CN116471741A - 堆叠模块布置装置 - Google Patents

堆叠模块布置装置 Download PDF

Info

Publication number
CN116471741A
CN116471741A CN202310079794.4A CN202310079794A CN116471741A CN 116471741 A CN116471741 A CN 116471741A CN 202310079794 A CN202310079794 A CN 202310079794A CN 116471741 A CN116471741 A CN 116471741A
Authority
CN
China
Prior art keywords
molded
module
stacked
electronics module
interface
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
CN202310079794.4A
Other languages
English (en)
Inventor
P·卢涅夫斯基
I·尼基廷
B·施默尔泽
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.)
Infineon Technologies Austria AG
Original Assignee
Infineon Technologies Austria AG
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 Infineon Technologies Austria AG filed Critical Infineon Technologies Austria AG
Publication of CN116471741A publication Critical patent/CN116471741A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/495—Lead-frames or other flat leads
    • H01L23/49568—Lead-frames or other flat leads specifically adapted to facilitate heat dissipation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/02—Containers; Seals
    • H01L23/10—Containers; Seals characterised by the material or arrangement of seals between parts, e.g. between cap and base of the container or between leads and walls of the container
    • 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
    • H01L25/10—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 having separate containers
    • H01L25/11—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 having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L29/00
    • H01L25/117—Stacked arrangements of devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/02—Containers; Seals
    • H01L23/04—Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls
    • H01L23/053—Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls the container being a hollow construction and having an insulating or insulated base as a mounting for the semiconductor body
    • H01L23/055—Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls the container being a hollow construction and having an insulating or insulated base as a mounting for the semiconductor body the leads having a passage through the base
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/31—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape
    • H01L23/3107—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape the device being completely enclosed
    • H01L23/3114—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape the device being completely enclosed the device being a chip scale package, e.g. CSP
    • 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
    • H01L25/10—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 having separate containers
    • H01L25/105—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 having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00
    • 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
    • H01L25/165—Containers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R12/00—Structural associations of a plurality of mutually-insulated electrical connecting elements, specially adapted for printed circuits, e.g. printed circuit boards [PCB], flat or ribbon cables, or like generally planar structures, e.g. terminal strips, terminal blocks; Coupling devices specially adapted for printed circuits, flat or ribbon cables, or like generally planar structures; Terminals specially adapted for contact with, or insertion into, printed circuits, flat or ribbon cables, or like generally planar structures
    • H01R12/50—Fixed connections
    • H01R12/51—Fixed connections for rigid printed circuits or like structures
    • H01R12/55—Fixed connections for rigid printed circuits or like structures characterised by the terminals
    • H01R12/58—Fixed connections for rigid printed circuits or like structures characterised by the terminals terminals for insertion into holes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R12/00—Structural associations of a plurality of mutually-insulated electrical connecting elements, specially adapted for printed circuits, e.g. printed circuit boards [PCB], flat or ribbon cables, or like generally planar structures, e.g. terminal strips, terminal blocks; Coupling devices specially adapted for printed circuits, flat or ribbon cables, or like generally planar structures; Terminals specially adapted for contact with, or insertion into, printed circuits, flat or ribbon cables, or like generally planar structures
    • H01R12/50—Fixed connections
    • H01R12/51—Fixed connections for rigid printed circuits or like structures
    • H01R12/55—Fixed connections for rigid printed circuits or like structures characterised by the terminals
    • H01R12/58—Fixed connections for rigid printed circuits or like structures characterised by the terminals terminals for insertion into holes
    • H01R12/585—Terminals having a press fit or a compliant portion and a shank passing through a hole in the printed circuit board
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R12/00—Structural associations of a plurality of mutually-insulated electrical connecting elements, specially adapted for printed circuits, e.g. printed circuit boards [PCB], flat or ribbon cables, or like generally planar structures, e.g. terminal strips, terminal blocks; Coupling devices specially adapted for printed circuits, flat or ribbon cables, or like generally planar structures; Terminals specially adapted for contact with, or insertion into, printed circuits, flat or ribbon cables, or like generally planar structures
    • H01R12/70—Coupling devices
    • H01R12/7005—Guiding, mounting, polarizing or locking means; Extractors
    • H01R12/7011—Locking or fixing a connector to a PCB
    • H01R12/7064—Press fitting
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/02—Details
    • H05K1/14—Structural association of two or more printed circuits
    • H05K1/144—Stacked arrangements of planar printed circuit boards
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/18—Printed circuits structurally associated with non-printed electric components
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2225/00—Details relating to assemblies covered by the group H01L25/00 but not provided for in its subgroups
    • H01L2225/03—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00
    • H01L2225/10—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices having separate containers
    • H01L2225/1005—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00
    • H01L2225/1011—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00 the containers being in a stacked arrangement
    • H01L2225/1017—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00 the containers being in a stacked arrangement the lowermost container comprising a device support
    • H01L2225/1029—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00 the containers being in a stacked arrangement the lowermost container comprising a device support the support being a lead frame
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2225/00—Details relating to assemblies covered by the group H01L25/00 but not provided for in its subgroups
    • H01L2225/03—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00
    • H01L2225/10—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices having separate containers
    • H01L2225/1005—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00
    • H01L2225/1011—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00 the containers being in a stacked arrangement
    • H01L2225/1047—Details of electrical connections between containers
    • H01L2225/107—Indirect electrical connections, e.g. via an interposer, a flexible substrate, using TAB
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2225/00—Details relating to assemblies covered by the group H01L25/00 but not provided for in its subgroups
    • H01L2225/03—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00
    • H01L2225/10—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices having separate containers
    • H01L2225/1005—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00
    • H01L2225/1011—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00 the containers being in a stacked arrangement
    • H01L2225/1076—Shape of the containers
    • H01L2225/1082—Shape of the containers for improving alignment between containers, e.g. interlocking features
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2225/00—Details relating to assemblies covered by the group H01L25/00 but not provided for in its subgroups
    • H01L2225/03—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00
    • H01L2225/10—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices having separate containers
    • H01L2225/1005—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00
    • H01L2225/1011—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00 the containers being in a stacked arrangement
    • H01L2225/1094—Thermal management, e.g. cooling
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/31—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape
    • H01L23/3107—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape the device being completely enclosed
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/367—Cooling facilitated by shape of device
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/42—Fillings or auxiliary members in containers or encapsulations selected or arranged to facilitate heating or cooling
    • H01L23/433—Auxiliary members in containers characterised by their shape, e.g. pistons
    • H01L23/4334—Auxiliary members in encapsulations
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/181—Encapsulation
    • H01L2924/1815—Shape
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/10—Details of components or other objects attached to or integrated in a printed circuit board
    • H05K2201/10227—Other objects, e.g. metallic pieces
    • H05K2201/1031—Surface mounted metallic connector elements
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/10—Details of components or other objects attached to or integrated in a printed circuit board
    • H05K2201/10431—Details of mounted components
    • H05K2201/1059—Connections made by press-fit insertion

