CN211265445U - Pfc电路的集成功率模块及空调器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种PFC电路的集成功率模块及空调器，包括有第一基板、第二基板、散热件、封装体，其中第一基板设置有控制芯片，第二基板设置有工作芯片，散热件设置在第二基板背离工作芯片的一侧，封装体包覆第一基板、第二基板、控制芯片和工作芯片。控制芯片和工作芯片分别设置于不同基板上，可以大幅度减少工作芯片传递给控制芯片的热量，防止控制芯片温度过高；散热件设置在第二基板背离工作芯片的一侧，工作芯片产生的热量能通过散热件将热量散发到封装体外部，进一步减少传递给控制芯片的热量，防止控制芯片温度过高，保证控制芯片的正常运作，让PFC电路更加稳定可靠。

Description

PFC电路的集成功率模块及空调器

技术领域

本实用新型涉及半导体封装结构技术领域，特别涉及PFC电路的集成功率模块及空调器。

背景技术

PFC电路为功率因数校正电路，一般的PFC电路大多是通过堆叠的方式或在一小块PCB上进行系统集成。PFC电路具有控制芯片及大功率的工作芯片，在工作过程中因大功率器件的电流过大，导致工作芯片发热量大，PCB板温度较高，若不能及时对外散热，会影响PFC电路中同一块PCB板上的控制芯片的正常运作，甚至会让控制芯片失效。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种PFC电路的集成功率模块，散热速度快，以保证PFC电路正常运作。

本实用新型同时提出具有上述PFC电路的集成功率模块的空调器。

根据本实用新型的第一方面实施例的PFC电路的集成功率模块，包括有第一基板、第二基板、控制芯片、工作芯片、散热件、封装体，其中控制芯片设置在第一基板上，工作芯片设置在第二基板的一侧，散热件设置在第二基板背离工作芯片的一侧，封装体包覆第一基板、第二基板、控制芯片和工作芯片。

根据本实用新型第一方面实施例的PFC电路的集成功率模块，至少具有如下有益效果：控制芯片和工作芯片分别设置于不同基板上，可以大幅度减少工作芯片传递给控制芯片的热量，防止控制芯片温度过高；散热件设置在第二基板背离工作芯片的一侧，工作芯片产生的热量能通过散热件将热量散发到封装体外部，进一步减少传递给控制芯片的热量，防止控制芯片温度过高，保证控制芯片的正常运作，让PFC电路更加稳定可靠。

根据本实用新型第一方面的一些实施例，所述工作芯片倒装在所述第二基板上。

根据本实用新型第一方面的一些实施例，所述散热件与所述第二基板之间设有绝缘层。

根据本实用新型第一方面的一些实施例，所述散热件与所述绝缘层之间设有导热硅脂。

根据本实用新型第一方面的一些实施例，所述散热件为散热片，且所述散热片的大小与所述第二基板的大小相适配。

根据本实用新型第一方面的一些实施例，所述第二基板有多块，多块所述第二基板连接同一块所述散热片。

根据本实用新型第一方面的一些实施例，所述封装体设置有嵌入槽，所述散热件嵌入所述嵌入槽。

根据本实用新型第一方面的一些实施例，还包括有散热器，所述散热器与所述封装体连接，所述散热器与所述散热件相抵。

根据本实用新型第一方面的一些实施例，所述第一基板和所述第二基板分别设置在所述封装体的两端。

根据本实用新型的第二方面实施例的空调器，设置有如上所述的PFC电路的集成功率模块。

根据本实用新型第二方面实施例的空调器，至少具有如下有益效果：采用上述的PFC电路的集成功率模块，散热速度快，防止控制芯片温度过高，保证控制芯片的正常运作，让PFC电路更加稳定可靠，进而使得空调器更可靠。

本实用新型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，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/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为本实用新型一些实施例的结构示意图；

