CN116631972B - 功率模块和具有其的电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种功率模块和具有其的电子设备,功率模块包括塑封体,塑封体的厚度方向的两侧表面分别为第一表面上边和第二表面,第一表面上形成有至少一个抽芯针孔;基板厚度方向的两侧表面分别为第三表面和第四表面,第四表面从塑封体中露出并与第二表面平齐,导电层的一侧表面构成第三表面,导电层的沿塑封体的宽度方向的两侧分别为控制侧和功率侧,在第三表面的平面上,抽芯针孔的中心的正投影与导电层的位于控制侧的角的顶点的正投影重合;多个功率芯片均设在第三表面上,抽芯针孔的边缘在第三表面上的正投影与功率芯片的边缘彼此间隔开。根据本发明的功率模块,功率模块的制作过程中,胶液不易流向基板的远离功率芯片的一侧。
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和具有其的电子设备。
背景技术
相关技术中,功率模块的塑封体通常采用注胶成型。然而,在注胶的过程中,基板的背面容易溢胶,也就是说,胶液易流动至基板的远离芯片的一侧表面,从而影响了功率模块的使用性能。
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,功率模块的制作过程中,胶液不易流向基板的远离功率芯片的一侧,从而有利于功率模块的生产加工,也提高了功率模块的使用性能。
本发明的另一个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,所述塑封体的厚度方向的两侧表面分别为第一表面上边和第二表面,所述第一表面上形成有至少一个抽芯针孔;基板,所述基板设在所述塑封体内,所述基板厚度方向的两侧表面分别为第三表面和第四表面,所述第四表面从所述塑封体中露出并与所述第二表面平齐,所述基板包括导电层,所述导电层的一侧表面构成所述第三表面,所述导电层的沿所述塑封体的宽度方向的两侧分别为控制侧和功率侧,在所述第三表面的平面上,所述抽芯针孔的中心的正投影与所述导电层的位于所述控制侧的角的顶点的正投影重合;多个功率芯片,多个所述功率芯片均设在所述第三表面上,多个所述功率芯片沿所述塑封体的长度方向间隔设置,所述抽芯针孔的边缘在所述第三表面上的正投影与所述功率芯片的边缘彼此间隔开。
根据本发明实施例的功率模块,通过在第一表面设置抽芯针孔,封装功率模块的塑封体时,抽芯针可以穿过抽芯针孔按压基板的导电层,从而避免封装塑封体的过程中基板的背面溢胶,有利于功率模块的制作。此外,通过使抽芯针孔的边缘在第三表面上的正投影与功率芯片的边缘彼此间隔开,可以避免抽芯针对功率芯片的损坏,从而有利于功率模块的正常使用,延长了功率模块的使用寿命。另外,在第三表面的平面上抽芯针孔的中心的正投影与导电层的位于控制侧的角的顶点的正投影重合,抽芯针在基板上导电层占用的面积最小且能稳定的按压基板,从而增大了用于布置功率芯片的面积,进而提高了功率模块的使用性能。当抽芯针的圆心在其他位置使得抽芯针在导电层上占用面积更小时,也即抽芯针重心在导电层之外,抽芯针容易压不稳而倾斜;当抽芯针的圆心在其他位置使得抽芯针在导电层上占用面积更大时,会减少用于布置功率芯片的面积。
根据本发明的一些实施例,多个所述功率芯片中与所述抽芯针孔距离最近的一个与所述抽芯针孔之间的最小距离为A,其中,所述A满足:A>0.45mm。
根据本发明的一些实施例,在所述基板长度方向上,相邻两个所述功率芯片之间的最小距离为B,所述抽芯针孔的最大横截面尺寸为C,其中,所述B、C满足:B<C+0.8mm。
根据本发明的一些实施例,所述C和所述B进一步满足:C=1.2mm,B<2mmm。
根据本发明的一些实施例,所述塑封体的所述第一表面上形成有抽芯针套筒孔,所述抽芯针孔形成在所述抽芯针套筒孔的底壁上。
根据本发明的一些实施例,所述抽芯针孔为多个,多个所述抽芯针孔的中心在所述第三表面上的正投影与所述导电层的多个角的顶点在所述第三表面上的正投影分别重合。
根据本发明的一些实施例,所述抽芯针孔为两个,两个所述抽芯针孔分别位于所述导电层的所述控制侧的两个角处。
