CN207441695U - 功率模块及制冷设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种功率模块及制冷设备,该功率模块包括:安装基板,设置于安装基板上的功率组件,以及一次塑封件;用于封装安装基板及功率组件;绝缘层及金属屏蔽层,绝缘层与金属屏蔽层依次叠设且包裹于一次塑封件的表面,以形成反射栅屏蔽层;二次塑封件,二次塑封件包裹于反射栅屏蔽层上。本实用新型无需更改电控板的PCB布局来实现内部线路接地处理,或者在功率模块的外部增加电磁屏蔽罩来对功率模块进行电磁屏蔽,提高了功率模块对外部电磁辐射的抗干扰能力,同时实现了产品的轻量化设计。
Description
技术领域
本实用新型涉及电力电子技术领域,特别涉及一种功率模块及制冷设备。
背景技术
空调设备长时间工作在基站、大型数据服务器运行机房等具有较大电磁辐射的环境下时,复杂的电磁辐射对空调内电子元器件的抗电磁辐射能力的要求也更高。其中,变频功率模块作为变频空调的核心部件,其电磁辐射能力强弱直接影响空调的运行状况。
目前,变频空调主要电磁屏蔽方案有:内部线路接地处理、增加电磁屏蔽罩,但是上述内部线路接地处理的方式将会使得电控板设计复杂程度增加,而增加电磁屏蔽罩的方式也不利于产品的轻量化设计。
实用新型内容
本实用新型的主要目的是提出一种功率模块及制冷设备,旨在提高功率模块对外部电磁辐射的抗干扰能力,同时实现产品的轻量化设计。
为实现上述目的,本实用新型提出一种功率模块,该功率模块包括:
安装基板,设置于所述安装基板上的功率组件,以及
一次塑封件;用于封装所述安装基板及所述功率组件;
绝缘层及金属屏蔽层,所述绝缘层与所述金属屏蔽层依次叠设且包裹于所述一次塑封件的表面,以形成反射栅屏蔽层;
二次塑封件,所述二次塑封件包裹于所述反射栅屏蔽层上。
优选地,所述绝缘层及金属屏蔽层的层数均至少为三层,且由内至外依次交替叠设于所述一次塑封件的表面。
优选地,所述绝缘层和/或所述金属屏蔽层的厚度为30um。
优选地,所述绝缘层为氮化硅/有机绝缘膜材质。
优选地,所述金属屏蔽层为镍/铝/铜/导电材质。
优选地,所述一次塑封件由耐高温、低热膨胀系数塑封材质制得。
优选地,所述二次塑封件由低热膨胀系数塑封材质制得。
优选地,所述功率模块罩设于所述安装基板及所述功率组件上。
优选地,所述功率模块包裹于所述安装基板及所述功率组件的外周。
本实用新型还提出一种制冷设备,包括如上所述的功率模块,该功率模块包括:安装基板,设置于所述安装基板上的功率组件,以及一次塑封件;用于封装所述安装基板及所述功率组件;绝缘层及金属屏蔽层,所述绝缘层与所述金属屏蔽层依次叠设且包裹于所述一次塑封件的表面,以形成反射栅屏蔽层;二次塑封件,所述二次塑封件包裹于所述反射栅屏蔽层上。
本实用新型在对功率模块进行塑封时,通过设置一次塑封件以对功率模块中的安装基板、功率元件裸片、驱动芯片裸片以及绑线进行包封,并将绝缘层采用低温化学沉积等方法沿一次塑封件的上表面及侧面将绝缘材料铺设覆盖在一次塑封件的表面,再采用镀敷法、溅镀法、导电性膏的涂布法等方法沿绝缘层的上表面及侧面将导电性屏蔽材料覆盖在绝缘层表面,形成导电性金属屏蔽层,然后在金属屏蔽层表面形成绝缘层,使得绝缘层与金属屏蔽层依次交替叠设于一次塑封件的表面,从而形成反射栅屏蔽层。如此设置,使得在功率模块工作时,反射栅屏蔽层能够将外部电场产生的电磁辐射进行发射、吸收,从而衰弱进入至内部电子元件的电磁辐射,以使功率模块具有较好的电磁屏蔽功能。
可以理解的是,本实施例的反射栅屏蔽层夹设于功率模块的封装壳体内,与功率模块中的安装基板、功率元件裸片、驱动芯片裸片一体塑封成型,本实用新型无需更改电控板的PCB布局来实现内部线路接地处理,或者在功率模块的外部增加电磁屏蔽罩来对功率模块进行电磁屏蔽,提高功率模块对外部电磁辐射的抗干扰能力,同时实现了产品的轻量化设计。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例,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示出的结构获得其他的附图。
图1为本实用新型功率模块一实施例的结构示意图。
附图标号说明:
标号 | 名称 | 标号 | 名称 |
10 | 安装基板 | 50 | 金属屏蔽层 |
20 | 功率组件 | 60 | 二次塑封件 |
30 | 一次塑封件 | 70 | 绑线 |
40 | 绝缘层 |