图2为本实用新型一些实施例的截面示意图；

图3为本实用新型一些实施例的封装体内部结构的分布示意图；

图4为本实用新型一些实施例的除却封装体后的结构示意图；

图5为本实用新型一些实施例的电路原理示意图；

图6为本实用新型一些实施例的散热器与封装体的分解示意图；

图7为本实用新型第二方面实施例的空调器的方框示意图。

附图标号如下：

第一基板100、控制芯片110、接地引脚120、

第二基板200、工作芯片210、逆导型IGBT芯片211、FRD芯片212、

散热件300、

封装体400、嵌入槽410、定位槽420、

绝缘层500、

散热器600、底座610、散热鳍片620、螺钉630、

跳线700、栅极电阻710、

高压直流电800、电感810、输出电压接口820、

空调器900。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，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，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

参照图1至图4，根据本实用新型的第一方面实施例的PFC电路的集成功率模块，包括有第一基板100、第二基板200、控制芯片110、工作芯片210、散热件300、封装体400，其中控制芯片110设置在第一基板100上，工作芯片210设置在第二基板200的一侧，散热件300设置在第二基板200背离工作芯片210的一侧；封装体400包覆第一基板100、第二基板200、控制芯片110和工作芯片210，形成一个电路模块，该电路模块可通过引脚安装在PFC电路的PCB板上使用。封装体400不包覆散热件300且散热件300设置在第二基板200上，则第二基板200的热量可以通过散热件300散发到外部空气中，传热路径短，散热效率高。运作时，工作芯片210产生的热量主要传递给第二基板200，控制芯片110产生的热量主要传递给第一基板100，由于第一基板100和第二基板200之间具有间隔，工作芯片210产生的热量先传递给第二基板200，然后再传递给封装体400，最后传递给第一基板100和控制芯片110，则工作芯片210将热量传递给的控制芯片110的传热路径长，且跨越不同介质进行传热，传热效率低，可以大幅度减少工作芯片210传递给控制芯片110的热量，防止控制芯片110温度过高；其次，散热件300设置在第二基板200上，用于给第二基板200散热，工作芯片210产生的热量传递给第二基板200，第二基板200通过散热件300将热量散发到外部空气中，传热路径短，散热效率高，则可以将工作芯片210产生的大量热量快速散发到封装体400外部，进一步减少传递给控制芯片110的热量，防止控制芯片110温度过高，保证控制芯片110的正常运作，让PFC电路更加稳定可靠。

需要说明的是，第一基板100、第二基板200均具有一体成型的引脚且该引脚均伸到封装体400外部，以辅助第一基板100和第二基板200散热，达到更好的散热效果。

封装体400起到容置、密封以及保护电气元器件和电气连接的作用，其可以采用环氧树脂材料制成。

其中，根据本实用新型的一些实施例，第一基板100上一体成型的引脚为与控制芯片110电连接的接地引脚120，则第一基板100具有接地引脚120，当功率模块应用在PCB板时，通过把第一基板100的接地引脚120连接到PCB板的参考地，可以将第一基板100的热量通过接地引脚120引导到参考地，从而可以起到辅助散热的作用，加快热量的散发。控制芯片110具有信号接收端、输出端、电源端，其中信号接收端、输出端分别通过独立的引脚伸出到封装体400的外部，信号端通过跳线700连接工作芯片210。

可以理解的是，控制芯片110可以以银胶粘着或绝缘胶粘着的方式粘附在第一基板100上，可以增加第一基板100为控制芯片110散热的性能。

参照图2，根据本实用新型的一些实施例，工作芯片210倒装在第二基板200上。工作芯片210设置在第二基板200的下侧，散热件300设置在第二基板200的上侧，第二基板200的引脚弯曲朝下，形成倒装结构，让散热件300位于封装体400的上侧。在功率模块安装到PCB板上时，引脚插入PCB板，工作芯片210朝向PCB板，散热件300位于第二基板200背离PCB板的一侧，空气流动性好，让散热件300更好地将热量散发到外部空气中，散热效率更高，散热效果更好。

可以理解的是，控制芯片110可以倒装在第一基板100上，即控制芯片110可以设置在第一基板100的下侧，便于控制芯片110与工作芯片210接线。当然，控制芯片110也可以设置在第一基板100的上侧。

