据本发明的一些实施例，高压驱动芯片42具有电源端和高侧悬浮供电端，自举升压模块421的正端与电源端连接，自举升压模块421的负端与高侧悬浮供电端连接。如此设置，能够实现自举升压模块421的正负极的电连接，功率模块100使用时，仅需要将电源端和高侧悬浮供电端与外界电气件连接，就能够实现自举升压模块421的电连接，从而可以实现自举升压模块421的自举功能，从而保证功率模块100上桥IGBT(Insulated GateBipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)可以正常开启，有利于功率模块100的正常使用，且便于功率模块100的拆装。
进一步地，参照图1-图4，功率模块100进一步包括基板5，基板5的至少一部分被封装于塑封体1内，低压功率芯片21和高压功率芯片22设于基板5上。例如，在图1-图4的示例中，基板5位于塑封体1的控制侧11和功率侧12之间。由此，基板5用于承载低压功率芯片21和高压功率芯片22，并且，控制侧引线框架31通过控制侧引脚313将低压驱动芯片41和高压驱动芯片42与外界电气件连接，多个控制侧引脚313能够同步拆装，降低了智能功率模块1的拆装难度。另外，在本发明中，通过减小控制侧引线框架31在塑封体1上占用的空间，基板5在上下方向上最大可以增加1.9mm，从而有利于功率芯片2通过基板5与外界进行热量交换，增强了功率模块100的散热性能，降低了功率模块100的温升，从而提高了功率模块100的可靠性。
可选地，结合图1和图2，低压功率芯片21为三个，高压功率芯片22为三个，基板5具有彼此间隔的三个低压导电区51和一个高压导电区52，三个低压功率芯片21一一对应地设于三个低压导电区51，三个高压功率芯片22设于高压导电区52，三个低压导电区51和高压导电区52分别连接对应的功率侧引脚321。例如，在图1和图2的示例中，沿基板5的左右方向，依次为三个低压导电区51和一个高压导电区52，低压功率芯片21和高压功率芯片22均靠近基板5的上侧，基板5的下侧与功率侧引脚321重叠。另外，每个低压功率芯片21和每个高压功率芯片22均为两两集成的芯片，例如，功率芯片2可以采用MOS芯片或者RC-IGBT芯片。如此设置，两两集成后的功率芯片2可以实现相同的功率模块100(功率芯片2未集成时)功能，可以进一步地减少功率模块100上的芯片数量。例如，功率模块100的最少芯片数量为两颗驱动芯片4和六颗功率芯片2。
根据本发明的一些实施例，参照图6，基板5、控制侧引线框架31和功率侧引线框架32由一体框架3构造而成，基板5被封装于塑封体1内。如此设置，一方面，基板5、控制侧引线框架31和功率侧引线框架32构造成整体，有利于一体框架3与其他部件的封装，从而提高了功率模块100的装配效率。另一方面，提高了基板5、控制侧引线框架31和功率侧引线框架32的整体结构强度，从而延长了功率模块100的使用寿命。
进一步地，结合图7，功率模块100还包括绝缘片6和散热片7，绝缘片6设于基板5的背向低压功率芯片21和高压功率芯片22的一侧，散热片7设于绝缘片6的背向基板5的一侧且从塑封体1露出。例如，在图7的示例中，绝缘片6位于基板5和散热片7之间。由此，通过在基板5和散热片7之间设置绝缘片6，以将基板5和散热片7间隔开，避免基板5和散热片7电连接。当功率芯片2工作产生热量时，热量可以经基板5和绝缘片6传递至散热片7，散热片7与外界进行热交换，以实现功率模块100的散热。可选地，散热片7可以为铜片。但不限于此。
根据本发明的一些实施例，参照图8，控制侧引线框架31和功率侧引线框架32由一体框架3构造而成，功率侧引线框架32连接于基板5，基板5包括导电层53、绝缘层54和散热层55，导电层53和散热层55分别设于绝缘层54的两侧表面，低压功率芯片21和高压功率芯片22设于导电层53，散热层55从塑封体1露出。例如，在图8的示例中，基板5包括沿厚度方向排布的导电层53、绝缘层54和散热层55，功率芯片2和功率侧引脚321均与导电层53相连，绝缘层54的远离功率芯片2的一侧表面与塑封体1的底面平齐并裸露在塑封体1外。当功率芯片2工作产生热量时，热量可以经导电层53和绝缘层54传递至散热层55，散热层55与外界进行热交换，以实现功率模块100的散热。
可选地，参照图2和图3，三颗高压功率芯片22在划片时未划开，三颗高压功率芯片22之间由切割道23间隔开，相邻的两个高压功率芯片22之间功能独立，安装高压功率芯片22时，可以一次安装三颗高压功率芯片22，功率芯片2的安装效率由取放六次功率芯片2缩小为取放四次功率芯片2，提升了功率芯片2的封装效率。另外，由于三颗高压功率芯片22之间没有间隙，三颗高压功率芯片22可以放在基板5的中间，可以进一步减小基板5左右方向的尺寸。例如，减少尺寸约为1.0mm-1.6mm，节省了基板5的材料。同时，可以缩短用于连接驱动芯片4与框架3的金线的长度，例如，从4.65mm缩短至4.02mm，节省金线使用成本，降低了冲线的风险。