根据本发明的一些实施例,所述塑封体的所述第二表面形成有多个脱模孔,多个所述脱模孔包括:多个第一脱模孔和多个第二脱模孔,多个所述第一脱模孔和多个所述第二脱模孔分别位于所述塑封体的宽度方向的两侧边缘,多个所述第一脱模孔沿所述塑封体的长度方向间隔排布,多个所述第二脱模孔沿所述塑封体的长度方向间隔排布;多个第三脱模孔和多个第四脱模孔,在所述塑封体的宽度方向上、多个所述第三脱模孔和多个所述第四脱模孔均位于多个所述第一脱模孔和多个所述第二脱模孔之间,多个所述第三脱模孔位于所述基板的长度方向的一侧边缘与对应的所述塑封体的长度方向的一侧边缘之间,多个所述第四脱模孔位于所述基板的长度方向的另一侧边缘与对应的所述塑封体的长度方向的另一侧边缘之间。
根据本发明的一些实施例,多个所述第三脱模孔和多个所述第四脱模孔关于所述塑封体的宽度方向的中心平面对称;和/或多个所述第三脱模孔和多个所述第四脱模孔关于所述塑封体的长度方向的中心平面对称。
根据本发明的一些实施例,所述塑封体还包括两个螺钉通孔,两个所述螺钉通孔形成在所述塑封体的长度方向的两端,所述第三脱模孔和所述第四脱模孔分别为两个,两个所述第三脱模孔位于对应的所述螺钉通孔的沿所述塑封体的宽度方向的两侧,两个所述第四脱模孔分别位于对应的所述螺钉通孔的沿所述塑封体的宽度方向的两侧;在所述第二表面上,两个所述螺钉通孔中心的正投影分别为a点和b点,两个所述第三脱模孔的中心的正投影分别为c点和d点,与所述b点相比所述a点更加靠近所述c点和所述d点,所述a点和b点连线为H连线,所述c点和所述d点连线为L连线,所述螺钉孔与所述H连线的交点且靠近所述塑封体内侧的交点定义为e点,所述L连线与所述H连线的交点定义为f点,则所述F点位于对应的所述a点和对应的所述e点之间。
根据本发明的一些实施例,所述导电层包括沿所述塑封体的长度方向顺次排布的第一导电区、第二导电区、第三导电区和第四导电区;多个所述功率芯片包括三个低压功率芯片和三个高压功率芯片,三个所述低压功率芯片分别设置于所述第一导电区、所述第二导电区和所述第三导电区,三个所述高压功率芯片均设置于所述第四导电区上且沿所述塑封体的长度方向间隔排布。
根据本发明的一些实施例,所述基板还包括绝缘层和散热层,所述导电层和所述散热层设于所述绝缘层的两侧,所述散热层远离所述绝缘层的一侧表面构成所述第四表面,所述导电层远离所述绝缘层的一侧表面构成所述第三表面;或
所述基板还包括设于所述导电层的与所述第三表面相反一侧表面的绝缘散热层,所述绝缘散热层远离所述导电层的一侧表面构成所述第四表面,所述导电层远离所述绝缘散热层的一侧表面构成所述第三表面。
根据本发明的一些实施例,所述功率模块还包括:框架,所述框架包括框架本体、多个控制引脚和多个功率引脚,所述框架本体设在所述塑封体内,多个所述控制引脚位于所述控制侧,多个所述控制引脚沿所述塑封体的长度方向间隔设置,每个所述控制引脚的一端与所述框架本体相连,每个所述控制引脚的另一端伸出所述塑封体外,多个所述功率引脚位于所述功率侧,多个所述功率引脚沿所述塑封体的长度方向间隔设置,每个所述功率引脚的一端与所述功率芯片电连接,每个所述功率引脚的另一端伸出所述塑封体外;至少一个驱动芯片,所述至少一个驱动芯片均设在所述框架本体上,多个所述功率芯片与所述驱动芯片电连接。
根据本发明第二方面实施例的电子设备,包括根据上述第一方面实施例所述的功率模块。
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是根据本发明实施例的功率模块的俯视图;
图2是根据本发明实施例的功率模块的示意图;
图3是图2中圈示的M部的放大图;
图4是根据本发明实施例的功率模块的仰视图;
图5是根据本发明实施例的功率模块的另一个角度的示意图;
图6是根据本发明实施例的功率模块的基板的示意图;
图7是图6中圈示的N部的放大图;
图8是根据本发明实施例的功率模块的剖面图;
图9是根据本发明另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;
13、第一表面; 131、抽芯针孔; 132、抽芯针套筒孔;
14、第二表面; 141、脱模孔; 142、台阶部;
1411、第一脱模孔; 1412、第二脱模孔;
1413、第三脱模孔; 1414、第四脱模孔;