Abstract

公开了一种堆叠模块布置装置，其包括：第一模制电子模块；第二模制电子模块；以及接口，第一模制电子模块和第二模制电子模块通过该接口以堆叠构造彼此物理连接和电连接。第一模制电子模块是具有至少40V的最大击穿电压和至少10A的最大DC电流的功率电子模块。

Description

堆叠模块布置装置
背景技术
模制功率半导体模块广泛用于功率电子应用，包括逆变器、转换器、整流器、电机控制等。两个或更多个模制模块的并联连接增加了系统PCB(印刷电路板)上的x/y(横向)尺寸。几个模制模块或封装被焊接/放置在PCB上以实现功率电子系统，这增加了PCB尺寸。模制模块的并排布置装置可以允许增强的冷却。然而，一些应用可能不需要增强的冷却，或者增强的冷却对于一些应用是不可能的。例如，洗衣机或飞机应用中的功率电子布置装置不需要或不能容纳增强的冷却。在不需要或不能容纳增强的冷却的应用中，模制模块的并排布置装置会导致不必要地增加PCB尺寸，这增加了整体系统成本。
因此，对于不需要或不能容纳并排模块布置装置所提供的增强的冷却的应用，需要更有效的模制功率半导体模块布置装置。
发明内容
根据堆叠模块布置装置的实施例，堆叠模块布置装置包括：第一模制电子模块；第二模制电子模块；以及接口，第一模制电子模块和第二模制电子模块通过该接口以堆叠构造彼此物理和电连接，其中，第一模制电子模块是具有至少40V的最大击穿电压和至少10A的最大DC电流的功率电子模块。
本领域的技术人员在阅读以下详细描述并查看附图后将认识到额外的特征和优点。
附图说明
附图的元件不一定彼此成比例。类似的附图标记表示对应的相似部分。各种所示实施例的特征可以组合，除非它们相互排斥。实施例在附图中被描绘并且在下面的描述中被详细描述。
图1示出了堆叠模块布置装置的实施例的侧面透视图。
图2示出了堆叠模块布置装置的另一个实施例的侧面透视图。
图3示出了堆叠模块布置装置的另一个实施例的顶部透视图。
图4A示出了堆叠模块布置装置的另一个实施例的侧面透视图。
图4B示出了图4A所示的堆叠模块布置装置的一部分的放大图。
图5示出了堆叠模块布置装置的另一实施例的局部侧视图。
图6示出了堆叠模块布置装置的另一实施例的局部侧视图。
图7示出了堆叠模块布置装置的另一实施例的顶部透视图。
图8示出了堆叠模块布置装置的另一实施例的侧视图。
图9示出了堆叠模块布置装置的另一实施例的顶部透视图。
图10示出了堆叠模块布置装置的另一实施例的侧面透视图。
图11示出了堆叠模块布置装置的另一实施例的顶部透视图。
图12示出了堆叠模块布置装置的另一实施例的顶部透视图。
图13示出了堆叠模块布置装置的另一实施例的顶部透视图。
具体实施方式
本文所述的实施例提供了模制电子模块的堆叠布置装置，其与并排模块布置装置相比，占用更少的板空间。两个或更多个模制电子模块可以彼此堆叠成垂直布置装置，使得不需要增加堆叠模块布置装置所附接的系统板的x/y(横向)尺寸来容纳模制电子模块。板可以附接到堆叠模块布置装置的任一侧或插入堆叠模块布置装置中包括的两个模制电子模块之间。在其他应用中，可以省略板或者可以使用多于一个板。
堆叠模块布置装置中包括的模制电子模块可以包括：诸如功率器件之类的部件，例如功率晶体管和/或功率二极管，例如，用于切换负载电流、反转或转换电压、整流交流电等；逻辑器件，例如功率晶体管的栅极驱动器、栅极驱动器的控制器等；传感器；无源器件，例如电容器、电感器、变压器等。模制电子模块中还可以包括功率电子应用中使用的其他类型的器件。在每一种情况下，模制电子模块经由接口以堆叠构造彼此物理连接和电连接，并且模制电子模块中的至少一个是功率电子模块，其具有至少40V的最大击穿电压和至少10A的最大DC电流。
接下来参考附图描述堆叠模块布置装置的示例性实施例。
图1示出了堆叠模块布置装置100的实施例。堆叠模块布置装置100包括第一模制电子模块102和第二模制电子模块104。堆叠模块布置装置100可以包括多于两个的模制电子模块102、104。如上文所解释的，模制电子模块102、104可以包括：诸如功率器件的部件，例如功率晶体管和/或功率二极管，例如，用于切换负载电流、反转或转换电压、整流交流电流等；逻辑器件，例如用于功率晶体管的栅极驱动器、用于栅极驱动器的控制器等；传感器；无源器件，例如电容器、电感器、变压器等。模制电子模块102、104中可以包括功率电子应用中使用的其他类型的器件。