根据本发明的一些可选实施例，当高压功率芯片22为至少两个时，每个高压功率芯片22均包括漂移层(图未示出)，至少两个相邻的高压功率芯片22的漂移层构造成一体件，以使至少两个相邻的高压功率芯片22彼此贴靠且集成为一体。由此，进一步地减少了功率模块100的功率芯片2数量，提升封装效率，而且由于至少两个高压功率芯片22没有间隙，两个高压功率芯片22之间的距离相比于现有技术可以减少1.0mm～1.6mm，从而可以进一步地减小功率模块100的尺寸，以进一步地降低成本，同时高压功率芯片22连接的导线的长度可由现有技术中的4.65mm缩短至4.02mm，节省导线长度的同时，降低冲线风险。此外，由于至少两个相邻的高压功率芯片22的漂移层构造成一体件，因此相邻的高压功率芯片22在加工时无需划片，减少了生产工艺，进一步地提高了生产效率。
如此，根据本发明实施例的功率模块100具有尺寸小、成本低、生产工艺少以及生产效率高等优点。
根据本发明的一些具体实施例，参照图3和图4，至少两个相邻的高压功率芯片22通过彼此之间漂移层不划片，而彼此贴靠且集成为一体。这样，相比于通过连接件将相邻的高压功率芯片相连的现有技术，本发明实施例的功率模块100中通过漂移层使相邻的高压功率芯片22之间直接贴靠设置，能够更有效地减小相邻的高压功率芯片22之间的距离，从而使高压功率芯片22的布置更为紧凑，以减小智能功率模块1的尺寸，降低成本，且相邻高压功率芯片22之间打线长度可以进一步地缩短，节省打线长度，降低冲线风险，并且减少了生产工艺，生效效率更高。
可选地，低压驱动芯片41和高压驱动芯片42可以通过银胶或者其他粘性材料粘接在控制侧引线框架31，控制侧引线框架31和功率侧引线框架32可以通过锡膏印刷或者激光焊接与基板5进行预固定，低压功率芯片21和高压功率芯片22可以通过锡膏印刷与基板5连接。
这样，通过塑封体1的设置，能够对低压驱动芯片41、高压驱动芯片42、低压功率芯片21、高压功率芯片22以及基板5的至少一部分实现封装，从而不仅能够避免低压驱动芯片41、高压驱动芯片42、低压功率芯片21、高压功率芯片22以及基板5损坏，又能够防止低压驱动芯片41、高压驱动芯片42、低压功率芯片21和高压功率芯片22与外界直接发生电导通，提高电路安全性。此外，功率侧引脚321将低压功率芯片21和高压功率芯片22与外界电气件连接，多个功率侧引脚321能够同步拆装，更进一步地降低了智能功率模块1的拆装难度。
可选地，多个控制侧引脚313和多个功率侧引脚321可以为金属铜或者铜合金制成。塑封体1可以采用环氧树脂材料制成。由此，制得的塑封体1具有一定的抗压强度和绝缘性，增大了塑封体1的结构强度，延长了塑封体1的使用寿命，且环氧树脂材料能够提供物理和电气保护，防止外部环境冲击芯片。
根据本发明的一些具体实施例，低压功率芯片21和高压功率芯片22中的至少一个为逆导型绝缘栅双极型晶体管(RC-IGBT)，也就是说，低压功率芯片21单独为逆导型绝缘栅双极型晶体管(RC-IGBT)，或者高压功率芯片22单独为逆导型绝缘栅双极型晶体管(RC-IGBT)，再或者低压功率芯片21和高压功率芯片22均为逆导型绝缘栅双极型晶体管(RC-IGBT)。
或，低压功率芯片21和高压功率芯片22中的至少一个为金氧半场效晶体管型绝缘栅双极型晶体管(MOSFET)，也就是说，低压功率芯片21单独为金氧半场效晶体管型绝缘栅双极型晶体管(MOSFET)，高压功率芯片22单独为金氧半场效晶体管型绝缘栅双极型晶体管(MOSFET)，低压功率芯片21和高压功率芯片22均为金氧半场效晶体管型绝缘栅双极型晶体管(MOSFET)。
这样，低压功率芯片21和高压功率芯片22的种类可以根据功率模块100的使用场景而选择，功率模块100的构造更为多样，功率模块100的适用场景更多。
根据本发明的第二方面实施例的电子设备(图未示出)，包括根据本发明上述第一方面实施例的功率模块100。
根据本发明实施例的电子设备，通过采用上述功率模块100，有利于电子设备的散热，提高了电子设备的使用性能，并且延长了电子设备的使用寿命。
根据本发明实施例的电子设备的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、长度”、厚度”、“上”、“下”、“左”、“右”、顶”、“底”、“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，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。
在本说明书的描述中，参考术语“具体实施例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (16)
1.一种功率模块，其特征在于，包括：
塑封体，所述塑封体的相对两侧分别为控制侧和功率侧；
多个功率芯片，多个所述功率芯片设在所述塑封体内，多个所述功率芯片包括低压功率芯片和高压功率芯片；
框架，所述框架包括控制侧引线框架和功率侧引线框架，所述控制侧引线框架具有低压芯片焊盘、高压芯片焊盘和多个控制侧引脚，所述功率侧引线框架具有多个功率侧引脚；