15、螺钉通孔;16、H连线;17、L连线;
2、基板; 21、第三表面; 22、第四表面;
23、导电层; 231、第一导电区; 232、第二导电区;
233、第三导电区; 234、第四导电区;
24、绝缘层; 25、散热层; 26、绝缘散热层;
3、功率芯片; 31、低压功率芯片; 32、高压功率芯片;
4、框架;41、框架本体;42、控制引脚;43、功率引脚;
5、驱动芯片;51、低压驱动芯片;52、高压驱动芯片。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例,参考附图描述的实施例是示例性的,下面参考图1-图9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100(IPM,Intelligent Power Module的缩写)。但不限于此。
如图1和图6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、基板2和多个功率芯片3。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的厚度方向(例如,图2中箭头D所指的方向)的两侧表面分别为第一表面13上边和第二表面14,第一表面13上形成有至少一个抽芯针孔131,基板2设在塑封体1内,基板2厚度方向的两侧表面分别为第三表面21和第四表面22,第四表面22从塑封体1中露出并与第二表面14平齐,基板2包括导电层23,导电层23的一侧表面构成第三表面21,导电层23的沿塑封体1的宽度方向(例如,图1中箭头E所指的方向)的两侧分别为控制侧11和功率侧12,在第三表面21的平面上抽芯针孔131的中心的正投影与导电层23的位于控制侧11的角的顶点的正投影重合,多个功率芯片3均设在第三表面21上,多个功率芯片3沿塑封体1的长度方向(例如,图1中箭头F所指的方向)间隔设置,抽芯针孔131的边缘在第三表面21上的正投影与功率芯片3的边缘彼此间隔开。
例如,在图1-图4的示例中,塑封体1的上表面为第一表面13,塑封体1的下表面为第二表面14,基板2靠近塑封体1的下表面,基板2的上表面为第三表面21,基板2的下表面为第四表面22,第四表面22从塑封体1中露出并与第三表面21位于同一平面上,塑封体1的上表面上形成有抽芯针孔131。塑封体1由注入胶液凝固后形成,在注胶之前可以将抽芯针穿过抽芯针孔131至与基板2的导电层23接触,在抽芯针的作用下,基板2向下压紧,基板2的第四表面22的一侧不易倾斜,从而封装塑封体1的过程中胶液不易溢出至基板2的背面,从而有利于塑封体1的顺利封装,有利于功率模块100的正常使用。另外,通过设置使抽芯针孔131的边缘在第三表面21上的正投影与功率芯片3的边缘彼此间隔开,当抽芯针穿过抽芯针孔131与导电层23接触时,抽芯针的一端与功率芯片3不接触,从而可以避免抽芯针对功率芯片3的损坏,进而有利于功率模块100的正常使用。此外,基板2用于承载功率模块100上的功率芯片3,提高了功率模块100的使用稳定性。
结合图1,在第三表面21的平面上抽芯针孔131的中心的正投影与导电层23的位于控制侧11的角的顶点的正投影重合。也就是说,当抽芯针穿过抽芯针孔131与导电层23接触时,抽芯针的圆心在第三表面21上对应的位置为导电层23的邻近控制侧11的角的顶点。如此设置,在保证抽芯针对基板2的按压作用的同时,抽芯针在基板2上导电层23占用的面积最小且能稳定的按压基板2,从而增大了用于布置功率芯片3的面积,进而提高了功率模块100的使用性能。此外,抽芯针也不会与功率芯片3发生干涉,从而有利于功率芯片3的正常使用。当抽芯针的圆心在其他位置使得抽芯针在导电层23上占用面积更小时,也即抽芯针重心在导电层23之外,抽芯针容易压不稳而倾斜;当抽芯针的圆心在其他位置使得抽芯针在导电层23上占用面积更大时,会减少用于布置功率芯片3的面积。