本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例,参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,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,都属于本实用新型保护的范围。
需要说明,若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……),则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等,如果该特定姿态发生改变时,则该方向性指示也相应地随之改变。
另外,若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述,则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示其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至少一个该特征。另外,各个实施例之间的技术方案可以相互结合,但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础,当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在,也不在本实用新型要求的保护范围之内。
本实用新型提出一种功率模块,应用于制冷设备中。
该功率模块适用于驱动电机的变频器及各种逆变电源中,以实现变频调速、冶金机械、电力牵引、伺服驱动等功能。尤其适用于驱动空调、冰箱等压缩机的电机工作。在应用于变频空调中时,由于变频驱动大多数情况下其算法基本已经固化,为了节省体积、提高抗干扰能力、减轻外围电控版设计工作量,会将驱动芯片以及主控芯片集成到一线路板上,形成智能功率模块。
变频空调因其节能环保,性能稳定,能够较好的适用于需要长期运行的信号发送基站、大型数据服务器运行机房等工作环境。例如为了保证基站及服务器机房正常运行,需要变频空调将基站和服务器机房的的温湿度保持一定范围,例如温度维持在20~30℃、湿度维持在40%~60%。
由于机房及基地的电磁辐射较严重,空调设备需要长时间暴露于基站、机房内设备的电磁辐射之下,复杂的电磁辐射对空调内电子元器件的抗电磁辐射能力的要求也更高。尤其是功率模块,作为变频空调的核心部件,其电磁辐射能力强弱将直接影响空调的运行状况。而目前,主要是通过内部线路接地处理或者增加电磁屏蔽罩来对功率模块进行电磁屏蔽,但是内部线路接地处理的方式将会使得电控板设计复杂程度增加,而增加电磁屏蔽罩的方式又不利于产品的轻量化设计。
为了解决上述问题,参照图1,在本实用新型一实施例中,该功率模块包括:
安装基板10,设置于所述安装基板10上的功率组件20,以及
一次塑封件30;用于封装所述安装基板10及所述功率组件20;
绝缘层40及金属屏蔽层50,所述绝缘层40与所述金属屏蔽层50依次叠设且包裹于所述一次塑封件30的表面,以形成反射栅屏蔽层;
二次塑封件60,所述二次塑封件60包裹于所述反射栅屏蔽层上。
本实施例中,安装基板10为功率组件20的载体,安装基板10可以采用引线框架或者布线基板来实现,布线基板包括绝缘层40及形成于所述绝缘上的电路布线层。功率组件20包括驱动芯片裸片和至少一个功率元件裸片,在其他实施例中功率组件20还可以包括主控芯片裸片。
安装基板10的形状可以根据功率元件裸片和驱动芯片裸片的大小确定,可以为方形,但不限于方形。功率元件裸片和驱动芯片裸片与基板之间通过绑线70及安装基板10上的线路来实现电气连接。
本实施例中,一次塑封件30用于对安装基板10、功率元件裸片、驱动芯片裸片以及绑线70进行包封,实现对功率元件裸片、驱动芯片裸片以及绑线70的保护,以防止在进行屏蔽层制作的过程中,触碰到芯片的引脚以及绑线70,导致功率模块短路。
绝缘层40和金属屏蔽层50依次叠设于一次塑封件30的表面,绝缘层40可以采用低温化学沉积的方法沿一次塑封件30的上表面及侧面将绝缘材料铺设覆盖在一次塑封件30的表面。本实施例中,一次塑封件30优选采用黏着力较好的材料来实现,以使绝缘层40与一次塑封件30之间能够良好接触。绝缘层40一次塑封件30等电位,以避免功率元件与驱动芯片在一次塑封件30上发生局部风电,提高功率模块的绝缘性。金属屏蔽层50可以采用镀敷法、溅镀法、导电性膏的涂布法等方法沿绝缘层40的上表面及侧面将导电性屏蔽材料覆盖在绝缘层40表面,从而形成导电性金属屏蔽层50。在形成金属屏蔽层50后,再以低温化学沉积法在金属屏蔽层50上形成绝缘层40,使得绝缘层40与金属屏蔽层50依次交替叠设于一次塑封件30的表面,从而形成反射栅屏蔽层。其中,金属屏蔽层50用于对外部电场产生的电磁干扰进行吸收,绝缘层40用于对渗透进的电磁干扰进行反射,以降低周围环境中的电磁辐射对功率模块中电子元件产生的电磁干扰。