多个驱动芯片，多个所述驱动芯片包括低压驱动芯片和高压驱动芯片，所述低压驱动芯片设在所述低压芯片焊盘上，所述高压驱动芯片设在所述高压芯片焊盘上，所述高压驱动芯片集成有自举升压模块，所述低压驱动芯片与所述低压功率芯片电连接，所述高压驱动芯片与所述高压功率芯片电连接，多个所述控制侧引脚分别与所述低压驱动芯片和所述高压驱动芯片电连接且从所述控制侧伸出所述封装体，多个所述功率侧引脚分别与所述低压功率芯片和所述高压功率芯片电连接且从所述功率侧伸出所述封装体；
其中，多个所述控制侧引脚包括至少一个高侧悬浮供电引脚，所述高侧悬浮供电引脚分别与所述高压驱动芯片电连接，在垂直于所述封装体厚度方向的平面内，所述高侧悬浮供电引脚的正投影的背向所述控制侧的边沿与所述封装体的所述控制侧的边沿的正投影之间的距离为L1，其中，所述L1满足：1.4mm≤L1≤2.05mm。
2.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述高侧悬浮供电引脚与所述高压驱动芯片通过连接线电连接，所述连接线的长度为L，其中，所述L满足：0.4mm≤L≤3.2mm。
3.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述自举升压模块的焊盘面积为s，其中，所述s满足：0.95mm2≤s＜3.7mm2。
4.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，多个所述控制侧引脚还包括至少一个高压驱动芯片连接引脚，所述高压驱动芯片连接引脚与所述高侧悬浮供电引脚之间彼此间隔设置，所述高压驱动芯片连接引脚与所述高侧悬浮供电引脚之间的最小距离小于或等于2.7倍所述高侧悬浮供电引脚的厚度。
5.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述高侧悬浮供电引脚与所述高压芯片焊盘之间仅具有间隙。
6.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，在垂直于所述封装体厚度方向的平面内，所述高压芯片焊盘的正投影的朝向所述控制侧的边沿与所述封装体的所述控制侧的边沿的正投影之间的距离为L2，其中，所述L2满足：1.8mm≤L2≤2.45mm。
7.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，多个所述控制侧引脚还包括电源引脚和输入引脚，所述电源引脚和所述输入引脚分别与所述高压驱动芯片电连接，所述电源引脚位于所述输入引脚和所述高侧悬浮供电引脚之间。
8.根据权利要求7所述的功率模块，其特征在于，所述高侧悬浮供电引脚为至少两个；
在垂直于所述封装体厚度方向的平面内，至少两个所述高侧悬浮供电引脚的正投影与所述高压芯片焊盘的正投影的朝向所述控制侧的边沿正对。
9.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，多个所述控制侧引脚还包括电源引脚和输入引脚，所述电源引脚和所述输入引脚分别与所述高压驱动芯片电连接，所述输入引脚位于所述电源引脚和所述高侧悬浮供电引脚之间。
10.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述高压驱动芯片具有电源端和高侧悬浮供电端，所述自举升压模块的正端与所述电源端连接，所述自举升压模块的负端与所述高侧悬浮供电端连接。
11.根据权利要求1-10中任一项所述的功率模块，其特征在于，进一步包括：
基板，所述基板的至少一部分被封装于所述封装体内，所述低压功率芯片和所述高压功率芯片设于所述基板上。
12.根据权利要求11所述的功率模块，其特征在于，所述低压功率芯片为三个，所述高压功率芯片为三个；
所述基板具有彼此间隔的三个低压导电区和一个高压导电区，三个所述低压功率芯片一一对应地设于三个所述低压导电区，三个所述高压功率芯片设于所述高压导电区，多个所述低压导电区和所述高压导电区分别连接对应的所述功率侧引脚。
13.根据权利要求11所述的功率模块，其特征在于，所述基板、所述控制侧引线框架和所述功率侧引线框架由一体框架构造而成，所述基板被封装于所述封装体内。
14.根据权利要求11所述的智能功率模块，其特征在于，还包括：
绝缘片，所述绝缘片设于所述基板的背向所述低压功率芯片和所述高压功率芯片的一侧；
散热片，所述散热片设于所述绝缘片的背向所述基板的一侧且从所述封装体露出。
15.根据权利要求11所述的智能功率模块，其特征在于，所述控制侧引线框架和所述功率侧引线框架由一体框架构造而成，所述功率侧引线框架连接于所述基板；
所述基板包括导电层、绝缘层和散热层，所述导电层和所述散热层分别设于所述绝缘层的两侧表面，所述低压功率芯片和所述高压功率芯片设于所述导电层，所述散热层从所述封装体露出。
16.一种电子设备，其特征在于，包括根据权利要求1-15任一项所述的智能功率模块。
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