根据本发明实施例的功率模块100,通过在第一表面13设置抽芯针孔131,封装功率模块100的塑封体1时,抽芯针可以穿过抽芯针孔131按压基板2的导电层23,从而避免封装塑封体1的过程中基板2的背面溢胶,有利于功率模块100的制作。此外,通过使抽芯针孔131的边缘在第三表面21上的正投影与功率芯片3的边缘彼此间隔开,可以避免抽芯针对功率芯片3的损坏,从而有利于功率模块100的正常使用,延长了功率模块100的使用寿命。另外,在第三表面21的平面上抽芯针孔131的中心的正投影与导电层23的位于控制侧11的角的顶点的正投影重合,抽芯针在基板2上导电层23占用的面积最小且能稳定的按压基板2,从而增大了用于布置功率芯片3的面积,进而提高了功率模块100的使用性能。当抽芯针的圆心在其他位置使得抽芯针在导电层23上占用面积更小时,也即抽芯针重心在导电层23之外,抽芯针容易压不稳而倾斜;当抽芯针的圆心在其他位置使得抽芯针在导电层23上占用面积更大时,会减少用于布置功率芯片3的面积。
根据本发明的一些实施例,参照图7,多个功率芯片3中与抽芯针孔131距离最近的一个与抽芯针孔131之间的最小距离为A,其中,A满足:A>0.45mm。例如,位于基板2上最左端的功率芯片3的左侧顶点与抽芯针孔131在第三表面21上的正投影边缘的距离为A,当多个功率芯片3中与抽芯针孔131距离最近的一个与抽芯针孔131之间的最小距离A小于0.45mm时,抽芯针孔131在第三表面21上的正投影与功率芯片3之间的间距较小,也就是说,当抽芯针的下端与导电层23接触时,抽芯针的边缘与功率芯片3之间的间距较小,若抽芯针伸入的位置发生偏离(例如,沿塑封体1的长度方向或宽度方向发生偏移),会出现抽芯针与功率芯片3相接触,抽芯针压坏功率芯片3的问题。因此,通过设置使多个功率芯片3中与抽芯针孔131距离最近的一个与抽芯针孔131之间的最小距离A满足:A>0.45mm,抽芯针的下端与导电层23接触时,抽芯针的边缘与功率芯片3之间的距离在安全范围内,避免抽芯针与功率芯片3相接触,避免抽芯针压坏功率芯片3的问题。
进一步地,在基板2长度方向上,相邻两个功率芯片3之间的最小距离为B,抽芯针孔131的最大横截面尺寸为C,其中,B、C满足:B<C+0.8mm。当B等于C+0.8mm时,,基板2的导电层23上相邻的两个功率芯片3之间的距离正好可以安全设置抽芯针,当B<C+0.8mm时,基板2的导电层23上相邻的两个功率芯片3之间的距离较小不足以安全设置抽芯针,但是,当B<C+0.8mm时,基板2的导电层23上相邻的两个功率芯片3之间的距离较小不足以安全设置抽芯针,但是基板2通过在导电层23的位于控制侧11的角的顶点位置设置抽芯针防止溢胶,也即,可使相邻的两个功率芯片3之间的距离较小且满足基板2防止溢料,从而可以缩小基板2长度方向的尺寸,使得功率模块100的制作可以小型化,提高了功率模块100的适用性。
根据本发明的一些实施例,C和B进一步满足:C=1.2mm,B<2mm。例如,当抽芯针孔131设置为圆形时,抽芯针孔131的直径可以设置为1.2mm,则在基板2长度方向上相邻两个功率芯片3之间的最小距离B<2mm。如此设置,在抽芯针孔131的尺寸为1.2mm时,B可以设置为较小的距离<2mm且满足基板2防止溢料,从而可以缩小基板2长度方向上的尺寸,使得功率模块100的制作可以小型化,提高了功率模块100的适用性。
根据本发明的一些实施例,参照图2和图3,塑封体1的第一表面13上形成有抽芯针套筒孔132,抽芯针孔131形成在抽芯针套筒孔132的底壁上。例如,在图2和图3的示例中,塑封体1的第一表面13上形成有抽芯针套筒孔132,抽芯针套筒孔132可以设置为圆形,抽芯针孔131形成在抽芯针套筒孔132的内周侧,并且抽芯针孔131的底壁位于抽芯针套筒孔132的邻近基板2的一侧,也就是说,抽芯针套筒孔132和抽芯针孔131共同形成台阶孔。例如,抽芯针是一种伸缩顶针设计,在树脂填充时顶针伸出固定基板2,在树脂填充完成并开始保压的时候抽芯针缩回并完成整个塑封体1的塑封流程,从而使基板2可以紧贴塑封模具,从而避免基板2的背面发生溢胶。其中,抽芯针由顶针和抽芯针套筒组成,抽芯针穿过型腔和抽芯针板,并由底板固定,由油路提供动力到顶杆以使抽芯针顶出,切断油路动力后由复位弹簧动作或反向油路让抽芯针复位,通常情况下设定抽芯套筒和抽芯针复位位置比模具的型腔面高,以防止树脂填充到型腔的抽芯针和抽芯针套筒内部。由此,抽芯针套筒孔132可以配合在抽芯针套筒孔132内,从而有利于抽芯针穿过抽芯针套筒伸入抽芯针孔131内,提高了抽芯针在上下方向移动的准确性,进一步地避免了基板2背面溢胶。