堆叠模块装置100还包括接口，模制电子模块102、104通过该接口以堆叠构造相互物理连接和电连接。根据图1所示的实施例，接口是压配合接口，其包括压配合连接器106，压配合连接器106突出穿过第一模制电子模块102的模制主体108并被第二模制电子模块104的模制主体112中的对应开口110接收。模制主体108、112可以通过将相应电子模块102、104的部件放置在腔室中并将液态包封剂材料注射到腔室中来形成。这种技术的示例包括注射模制、转移模制、压缩模制和膜辅助模制。在另一实施例中，模制主体108、112可以通过层压技术形成。
垂直(堆叠)接口的压配合连接器106可以牢固地保持到第二模制电子模块104内的基板的金属区域，并实现与包括在第二模制电子模块104中的一个或多个半导体管芯和/或无源部件的电连接。至少一些压配合连接器106可以延伸穿过第二模制电子模块104的模制主体112以在第二模制电子模块的背离第一模制电子模块102的一侧处提供连接接口，从而实现堆叠模块布置装置100和诸如PCB(图1中未示出)的接收装置之间的压配合连接。模制电子模块102、104可以均具有穿过相应模制主体108、112突出的引线114，用于为模制电子模块102、104提供相应的电接口。
根据图1所示的实施例，第一模制电子模块102为具有至少40V的最大击穿电压和至少10A的最大DC电流的功率电子模块。例如，第一模制电子模块102可以具有至少80V的最大击穿电压和在10A至400A的范围内的DC操作电流。例如，第一模制电子模块102可以用于750V和/或1200V应用。在每种情况下，第一模制电子模块102是功率模块，并且不是逻辑或IC(集成电路)模块。第二模制电子模块104可以是或可以不是功率模块。例如，第二模制电子模块104可以包括无源部件、传感器、诸如微控制器的控制器、电子电路等。
在一个实施例中，第二模制电子模块104也是具有至少40V的最大击穿电压和至少20A的最大DC电流的功率电子模块。根据该实施例，第一模制电子模块102和第二模制电子模块104可以形成功率转换器或逆变器电路。例如，在半桥构造的情况下，第一模制电子模块102可以包括第一半桥，第二模制电子模块104可以包括第二半桥，第一半桥和第二半桥可以经由堆叠模块布置装置100的垂直(堆叠)接口彼此堆叠，并且垂直(堆叠)接口可以实现功率晶体管模块之间的半桥开关节点连接。模块引线114可以提供接地连接以及控制和其他信号。
在另一实施例中，第一模制电子模块102包括功率晶体管管芯，例如IGBT(绝缘栅双极晶体管)管芯、Si功率MOSFET(金属氧化物半导体)管芯、SiC功率晶体管管芯、GaN HEMT(高电子迁移率晶体管)管芯等，第二模制电子模块104包括二极管管芯，并且堆叠模块布置装置100的垂直(堆叠)接口以反并联构造电连接二极管管芯和功率晶体管管芯。
在另一实施例中，第一模制电子模块102包括功率转换器或逆变器，并且第二模制电子模块104包括用于功率转换器或逆变器的控制器。
在另一实施例中，第一模制电子模块102包括功率转换器或逆变器，并且第二模制电子模块104包括整流器和/或PFC(功率因数校正)级。例如，第二模制电子模块104可以包括图腾柱型整流器。
在另一实施例中，第二模制电子模块104是逻辑模块，其包括用于第一模制电子模块102的控制器和/或栅极驱动器。
在另一实施例中，第一模制电子模块102包括整流器和PFC级，并且第二模制电子模块104仅包括逆变器或PFC。
通常，模制电子模块102、104中的一个或两个可以是更大电路的部分，例如，与其他堆叠模块组成半桥的多级开关或甚至单个开关。模制电子模块102、104中的一者或两者可以实施为相同类型模块的并联连接。