参照图2，根据本实用新型的一些实施例，散热件300与第二基板200之间设有绝缘层500，以保证第二基板200与散热件300之间绝缘，防止漏电。这种情况下，第二基板200的热量通过绝缘层500传递给散热件300，再经散热件300散热。其中，绝缘层500可以为绝缘垫片，便于调节绝缘层500的位置。该绝缘垫片可以为PET绝缘垫片、尼龙绝缘垫片、PC绝缘垫片等绝缘性良好的垫片。

根据本实用新型的一些实施例，散热件300与绝缘层500之间设有导热硅脂。导热硅脂铺设在散热件300与绝缘层500之间，减小散热件300与绝缘层500之间的缝隙，提高绝缘层500与散热件300之间的热导率，加强散热效果。其中，导热硅脂以有机硅酮为主要原料，制成的导热型有机硅脂状复合物，具有绝缘和辅助散热的功能。可以理解的是，工作芯片210与第二基板200之间也可以铺设一层导热硅脂，以加强散热效果。

参照图1至图4，根据本实用新型的一些实施例，散热件300为散热片，且散热片的大小与第二基板200的大小相适配，第二基板200的上侧面完全贴覆散热片，增大接触面积。散热片与第二基板200紧贴，可以增加传热面积，缩小传热距离，让第二基板200更好地传递热量给散热片，提高散热效率。

此外，散热片的大小也可以不与第二基板200的大小相适配，可以为任意形状，然后贴覆到第二基板200上，为第二基板200进行散热。

可以理解的是，散热片的材质以铜、铝、铝合金、铜合金为佳，例如，可以选择铝合金，其具有优秀的力学性能，能够挤压制造出各种截面形状的散热片。同时，铝合金具有质轻、导热性强和无磁性的特性，从而，本实施例的散热片具有质量轻、导热强和抗干扰能力强的特点。

参照图3、图4，根据本实用新型的一些实施例，第二基板200有多块，多块第二基板200连接同一块散热片。每一块第二基板200均设置有工作芯片210，控制芯片110可以控制多个工作芯片210工作。具体地，第二基板200有两块，其中一块第二基板200的工作芯片210为逆导型IGBT芯片211，另一块第二基板200的工作芯片210为FRD芯片212，控制芯片110的输出端通过跳线700与逆导型IGBT芯片211、FRD芯片212电连接，跳线700具有栅极电阻710。参照图5，逆导型IGBT芯片211为绝缘栅双极型晶体管与反并联的快速二极管封装在一起的模块芯片，为PFC电路中的开关管；其中FRD芯片212的输入端与逆导型IGBT芯片211的栅极均连接同一个栅极电阻710的输出端，栅极电阻710用于保护逆导型IGBT芯片211上的栅极，防止损坏，FRD芯片212为FRD管与并联的电阻封装在一起的模块芯片，用于连接逆导型IGBT芯片211的栅极和发射极，起到保护栅极的作用。其中FRD芯片212所在的第二基板200的引脚为发射极，逆导型IGBT芯片211所在的第二基板200的引脚为集电极，集电极通过导线连接有电感810和高压直流电800，电感810与集电极之间连通有输出电压接口820。控制芯片110通过MCU信号的反馈后，从输出端输出高电平信号给逆导型IGBT芯片211的栅极，从而控制逆导型IGBT芯片211的集电极和发射极的导通，让高压直流电800接地，输出电压接口820无电压；反之，控制芯片110的输出信号为低电平信号时，逆导型IGBT芯片211的集电极与发射极断开，让高压直流电800通过电感810为输出电压接口820提供电能，则控制芯片110达到PFC电路中控制输出电压接口820开关的目的。需要说明的是，逆导型IGBT芯片211、FRD芯片212均为市面上常见的电子元器件，在此不一一赘述。在一个实施例中，控制芯片110的型号可以为IXYS4427-SOP8-T，但并不限定。