可选地,抽芯针孔131为多个,多个抽芯针孔131的中心在第三表面21上的正投影与导电层23的多个角的顶点在第三表面21上的正投影分别重合。例如,多个抽芯针孔131均设置为圆形,多个抽芯针孔131的圆形在第三表面21上的正投影与导电层23的多个顶点重合。由此,多个抽芯针孔131在导电层23上占用的面积均较小,在保证多个抽芯针对基板2稳定按压作用的同时,一定程度地增大了功率芯片3的安装面积。此外,多个抽芯针均不易与邻近的功率芯片3发生干涉,从而不易损坏基板2上的多个功率芯片3,有利于功率芯片3的长期使用。需要说明的是,抽芯针孔131的数量和排布方式可以根据具体情况设置,以更好地满足实际应用。
根据本发明的一些实施例,抽芯针孔131为两个,两个抽芯针孔131分别位于导电层23的控制侧11的两个角处。例如,在图1和图2的示例中,两个抽芯针孔131均靠近塑封体1的控制侧11,并且两个抽芯针孔131形成在塑封体1的长度方向的两端,两个抽芯针孔131的中心在第三表面21上的正投影与导电层23的位于控制侧11的两个顶点重合。由此,基板2的长度方向的两端均可以被抽芯针按压,从而封装塑封体1的过程中,基板2的长度方向的两端不易发生偏移,使得基板2的第四表面22可以与第二表面14处于同一平面上,进一步地防止了基板2的背面溢胶。
根据本发明的一些实施例,参照图1-图5,塑封体1的第二表面14形成有多个脱模孔141,多个脱模孔141包括多个第一脱模孔1411、多个第二脱模孔1412、多个第三脱模孔1413和多个第四脱模孔1414。具体而言,多个第一脱模孔1411和多个第二脱模孔1412分别位于塑封体1的宽度方向的两侧边缘,多个第一脱模孔1411沿塑封体1的长度方向间隔排布,多个第二脱模孔1412沿塑封体1的长度方向间隔排布。
例如,在图1-图5的示例中,脱模孔141包括三个第一脱模孔1411和三个第二脱模孔1412,第一脱模孔1411靠近塑封体1的控制侧11,第二脱模孔1412靠近塑封体1的功率侧12,三个第一脱模孔1411和三个第二脱模孔1412均沿塑封体1的长度方向(也即左右方向)间隔排布。由此,当功率模块100制作时,模具可以通过在第一脱模孔1411和第二脱模孔1412位置处设置的脱模针,进而在塑封体1注胶完成后伸出脱模针使塑封体1与模具脱离配合,从而有利于功率模块100的制作和搬运。另外,通过设置多个第一脱模孔1411和多个第二脱模孔1412,功率模块100的长度方向的多个位置和宽度方向上的多个位置均设置脱模针,提高了塑封体1与模具脱离的稳定性,更加有利于功率模块100的加工和使用。例如,第二表面14的边缘具有台阶部142,多个第一脱模孔1411和多个第二脱模孔1412均形成在台阶部142上。需要说明的是,第一脱模孔1411和第二脱模孔1412的数量和间距可以根据具体情况设置,以更好地满足实际应用。
结合图4和图5,在塑封体1的宽度方向上、多个第三脱模孔1413和多个第四脱模孔1414均位于多个第一脱模孔1411和多个第二脱模孔1412之间,多个第三脱模孔1413位于基板2的长度方向的一侧边缘与对应的塑封体1的长度方向的一侧边缘之间,多个第四脱模孔1414位于基板2的长度方向的另一侧边缘与对应的塑封体1的长度方向的另一侧边缘之间。例如,在图4和图5的示例中,塑封体1上形成有两个第三脱模孔1413和两个第四脱模孔1414,两个第三脱模孔1413位于塑封体1的左端,两个第四脱模孔1414位于塑封体1的右端,两个第三脱模孔1413沿塑封体1的宽度方向间隔设置,两个第四脱模孔1414沿塑封体1的宽度方向间隔设置。由此,塑封体1的中部位置也形成有脱模孔141,模具可以通过在第三脱模孔1413和第四脱模孔1414位置处设置的脱模针,进而在塑封体1注胶完成后伸出脱模针使塑封体1与模具脱离配合,提高了模具与塑封体1脱离的稳定性,从而提高了功率模块100加工和搬运的可靠性。需要说明的是,第三脱模孔1413和第四脱模孔1414的数量和间距可以根据具体情况设置,以更好地满足实际应用。