图2示出了堆叠模块布置装置200的另一实施例。图2所示的实施例类似于图1所示的实施例。在图2中，一个或多个汇流条202连接到连接接口204，该连接接口204由在与第一模制电子模块102相对的一侧处延伸穿过第二模制电子模块104的模制主体112的压配合连接器106的一部分形成。每个汇流条202是被配置用于高电流功率分配的金属带或条。
图3示出了堆叠模块布置装置300的另一实施例。图3所示的实施例类似于图1所示的实施例。在图3中，电路板302连接到连接接口304，该连接接口304由在与第一模制电子模块102相对的一侧处延伸穿过第二模制电子模块104的模制主体112的压配合连接器106形成。电路板302例如可以是单层或多层PCB。电路板302可以包括金属迹线306、诸如有源和/或无源半导体管芯的电子器件308、诸如电容器、电感器的无源部件310等。
图4A示出了堆叠模块布置装置400的另一实施例。图4A所示的实施例类似于图1所示的实施例。在图4A中，至少一个电路板402插入在第一模制电子模块102和第二模制电子模块104之间。垂直(堆叠)接口的至少一些压配合连接器106延伸穿过(多个)电路板402并进入第二模制电子模块104的模制主体112。图4B示出了堆叠模块布置装置400的一部分的放大图。每个电路板402可以在板402的一侧或两侧处具有金属迹线404和其他部件。在一个实施例中，第一模制电子模块102和第二模制电子模块104是功率电子模块，均具有至少40V的最大击穿电压和至少10A的最大DC电流，并且一起形成功率转换器或逆变器电路，其中电路板402包括用于功率电子模块的栅极驱动器和/或控制器。
图5示出了堆叠模块布置装置500的另一实施例。图5所示的实施例类似于图1所示的实施例。在图5中，垂直(堆叠)接口包括在模制电子模块102、104的至少一些引线114之间的焊接点502。
图6示出了堆叠模块布置装置600的另一实施例。图6所示的实施例类似于图5所示的实施例。在图6中，在第一模制电子模块102的引线114和汇流条604之间形成焊接点602。图6中未示出第二模制电子模块104，但可以在与第一模制电子模块102相对的一侧处类似地焊接到汇流条604。垂直(堆叠)接口的压配合连接器106穿过汇流条604中的开口(看不见)并且进入形成在第二模制电子模块104的模制主体112中的开口110。在一个实施例中，第一模制电子模块102和第二模制电子模块104都是功率电子模块，均具有至少40V的最大击穿电压和至少10A的最大DC电流，并且一起形成功率转换器或逆变器电路，其中汇流条604承载相位或负载电流或者实施功率转换器或逆变器电路的+DC或-DC端子。
图7示出了堆叠模块布置装置700的另一实施例。图7所示的实施例类似于图4A和图4B所示的实施例。在图7中，至少一个汇流条702连接到垂直(堆叠)接口并插入在模制电子模块102、104之间。垂直(堆叠)接口的至少一些压配合连接器106穿过每个汇流条702中的开口704并进入第二模制电子模块104的模制主体112。其他的压配合连接器106可以在(多个)汇流条702的区域之外并直接传递到第二模制电子模块104的模制主体112而不穿过汇流条702。
在一个实施例中，第一模制电子模块102和第二模制电子模块104都是功率电子模块，均具有至少40V的最大击穿电压和至少10A的最大DC电流，并且一起形成功率转换器或逆变器电路，其中每个汇流条702承载相位或负载电流或实施功率转换器或逆变器电路的+DC或-DC端子。如图7所示，每个模制电子模块102、104的朝外的一侧可以具有暴露的金属表面706，其可以是嵌入相应的模制主体108、112中的金属化基板、金属夹、引线框架等的部分。在这种情况下，可以在模制电子模块102、104的该侧处提供增强的冷却。
图8示出了堆叠模块布置装置800的另一实施例。图8所示的实施例类似于图1所示的实施例。在图8中，第一冷却装置802热耦合到第一模制电子模块102的背离垂直(堆叠)接口的一侧804。第二冷却装置806热耦合到第二模制电子模块104的背离垂直(堆叠)接口的一侧808。冷却装置802、806例如可以是风冷或液冷散热器。