可以理解的是，逆导型IGBT芯片211包括有两个子芯片，为IGBT子芯片、快速二极管子芯片，均设置在同一块第二基板200上，则可以将逆导型IGBT芯片211与第二基板200接触的散热面积更大，散热性能更好。

参照图3、图4，根据本实用新型的一些实施例，栅极电阻710设置在第一基板100上，由于控制芯片110的功率比工作芯片210的功率小，则在运作的时候，控制芯片110散热的热量比工作芯片210散发的热量更少，则第一基板100的温度波动较第二基板200的温度波动小，则设置在第一基板100上的栅极电阻710的温度波动较小，电阻大小的变化小，保证电路正常运作。

参照图1、图6，根据本实用新型的一些实施例，封装体400设置有嵌入槽410，散热件300嵌入嵌入槽410。散热件300镶嵌在嵌入槽410中，即封装体400包围散热件300的四周，散热件300的上侧面与外部空气接触。为了更加美观，此处散热件300为散热片，散热片的上侧面与封装体400的上侧面平齐，则可以让封装体400的上侧面平整，更加美观，减少碰撞。

参照图6，根据本实用新型的一些实施例，还包括有散热器600，散热器600与封装体400连接，散热器600与散热件300相抵。则工作芯片210的热量可通过第二基板200传递给散热件300，然后传递给散热器600，再经散热器600散发热量给外部空气，以提高散热效果。散热器600设在封装体400的外部，可增加整个封装体400的散热面积，辅助封装体400和散热件300散热，以达到更好的散热效果。

需要说明的是，散热器600作为传热介质，用于接收从封装体400和散热件300传递的热量，可以增大封装体400和散热件300的散热面积，让封装体400、散热件300的热量更快地散发到外侧。可以理解的是，散热器600的材质以铜、铝、铝合金、铜合金为佳，例如，可以选择铝合金，其具有优秀的力学性能，能够挤压制造出各种截面形状的散热器600。同时，铝合金具有质轻、导热性强和无磁性的特性，从而，本实施例的散热器600具有质量轻、导热强和抗干扰能力强的特点。

参照图6，根据本实用新型的一些实施例，散热器600包括底座610和散热鳍片620，其中，底座610与封装体400相连接，散热鳍片620设置在底座610背离封装体400的一侧，散热鳍片620可以增加散热器600的散热面积，让散热器600上的热量可以更快地散发到空气中，增强散热器600的散热效果。其中，散热鳍片620可以为一个或多个，如图6所示，散热鳍片620有多个，多个散热鳍片620相比于一个散热鳍片620的散热面积更大，以提高散热器600的散热性能。散热鳍片620均设置在底座610背离封装体400的一侧上，便于散热器600成型和装配。当然，散热鳍片620也可以设置在散热器600的其他面，比如散热器600的侧面，结构基本相似，均为增加散热器600的散热面积，不再赘述。

参照图6，根据本实用新型的一些实施例，散热器600通过螺钉630连接封装体400，便于散热器600的安装和拆卸，方便组装。具体地，散热器600具有底座610和散热鳍片620，底座610通过螺钉630安装在封装体400上。

可以理解的是，封装体400还可以通过胶水、胶带等固定方法与散热器600连接。

根据本实用新型的一些实施例，底座610设置有与螺钉630螺纹连接的多个螺纹孔，螺纹孔避让封装体400，螺钉630的螺头将封装夹紧在底座610上。螺纹孔围绕着封装体400的边缘分布，螺钉630旋入螺纹孔后，螺钉630的螺头可以将封装体400压向底座610，将封装体400夹紧在底座610上，让封装体400与底座610贴合更好，完成散热器600与封装体400的贴合、固定。

可以理解的是，封装体400还可以设置有通孔，让螺钉630可以穿过封装体400的通孔且与螺纹孔连接，然后固定在散热器600上。

参照图6，根据本实用新型的一些实施例，封装体400的边缘设置有避让螺钉630的定位槽420。定位槽420为弧型凹槽，当螺钉630旋入螺纹孔后，螺钉630将会卡在弧型凹槽处，让封装体400无法滑动，便于散热器600定位。