根据本发明的一些实施例,参照图4、图5和图9,多个第三脱模孔1413和多个第四脱模孔1414关于塑封体1的宽度方向的中心平面对称。和/或,多个第三脱模孔1413和多个第四脱模孔1414关于塑封体1的长度方向的中心平面对称。
上述多个第三脱模孔1413和多个第四脱模孔1414的设置包括以下几种情况:第一、多个第三脱模孔1413和多个第四脱模孔1414关于塑封体1的宽度方向的中心平面对称,也即,多个第三脱模孔1413和多个第四脱模孔1414沿左右方向对称。第二、多个第三脱模孔1413和多个第四脱模孔1414关于塑封体1的长度方向的中心平面对称,也即,多个第三脱模孔1413和多个第四脱模孔1414沿上下方向对称。第三、多个第三脱模孔1413和多个第四脱模孔1414关于塑封体1的宽度方向的中心平面对称,且多个第三脱模孔1413和多个第四脱模孔1414关于塑封体1的长度方向的中心平面对称。也就是说,多个第三脱模孔1413和多个第四脱模孔1414中心对称。由此,功率模块100与模具脱离后,功率模块100的受力均匀,功率模块100可以平稳地与模具脱离,提高了功率模块100整体与模具的脱离稳定性。另外,方便了第三脱模孔1413和多个第四脱模孔1414加工。
根据本发明的一些实施例,结合图1-图5,塑封体1还包括两个螺钉通孔15,两个螺钉通孔15形成在塑封体1的长度方向的两端,第三脱模孔1413和第四脱模孔1414分别为两个,两个第三脱模孔1413位于对应的螺钉通孔15的沿塑封体1的宽度方向的两侧,两个第四脱模孔1414分别位于对应的螺钉通孔15的沿塑封体1的宽度方向的两侧。例如,两个螺钉孔可以设置为圆形的螺钉通孔15或者U型的螺钉通孔15,以便于功率模块100与其他部件的装配。两个第三脱模孔1413分别形成在左端的螺钉通孔15的上侧和下侧,两个第四脱模孔1414分别形成在右端的螺钉通孔15的上侧和下侧。
参照图4,在第二表面14上,两个螺钉通孔15中心的正投影分别为a点和b点,两个第三脱模孔1413的中心的正投影分别为c点和d点,与b点相比a点更加靠近c点和d点,a点和b点连线为H连线16,c点和d点连线为L连线17,螺钉孔与H连线16的交点且靠近塑封体1内侧的交点定义为e点,L连线17与H连线16的交点定义为f点,则f点位于对应的a点和对应的e点之间。以两个第三脱模孔1413为例,两个第三脱模孔1413之间的连线为L连线17,两个螺钉通孔15的中心之间的连线为H连线16,f点位于a点和e点之间。由此,沿塑封体1的宽度方向的两个第三脱模孔1413相对于左端的螺钉通孔15更加靠近塑封体1的中心,当功率模块100与模具脱离时,模具与功率模块100的连接更加靠近功率模块100的中心处,进一步地提高了功率模块100与模具的脱模稳定性。
根据本发明的一些实施例,结合图6,导电层23包括沿塑封体1的长度方向顺次排布的第一导电区231、第二导电区232、第三导电区233和第四导电区234,多个功率芯片3包括三个低压功率芯片31和三个高压功率芯片32,三个低压功率芯片31分别设置于第一导电区231、第二导电区232和第三导电区233,三个高压功率芯片32均设置于第四导电区234上且沿塑封体1的长度方向间隔排布。例如,在图6的示例中,沿功率模块100的从左向右,依次为第一导电区231、第二导电区232、第三导电区233和第四导电区234,其中第一导电区231、第二导电区232、第三导电区233为低压导电区,第四导电区234为高压导电区,低压功率芯片31和高压功率芯片32均靠近基板2的上侧。例如,功率芯片3可以采用MOS芯片或者RC-IGBT芯片。由此,多个导电区的布局合理,有利于高压功率芯片32和低压功率芯片31与其他部件之间的电连接,从而有利于功率模块100的正常使用。而且,各个导电区之间互不影响,更加有利于功率模块100的正常使用。
根据本发明的一些实施例,参照图8,基板2还包括绝缘层24和散热层25,导电层23和散热层25设于绝缘层24的两侧,散热层25远离绝缘层24的一侧表面构成第四表面22,导电层23远离绝缘层24的一侧表面构成第三表面21。例如,在图8的示例中,导电层23和散热层25分别设于绝缘层24的两侧表面,低压功率芯片31和高压功率芯片32均设于导电层23,散热层25的远离功率芯片3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3工作产生热量时,热量可以经导电层23和绝缘层24传递至散热层25,散热层25与外界进行热交换,以实现功率模块100的散热。例如,导电层23、绝缘层24和散热层25的材质可以分别设置为铜层、陶瓷层、铜层,以有利于基板2的正常使用。