图9示出了堆叠模块布置装置900的另一实施例。图9所示的实施例类似于图8所示的实施例。在图9中，冷却装置802、806之一或两者可以包括用于增强散热的翅片902。
图10示出了堆叠模块布置装置1000的另一实施例。图10所示的实施例类似于图4A、图4B和图9所示的实施例。在图10中，电路板1002插入于模制电子模块102、104之间。垂直(堆叠)接口的至少一些压配合连接器106延伸穿过电路板1002并进入第二模制电子模块104的模制主体112中。电路板1002可以在板1002的一侧或两侧处具有金属迹线1004和其他部件。在一个实施例中，电路板1002向模制电子模块102、104中的一个或两个提供功率和控制信号。
图11示出了堆叠模块布置装置1100的另一实施例。图11所示的实施例类似于图1所示的实施例。在图11中，第二模制电子模块104是逻辑模块，其包括用于第一模制电子模块102的控制器和/或栅极驱动器。垂直(堆叠)接口的至少一些压配合连接器106可以延伸穿过第二模制电子模块104的模制主体112，以在第二模制电子模块104的背离第一模制电子模块102的一侧处提供连接接口1102，从而实现堆叠模块布置装置1100和诸如PCB的接收装置(图11中未示出)之间的压配合连接。其他压配合连接器106可以在第二模制电子模块104的区域之外并且作为连接接口1102的部分而直接传递到接收装置。
图12示出了堆叠模块布置装置1200的另一实施例。图12所示的实施例类似于图1所示的实施例。在图12中，第一模制电子模块102悬垂于第二模制电子模块104之上，使得第二模制电子模块104的部分不被第一模制电子模块102覆盖。垂直(堆叠)接口的至少一些压配合连接器106可以延伸穿过第一模制电子模块102的模制主体108以在第一模制电子模块的背离第二模制电子模块104的一侧处提供连接接口1202，从而实现堆叠模块布置装置1200和诸如PCB的接收装置(图11中未示出)之间的压配合连接。其他的压配合连接器106可以在第一模制电子模块102的区域之外并且作为连接接口1202的部分而直接传递到接收装置。
图13示出了堆叠模块布置装置1300的另一实施例。图13所示的实施例类似于图12所示的实施例。在图13中，第三模制电子模块1302经由接口以堆叠构造而物理和电连接到第二模制电子模块104，所述接口与以相同的堆叠构造将第一模制电子模块102物理和电连接到第二模制电子模块104的接口相同。第三模制电子模块1302设置在第二模制电子模块104的未被第一模制电子模块102覆盖的部分之上，使得如果第一和第三模制电子模块102、1302具有相同的模块类型，则第一和第三模制电子模块102、1302可以共面。
在一个实施例中，第三模制电子模块1302是具有至少40V的最大击穿电压和至少10A的最大DC电流的功率电子模块并且垂直(堆叠)接口将第三模制电子模块1302和第二模制电子模块104彼此物理和电连接作为堆叠构造的部分。例如，第一模制电子模块102可以包括单个功率开关管芯，第三模制电子模块1302可以包括单个功率开关管芯，包括在第一模制电子模块102中的单个功率开关管芯和包括在第三模制电子模块1302中的单个功率开关管芯可以通过垂直(堆叠)接口以半桥构造电连接，并且第二模制电子模块104可以被配置为驱动包括在第一模制电子模块102中的单个开关管芯和包括在第三模制电子模块1302中的单个开关管芯。
尽管本公开不限于此，但以下编号的示例证明了本公开的一个或多个方面。
示例1.一种堆叠模块布置装置，包括：第一模制电子模块；第二模制电子模块；以及接口，第一模制电子模块和第二模制电子模块通过该接口以堆叠构造彼此物理和电连接，其中，第一模制电子模块是具有至少40V的最大击穿电压和至少10A的最大DC电流的功率电子模块。
示例2.示例1的堆叠模块布置装置，其中，接口是压配合接口，其包括多个压配合连接器，所述压配合连接器突出穿过第一模制电子模块的模制主体并且由第二模制电子模块的模制主体中的相应的多个开口接收。
示例3.示例2的堆叠模块布置装置，其中，至少一些压配合连接器延伸穿过第二模制电子模块的模制主体以在第二模制电子模块的背离第一模制电子模块的一侧处提供连接接口。