在功率模块的封装过程中,二次塑封件60可以将树脂、填充料、硬化剂以及其他添加剂等塑封材料包覆于反射栅屏蔽层上,与反射栅屏蔽层、一次塑封件30、安装基板10、功率元件裸片、驱动芯片裸片以及绑线70一体塑封成型。可以理解的是,并作为功率模块的主要包含层,可以理解的是,二次塑封件60的制作过程中,需要保证二次塑封件60的制作温度较低,以避免二次塑封件60的制作温度过高而损坏反射栅屏蔽层以及包覆其内的功率元件裸片、驱动芯片等电子元件。可以理解的是,当与二次塑封件60连接的反射栅屏蔽层为绝缘层40时,二次塑封件60同样采用黏着性较好的材料来制得,以使反射栅屏蔽层最外层的绝缘层40与二次塑封件60之间能够良好接触。
本实用新型在对功率模块进行塑封时,通过设置一次塑封件30以对功率模块中的安装基板10、功率元件裸片、驱动芯片裸片以及绑线70进行包封,并将绝缘层40采用低温化学沉积等方法沿一次塑封件30的上表面及侧面将绝缘材料铺设覆盖在一次塑封件30的表面,再采用镀敷法、溅镀法、导电性膏的涂布法等方法沿绝缘层40的上表面及侧面将导电性屏蔽材料覆盖在绝缘层40表面,形成导电性金属屏蔽层50,然后在金属屏蔽层50表面形成绝缘层40,使得绝缘层40与金属屏蔽层50依次交替叠设于一次塑封件30的表面,从而形成反射栅屏蔽层。如此设置,使得在功率模块工作时,反射栅屏蔽层能够将外部电场产生的电磁辐射进行发射、吸收,从而衰弱进入至内部电子元件的电磁辐射,以使功率模块具有较好的电磁屏蔽功能。反射栅屏蔽层同样也可以对内部电子元件产生的电磁干扰进行反射、吸收,从而屏蔽功率模块内部电子元件的电场产生的电磁信号,以避免功率模块的电磁辐射影响周围的电器设备的正常工作。
可以理解的是,本实施例的反射栅屏蔽层夹设于功率模块的封装壳体内,与功率模块中的安装基板10、功率元件裸片、驱动芯片裸片一体塑封成型,本实用新型无需更改电控板的PCB布局来实现内部线路接地处理,或者在功率模块的外部增加电磁屏蔽罩来对功率模块进行电磁屏蔽,提高功率模块对外部电磁辐射的抗干扰能力,同时实现了产品的轻量化设计。
参照图1,上述实施例中,所述绝缘层40及金属屏蔽层50的层数均至少为三层,且由内至外依次交替叠设于所述一次塑封件30的表面。
本实施例中,绝缘层40与金属屏蔽层50在一次塑封件30的表面交替设置,从而形成绝缘层40-金属屏蔽层50-绝缘层40-蔽金属层-绝缘层40-……-蔽金属层的反射栅屏蔽层的结构,其中,绝缘层40及金属屏蔽层50的层数可以设置为相同,也可以设置为不同,例如均设置成三层,或者绝缘层40的层数多于金属屏蔽层50的层数,这样与一次塑封件30和二次塑封件40接着的均为绝缘层40。可以理解的是,绝缘层40及金属屏蔽层50的层数越多,反射栅屏蔽层的厚度就越大,对外部电场产生的电磁干扰屏蔽效果也就越好,绝缘层40及金属屏蔽层50的层数具体根据实际效果进行设置,在此不做限制。
其中,所述绝缘层40和/或所述金属屏蔽层50的厚度为30um。
本实施例中,绝缘层40和所述金属屏蔽层50的每一层的厚度均设置为30um,以保证金属屏蔽层50对外部电场产生的电磁干扰吸收效果较佳,以及绝缘层40对渗透进的电磁干扰反射效果较好,有利于提高功率模块对电磁电磁辐射抗干扰能力。
参照图1,在一优选实施例中,所述绝缘层40为氮化硅/有机绝缘膜材质。
本实施例中,绝缘层40可以采用氮化硅/有机绝缘膜等材料通过低温化学沉积法或者低温溅镀法,铺设于一次塑封件30的表面或者金属屏蔽层50的表面。
参照图1,在一优选实施例中,所述金属屏蔽层50为镍/铝/铜/导电材质。
本实施例中,金属屏蔽层50材质可以是金属镍、铝、铜、铁磁等导电材料,并通过电镀或者物理沉积等方法覆盖与绝缘层40上。
参照图1,在一优选实施例中,所述一次塑封件30由耐高温、低热膨胀系数塑封材质制得。
可以理解的是,由于在金属屏蔽层50和绝缘层40以及二次塑封件60的制作过程中,温度会较高,本实施例中,一次塑封件30优选采用耐高温材料制成,以避免金属屏蔽层50和绝缘层40以及二次塑封件60的制作过程中产生的高温损坏一次塑封件30以及包裹于一次塑封件30中的电子元器件。