根据本发明的另一些实施例,结合图9,基板2还包括设于导电层23的与第三表面21相反一侧表面的绝缘散热层26,绝缘散热层26远离导电层23的一侧表面构成第四表面22,导电层23远离绝缘散热层26的一侧表面构成第三表面21。例如,基本包括导电层23和绝缘散热层26,导电层23位于第二表面14的上方,导电绝缘层24的远离导电层23的侧面为第四表面22。由此,当功率芯片3工作产生热量时,热量可以经绝缘散热层26传递至散热层25,绝缘散热层26与外界进行热交换,以实现功率模块100的散热。此外,可以缩小基板2厚度方向的尺寸,使得功率模块100小型化和轻量化。例如,导电层23和绝缘散热层26的材质可以分别设置为铜层和陶瓷层。
根据本发明的一些实施例,功率模块100还包括框架4和至少一个驱动芯片5,框架4包括框架本体41、多个控制引脚42和多个功率引脚43,框架本体41设在塑封体1内,多个控制引脚42位于控制侧11,多个控制引脚42沿塑封体1的长度方向间隔设置,每个控制引脚42的一端与框架本体41相连,每个控制引脚42的另一端伸出塑封体1外,多个功率引脚43位于功率侧12,多个功率引脚43沿塑封体1的长度方向间隔设置,每个功率引脚43的一端与功率芯片3电连接,每个功率引脚43的另一端伸出塑封体1外,至少一个驱动芯片5均设在框架本体41上,多个功率芯片3与驱动芯片5电连接。例如,在图6的示例中,驱动芯片5可以包括低压驱动芯片51和高压驱动芯片52,沿上下方向,多个控制引脚42中的一部分控制引脚42与低压驱动芯片51电连接,低压驱动芯片51与低压功率芯片31电连接,低压功率芯片31可以与塑封体1下侧的部分功率引脚43电连接。当功率模块100工作时,多个控制引脚42和多个功率引脚43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。
根据本发明第二方面实施例的电子设备,包括根据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,通过采用上述的功率模块100,有利于电子设备的长期使用,且提高了电子设备的使用性能。
根据本发明实施例的电子设备和功率模块100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”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”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 (14)
1.一种功率模块,其特征在于,包括:
塑封体,所述塑封体的厚度方向的两侧表面分别为第一表面和第二表面,所述第一表面上形成有至少一个抽芯针孔;
基板,所述基板设在所述塑封体内,所述基板厚度方向的两侧表面分别为第三表面和第四表面,所述第四表面从所述塑封体中露出并与所述第二表面平齐,所述基板包括导电层,所述导电层的一侧表面构成所述第三表面,所述导电层的沿所述塑封体的宽度方向的两侧分别为控制侧和功率侧,在所述第三表面的平面上,所述抽芯针孔的中心的正投影与所述导电层的位于所述控制侧的角的顶点的正投影重合;
多个功率芯片,多个所述功率芯片均设在所述第三表面上,多个所述功率芯片沿所述塑封体的长度方向间隔设置,所述抽芯针孔的边缘在所述第三表面上的正投影与所述功率芯片的边缘彼此间隔开。
2.根据权利要求1所述的功率模块,其特征在于,多个所述功率芯片中与所述抽芯针孔距离最近的一个与所述抽芯针孔之间的最小距离为A,其中,所述A满足:A>0.45mm。
3.根据权利要求1所述的功率模块,其特征在于,在所述基板长度方向上,相邻两个所述功率芯片之间的最小距离为B,所述抽芯针孔的最大横截面尺寸为C,其中,所述B、C满足:B<C+0.8mm。
4.根据权利要求3所述的功率模块,其特征在于,所述C和所述B进一步满足:C=1.2mm,B<2mm。