示例4.示例3的堆叠模块布置装置，还包括连接到连接接口的一个或多个汇流条。
示例5.示例3或4的堆叠模块布置装置，还包括连接到连接接口的电路板。
示例6.示例2至示例5中任一项的堆叠模块布置装置，还包括插入在第一模制电子模块和第二模制电子模块之间的电路板。
示例7.示例6的堆叠模块布置装置，其中，至少一些压配合连接器延伸穿过电路板并且进入第二模制电子模块的模制主体中。
示例8.示例1的堆叠模块布置装置，其中，接口包括第一和第二模制电子模块的引线之间的焊接点。
示例9.示例1至8中任一项的堆叠模块布置装置，其中，第二模制电子模块是具有至少40V的最大击穿电压和至少10A的最大DC电流的功率电子模块，并且其中，第一模制电子模块和第二模制电子模块形成功率转换器或逆变器电路。
示例10.示例9的堆叠模块布置装置，还包括电路板和/或汇流条，其连接到接口并且插入第一模制电子模块和第二模制电子模块之间。
示例11.示例9或10的堆叠模块布置装置，还包括：第一冷却装置，热耦合到第一模制电子模块的背离接口的一侧；以及第二冷却装置，热耦合到第二模制电子模块的背离接口的一侧。
示例12.示例9至11中任一项的堆叠模块布置装置，其中，第一模制电子模块包括第一半桥，其中，第二模制电子模块包括第二半桥，并且其中，第一半桥和第二半桥通过接口相互堆叠。
示例13.示例1至12中任一项的堆叠模块布置装置，其中，第一模制电子模块包括晶体管管芯，其中，第二模制电子模块包括二极管管芯，并且其中，接口以反并联构造将二极管管芯和晶体管管芯电连接。
示例14.示例1至12中任一项的堆叠模块布置装置，其中，第一模制电子模块包括功率转换器或逆变器，并且其中，第二模制电子模块包括用于功率转换器或逆变器的控制器。
示例15.示例1至12中任一项的堆叠模块布置装置，其中，第一模制电子模块包括功率转换器或逆变器，并且其中，第二模制电子模块包括整流器。
示例16.示例1至12中任一项的堆叠模块布置装置，其中，第二模制电子模块是逻辑模块，其包括用于第一模制电子模块的控制器和/或栅极驱动器。
示例17.示例1至16中任一项的堆叠模块布置装置，还包括一个或多个电路板，该电路板物理地和电连接到接口并且插入第一模制电子模块和第二模制电子模块之间。
示例18.示例1至17中任一项的堆叠模块布置装置，还包括一个或多个汇流条，其连接到接口并且插入第一模制电子模块和第二模制电子模块之间。
示例19.示例1至18中任一项的堆叠模块布置装置，还包括第三模制电子模块，其中，第三模制电子模块是具有至少40V的最大击穿电压和至少10A的最大DC电流的功率电子模块，并且其中，接口将第三模制电子模块和第二模制电子模块彼此物理和电连接作为堆叠构造的部分。
示例20.示例19的堆叠模块布置装置，其中，第一模制电子模块包括单个功率开关管芯，其中，第三模制电子模块包括单个功率开关管芯，其中，包括在第一模制电子模块中的单个功率开关管芯和包括在第三模制电子模块中的单个功率开关管芯通过接口以半桥构造电连接，并且其中，第二模制电子模块被配置为驱动包括在第一模制电子模块中的单个开关管芯和包括在第三模制电子模块中的单个开关管芯。
示例21.根据示例1至20中任一项的堆叠模块布置装置，其中，最大击穿电压在750V至1200V的范围内。
诸如“第一”、“第二”等术语用于描述各种元件、区域、部分等，并且也不旨在限制。在整个描述中，类似的术语指代相似的元件。
如本文所用，术语“具有”、“含有”、“包括”、“包含”等是开放式术语，其指示存在所述元件或特征，但不排除额外的元件或特征。冠词“一”和“所述”旨在包括复数和单数，除非上下文另有明确说明。
应当理解，本文描述的各种实施例的特征可以相互组合，除非另有特别说明。
尽管本文已经说明和描述了具体实施例，但是本领域的普通技术人员将理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以用各种替代和/或等效实施方式来代替所示出和描述的具体实施例。本申请旨在涵盖本文所讨论的特定实施例的任何改编或变化。因此，本发明旨在仅由权利要求及其等同物来限制。