根据本实用新型的一些实施例，螺纹孔为盲孔，设置在散热器600靠近封装体400的一侧，便于散热器600成型，钻孔，节约成本。

参照图6，根据本实用新型的一些实施例，螺纹孔有两个且分别分布在封装体400的两侧，则可以将螺纹孔的数量最少化，就可以完成夹住封装体400的功能，便于散热器600的加工。

可以理解的是，螺纹孔还可以具有三个、四个等其他自然数的数量，在此不一一赘述。

参照图2至图4，根据本实用新型的一些实施例，第一基板100和第二基板200分别设置在封装体400的两端。具体地，为了让第一基板100和第二基板200的传热距离更大，第一基板100和第二基板200分别位于封装体400的对角线的两端，即在封装体400上，第一基板100与第二基板200之间的距离达到最大值，增加第一基板100与第二基板200之间的传热距离，达到更好的绝热效果，减小第二基板200传递给第一基板100的热量。

图7是根据本实用新型第二方面实施例的空调器900的方框示意图，在本实用新型的一些实施例中，根据本实用新型提出的空调器900，包括有上述PFC电路的集成功率模块，控制芯片110设置在第一基板100上，工作芯片210设置在第二基板200上，散热件300设置在第二基板200背离工作芯片210的一侧，工作芯片210产生的热量主要传递给第二基板200，控制芯片110产生的热量主要传递给第一基板100，由于第一基板100和第二基板200之间具有间隔，工作芯片210产生的热量先传递给第二基板200，然后再传递给封装体400，最后传递给第一基板100和控制芯片110，则工作芯片210将热量传递给的控制芯片110的传热路径长，且跨越不同介质进行传热，传热效率低，可以大幅度减少工作芯片210传递给控制芯片100的热量，防止控制芯片110温度过高；其次，散热件300设置在第二基板200上，用于给第二基板200散热，工作芯片210产生的热量可以传递给第二基板200，第二基板200通过散热件300将热量散发到外部空气中，传热路径短，散热效率高，则可以将工作芯片210产生的大量热量快速散发到封装体400外部，进一步减少传递给控制芯片110的热量，防止控制芯片110温度过高，保证控制芯片110的正常运作，让PFC电路更加稳定可靠，进而使得空调器900更可靠。

上面结合附图对本实用新型实施例作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下，作出各种变化。

Claims (10)

1.PFC电路的集成功率模块，其特征在于，包括：

第一基板，设置有控制芯片；

第二基板，设置有工作芯片，所述第二基板与所述第一基板间隔设置；

散热件，设置在所述第二基板背离所述工作芯片的一侧；

封装体，包覆所述第一基板、所述第二基板、所述控制芯片以及所述工作芯片。

2.根据权利要求1所述的PFC电路的集成功率模块，其特征在于，所述工作芯片倒装在所述第二基板上。

3.根据权利要求1所述的PFC电路的集成功率模块，其特征在于，所述散热件与所述第二基板之间设有绝缘层。

4.根据权利要求3所述的PFC电路的集成功率模块，其特征在于，所述散热件与所述绝缘层之间设有导热硅脂。

5.根据权利要求1所述的PFC电路的集成功率模块，其特征在于，所述散热件为散热片，且所述散热片的大小与所述第二基板的大小相适配。

6.根据权利要求5所述的PFC电路的集成功率模块，其特征在于，所述第二基板有多块，多块所述第二基板连接同一块所述散热片。

7.根据权利要求1所述的PFC电路的集成功率模块，其特征在于，所述封装体设置有嵌入槽，所述散热件嵌入所述嵌入槽。

8.根据权利要求7所述的PFC电路的集成功率模块，其特征在于，还包括有散热器，所述散热器与所述封装体连接，所述散热器与所述散热件相抵。

9.根据权利要求8所述的PFC电路的集成功率模块，其特征在于，所述散热器通过螺钉连接所述封装体。

10.空调器，其特征在于，包括有如权利要求1至9中任一项所述的PFC电路的集成功率模块。

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