5.根据权利要求1所述的功率模块,其特征在于,所述塑封体的所述第一表面上形成有抽芯针套筒孔,所述抽芯针孔形成在所述抽芯针套筒孔的底壁上。
6.根据权利要求1所述的功率模块,其特征在于,所述抽芯针孔为多个,多个所述抽芯针孔的中心在所述第三表面上的正投影与所述导电层的多个角的顶点在所述第三表面上的正投影分别重合。
7.根据权利要求6所述的功率模块,其特征在于,所述抽芯针孔为两个,两个所述抽芯针孔分别位于所述导电层的所述控制侧的两个角处。
8.根据权利要求1所述的功率模块,其特征在于,所述塑封体的所述第二表面形成有多个脱模孔,多个所述脱模孔包括:
多个第一脱模孔和多个第二脱模孔,多个所述第一脱模孔和多个所述第二脱模孔分别位于所述塑封体的宽度方向的两侧边缘,多个所述第一脱模孔沿所述塑封体的长度方向间隔排布,多个所述第二脱模孔沿所述塑封体的长度方向间隔排布;
多个第三脱模孔和多个第四脱模孔,在所述塑封体的宽度方向上、多个所述第三脱模孔和多个所述第四脱模孔均位于多个所述第一脱模孔和多个所述第二脱模孔之间,多个所述第三脱模孔位于所述基板的长度方向的一侧边缘与对应的所述塑封体的长度方向的一侧边缘之间,多个所述第四脱模孔位于所述基板的长度方向的另一侧边缘与对应的所述塑封体的长度方向的另一侧边缘之间。
9.根据权利要求8所述的功率模块,其特征在于,多个所述第三脱模孔和多个所述第四脱模孔关于所述塑封体的宽度方向的中心平面对称;和/或
多个所述第三脱模孔和多个所述第四脱模孔关于所述塑封体的长度方向的中心平面对称。
10.根据权利要求8所述的功率模块,其特征在于,所述塑封体还包括两个螺钉通孔,两个所述螺钉通孔形成在所述塑封体的长度方向的两端,
所述第三脱模孔和所述第四脱模孔分别为两个,两个所述第三脱模孔位于对应的所述螺钉通孔的沿所述塑封体的宽度方向的两侧,两个所述第四脱模孔分别位于对应的所述螺钉通孔的沿所述塑封体的宽度方向的两侧;
在所述第二表面上,两个所述螺钉通孔中心的正投影分别为a点和b点,两个所述第三脱模孔的中心的正投影分别为c点和d点,与所述b点相比所述a点更加靠近所述c点和所述d点,所述a点和b点连线为H连线,所述c点和所述d点连线为L连线,所述螺钉通孔与所述H连线的交点且靠近所述塑封体内侧的交点定义为e点,所述L连线与所述H连线的交点定义为f点,则所述f点位于对应的所述a点和对应的所述e点之间。
11.根据权利要求1所述的功率模块,其特征在于,所述导电层包括沿所述塑封体的长度方向顺次排布的第一导电区、第二导电区、第三导电区和第四导电区;
多个所述功率芯片包括三个低压功率芯片和三个高压功率芯片,三个所述低压功率芯片分别设置于所述第一导电区、所述第二导电区和所述第三导电区,三个所述高压功率芯片均设置于所述第四导电区上且沿所述塑封体的长度方向间隔排布。
12.根据权利要求1所述的功率模块,其特征在于,所述基板还包括绝缘层和散热层,所述导电层和所述散热层设于所述绝缘层的两侧,所述散热层远离所述绝缘层的一侧表面构成所述第四表面,所述导电层远离所述绝缘层的一侧表面构成所述第三表面;或
所述基板还包括设于所述导电层的与所述第三表面相反一侧表面的绝缘散热层,所述绝缘散热层远离所述导电层的一侧表面构成所述第四表面,所述导电层远离所述绝缘散热层的一侧表面构成所述第三表面。
13.根据权利要求1-12中任一项所述的功率模块,其特征在于,还包括:
框架,所述框架包括框架本体、多个控制引脚和多个功率引脚,所述框架本体设在所述塑封体内,多个所述控制引脚位于所述控制侧,多个所述控制引脚沿所述塑封体的长度方向间隔设置,每个所述控制引脚的一端与所述框架本体相连,每个所述控制引脚的另一端伸出所述塑封体外,多个所述功率引脚位于所述功率侧,多个所述功率引脚沿所述塑封体的长度方向间隔设置,每个所述功率引脚的一端与所述功率芯片电连接,每个所述功率引脚的另一端伸出所述塑封体外;
至少一个驱动芯片,所述至少一个驱动芯片均设在所述框架本体上,多个所述功率芯片与所述驱动芯片电连接。
14.一种电子设备,其特征在于,包括根据权利要求1-13中任一项所述的功率模块。
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