Claims (21)

1.一种堆叠模块布置装置，包括：
第一模制电子模块；
第二模制电子模块；以及
接口，所述第一模制电子模块和所述第二模制电子模块通过所述接口以堆叠构造彼此物理和电连接，
其中，所述第一模制电子模块是具有至少40V的最大击穿电压和至少10A的最大DC电流的功率电子模块。
2.根据权利要求1所述的堆叠模块布置装置，其中，所述接口是压配合接口，所述压配合接口包括多个压配合连接器，所述多个压配合连接器突出穿过所述第一模制电子模块的模制主体并且被所述第二模制电子模块的模制主体中的对应的多个开口接收。
3.根据权利要求2所述的堆叠模块布置装置，其中，至少一些所述压配合连接器延伸穿过所述第二模制电子模块的所述模制主体以在所述第二模制电子模块的背离所述第一模制电子模块的一侧处提供连接接口。
4.根据权利要求3所述的堆叠模块布置装置，还包括连接到所述连接接口的一个或多个汇流条。
5.根据权利要求3所述的堆叠模块布置装置，还包括连接到所述连接接口的电路板。
6.根据权利要求2所述的堆叠模块布置装置，还包括插入所述第一模制电子模块和所述第二模制电子模块之间的电路板。
7.根据权利要求6所述的堆叠模块布置装置，其中，至少一些所述压配合连接器延伸穿过所述电路板并进入所述第二模制电子模块的模制主体中。
8.根据权利要求1所述的堆叠模块布置装置，其中，所述接口包括在所述第一模制电子模块和所述第二模制电子模块的引线之间的焊接点。
9.根据权利要求1所述的堆叠模块布置装置，其中，所述第二模制电子模块是具有至少40V的最大击穿电压和至少10A的最大DC电流的功率电子模块，并且其中，所述第一模制电子模块和所述第二模制电子模块形成功率转换器或逆变器电路。
10.根据权利要求9所述的堆叠模块布置装置，还包括连接到所述接口并插入所述第一模制电子模块和所述第二模制电子模块之间的电路板和/或汇流条。
11.根据权利要求9所述的堆叠模块布置装置，还包括：
第一冷却装置，所述第一冷却装置热耦合到所述第一模制电子模块的背离所述接口的一侧；以及
第二冷却装置，所述第二冷却装置热耦合到所述第二模制电子模块的背离所述接口的一侧。
12.根据权利要求9所述的堆叠模块布置装置，其中，所述第一模制电子模块包括第一半桥，其中，所述第二模制电子模块包括第二半桥，并且其中，所述第一半桥和所述第二半桥经由所述接口而彼此堆叠。
13.根据权利要求1所述的堆叠模块布置装置，其中，所述第一模制电子模块包括晶体管管芯，其中，所述第二模制电子模块包括二极管管芯，并且其中，所述接口以反并联构造将所述二极管管芯和所述晶体管管芯电连接。
14.根据权利要求1所述的堆叠模块布置装置，其中，所述第一模制电子模块包括功率转换器或逆变器，并且其中，所述第二模制电子模块包括用于所述功率转换器或逆变器的控制器。
15.根据权利要求1所述的堆叠模块布置装置，其中，所述第一模制电子模块包括功率转换器或逆变器，并且其中，所述第二模制电子模块包括整流器。
16.根据权利要求1所述的堆叠模块布置装置，其中，所述第二模制电子模块是逻辑模块，所述逻辑模块包括用于所述第一模制电子模块的控制器和/或栅极驱动器。
17.根据权利要求1所述的堆叠模块布置装置，还包括一个或多个电路板，所述一个或多个电路板物理和电连接到所述接口并且插入所述第一模制电子模块和所述第二模制电子模块之间。
18.根据权利要求1所述的堆叠模块布置装置，还包括连接到所述接口并插入所述第一模制电子模块和所述第二模制电子模块之间的一个或多个汇流条。
19.根据权利要求1所述的堆叠模块布置装置，还包括第三模制电子模块，其中，所述第三模制电子模块是具有至少40V的最大击穿电压和至少10A的最大DC电流的功率电子模块，并且其中，所述接口将所述第三模制电子模块和所述第二模制电子模块彼此物理和电连接为所述堆叠构造的部分。
20.根据权利要求19所述的堆叠模块布置装置，其中，所述第一模制电子模块包括单个功率开关管芯，其中，所述第三模制电子模块包括单个功率开关管芯，其中，包括在所述第一模制电子模块中的所述单个功率开关管芯和包括在所述第三模制电子模块中的所述单个功率开关管芯通过所述接口以半桥构造电连接，并且其中，所述第二模制电子模块被配置为驱动包括在所述第一模制电子模块中的所述单个功率开关管芯和包括在所述第三模制电子模块中的所述单个功率开关管芯。
21.根据权利要求1所述的堆叠模块布置装置，其中，所述最大击穿电压在750V至1200V的范围内。
CN202310079794.4A 2022-01-18 2023-01-17 堆叠模块布置装置 Pending CN116471741A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US17/577,879 US20230230905A1 (en) 2022-01-18 2022-01-18 Stacked module arrangement
US17/577,879 2022-01-18