在功率模块的工作的过程中,功率元件会的功耗较大,因而温升较高,本实施例一次塑封件30和所述二次塑封件60均优选采用低热膨胀系数的塑封材料制成,且优选采用硬度较高的材料制成,以避免一次塑封件30和所述二次塑封件60在高温的工作环境下发生形变而影响功率模块的工作性能。
参照图1,上述实施例中,根据功率模块中是否设置散热器,所述功率模块可以罩设于所述安装基板10及所述功率组件20上,或者所述功率模块包裹于所述安装基板10及所述功率组件20的外周。
具体地,若功率模块中没有单独设置散热器来给功率模块中的功率元件进行散热,则将安装基板10设置成铝基板,并且将所述功率模块可以罩设于所述安装基板10及所述功率组件20上。使得铝基板的下表面裸露在封装件外,而加速功率元件的散热。若功率元件中设置有散热器来给功率元件散热,则将功率模块包裹于所述安装基板10及所述功率组件20的外周,以使功率模块与安装基板10及功率组件20一体成型设置。
本实用新型还提出一种制冷设备,所述制冷设备包括如上所述的功率模块。该功率模块的详细结构可参照上述实施例,此处不再赘述;可以理解的是,由于在本实用新型制冷设备中使用了上述功率模块,因此,本实用新型制冷设备的实施例包括上述功率模块全部实施例的全部技术方案,且所达到的技术效果也完全相同,在此不再赘述。
本实施例中,制冷设备可以是变频空调、壁挂式空调、中央空调等电器设备。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例,并非因此限制本实用新型的专利范围,凡是在本实用新型的实用新型构思下,利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换,或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种功率模块,其特征在于,该功率模块包括:
安装基板,设置于所述安装基板上的功率组件,以及
一次塑封件;用于封装所述安装基板及所述功率组件;
绝缘层及金属屏蔽层,所述绝缘层与所述金属屏蔽层依次叠设且包裹于所述一次塑封件的表面,以形成反射栅屏蔽层;
二次塑封件,所述二次塑封件包裹于所述反射栅屏蔽层上。
2.如权利要求1所述的功率模块,其特征在于,所述绝缘层及金属屏蔽层的层数均至少为三层,且由内至外依次交替叠设于所述一次塑封件的表面。
3.如权利要求1所述的功率模块,其特征在于,所述绝缘层和/或所述金属屏蔽层的厚度为30um。
4.如权利要求1所述的功率模块,其特征在于,所述绝缘层为氮化硅/有机绝缘膜材质。
5.如权利要求1所述的功率模块,其特征在于,所述金属屏蔽层为镍/铝/铜/导电材质。
6.如权利要求1所述的功率模块,其特征在于,所述一次塑封件由耐高温、低热膨胀系数塑封材质制得。
7.如权利要求1所述的功率模块,其特征在于,所述二次塑封件由低热膨胀系数塑封材质制得。
8.如权利要求1至7任意一项所述的功率模块,其特征在于,所述功率模块罩设于所述安装基板及所述功率组件上。
9.如权利要求1至7任意一项所述的功率模块,其特征在于,所述功率模块包裹于所述安装基板及所述功率组件的外周。
10.一种制冷设备,其特征在于,包括如权利要求1至9任意一项所述的功率模块。
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CN (1) | CN207441695U (zh) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110676233A (zh) * | 2019-09-10 | 2020-01-10 | 深圳第三代半导体研究院 | 一种压接式功率开关模块及其制备方法 |
CN111816641A (zh) * | 2020-08-27 | 2020-10-23 | 华天科技(西安)有限公司 | 一种基于二次塑封的电磁屏蔽封装结构及方法 |
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2017
- 2017-12-04 CN CN201721666165.8U patent/CN207441695U/zh not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110676233A (zh) * | 2019-09-10 | 2020-01-10 | 深圳第三代半导体研究院 | 一种压接式功率开关模块及其制备方法 |
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