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116471741A true CN116471741A (zh) 2023-07-21

Family

ID=84980928

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310079794.4A Pending CN116471741A (zh) 2022-01-18 2023-01-17 堆叠模块布置装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20230230905A1 (zh)
EP (1) EP4213208A3 (zh)
CN (1) CN116471741A (zh)

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006032436A1 (de) * 2006-07-13 2008-01-17 Siemens Ag Vorrichtung zur Anordnung an einer Leiterplatte
WO2021214504A1 (ja) * 2020-04-24 2021-10-28 日産自動車株式会社 電子制御モジュール

Also Published As

Publication number Publication date
EP4213208A3 (en) 2023-12-13
EP4213208A2 (en) 2023-07-19
US20230230905A1 (en) 2023-07-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110785842B (zh) 具有dc端子的同轴布置的半桥模块
US11018109B2 (en) Power semiconductor module with low gate path inductance
US8987777B2 (en) Stacked half-bridge power module
US9129932B2 (en) Semiconductor module
US11270984B2 (en) Semiconductor module
US9704831B2 (en) Power semiconductor module
US9865529B2 (en) Semiconductor module with conductive pin
US10130015B2 (en) Electronic circuit unit
US9196510B2 (en) Semiconductor package comprising two semiconductor modules and laterally extending connectors
US9780684B2 (en) Power converter
US10049962B2 (en) Arrangement of multiple power semiconductor chips and method of manufacturing the same
US10903133B2 (en) Method of producing an SMD package with top side cooling
CN109473415B (zh) 具有顶侧冷却部的smd封装
US20220149752A1 (en) Half-bridge for an electric drive of an electric vehicle or a hybrid vehicle, power module for an inverter and inverter
US20170213783A1 (en) Multi-chip semiconductor power package
US11817794B2 (en) Electronic circuit module
CN112600442A (zh) 多相逆变器装置
WO2018007062A1 (en) Low-inductance power module design
CN111613608A (zh) 用于多芯片功率半导体器件的封装
EP4213208A2 (en) Stacked module arrangement
CN112910287A (zh) 功率用半导体装置
US20240023299A1 (en) Semiconductor apparatus
CN114144965A (zh) 电路装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication