CN215911418U - 一种采用陶瓷基电路板衬底的功率模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种采用陶瓷基电路板衬底的功率模块，将一组MOS管晶圆对应固定在一组陶瓷基两层电路板晶圆衬底的顶层线路层上；在主电路板顶层线路层上，布设有一组通孔焊盘，通过通孔与主电路板的底层线路层铜箔分别导通连接，一组陶瓷基两层电路板晶圆衬底对应焊接于一组通孔焊盘上；在主电路板的顶层线路层上还布设输出焊盘，通过邦定导线与一组MOS管晶圆对应连接，以便模块对接管脚。采用上述装置，将一组MOS管，集成为模块，增大整体散热面积，提升了功率器件的散热能力，提高功率和效率；采用陶瓷基两层电路板晶圆衬底，解决了需要高导电能力且绝缘的工艺问题，同时，选用成熟陶瓷基两层电路板，降低生产成本。

Description

一种采用陶瓷基电路板衬底的功率模块

技术领域

本实用新型涉及用于功率产品或者电机产品的功率器件使用。提升功率模块的散热能力，采用陶瓷基两层电路板晶圆衬底，解决了需要高导电能力且绝缘的工艺问题。

背景技术

随着科技的进步，电子产品中大量使用了功率管。其中常用的有MOS管和IGBT；MOS管又叫场效应晶体管；它有多种用途，主要用作开关元器件。IGBT是另外一种功率管，又叫绝缘栅双极晶闸管，也是主要用作开关元器件。

MOS管和IGBT被大量用于变频家电、电源、电机控制和逆变器等电子产品中。实际应用中，一般产品工作电流小就用MOS管；产品工作电流大，就采用IGBT。MOS管和IGBT在被控制开关过程中，会产生热量，这种发热对产品和元器件本身都是不利的。

陶瓷基电路板是指铜箔在高温下直接键合到陶瓷基片表面上的特殊工艺板。所制成的复合基板具有优良电绝缘性能，高导热特性。包括陶瓷基层和线路层。陶瓷基电路板比现在常用的普通PCB有更加优良的导热性。

在MOS管和IGBT器件封装时，需要固定晶圆在衬底上，这两类器件，需要导电连接衬底铜片，导电胶的导热能力有限，同时衬底铜片与晶圆的漏极导通，导致在使用一组MOS管或者IGBT时，它们的衬底无法同时焊接在金属散热片上，因这样相当于这组MOS管或者IGBT的漏极短接。

发明内容

针对上述问题，本实用新型旨在提供一种采用陶瓷基电路板衬底的功率模块，采用陶瓷基两层电路板晶圆衬底，解决了需要高导热能力且绝缘的工艺问题，将一组MOS管或者IGBT集成为模块，增大整体散热面积，提升了功率器件的散热能力，提高功率和效率；同时，降低生产成本。

为实现该技术目的，本实用新型的方案是一种采用陶瓷基电路板衬底的功率模块，包括两个或者多于两个的一组陶瓷基两层电路板晶圆衬底和两个或者多于两个的一组MOS管晶圆，陶瓷基两层电路板由顶层线路层、陶瓷基层和底层线路层组成，两个或者多于两个的一组MOS管晶圆对应固定在两个或者多于两个的一组陶瓷基两层电路板晶圆衬底的顶层线路层上；还包括主电路板，主电路板由顶层线路层、基板层和底层线路层组成，在顶层线路层上，布设有两个或者多于两个的一组通孔焊盘，两个或者多于两个的一组通孔焊盘通过穿过基板层的通孔与主电路板的底层线路层分别导通连接；两个或者多于两个的一组陶瓷基两层电路板晶圆衬底的底层线路层对应焊接于两个或者多于两个的一组通孔焊盘上；在主电路板的顶层线路层上还布设有两个或者多于两个的一组输出焊盘，通过邦定导线与两个或者多于两个的一组MOS管晶圆对应连接。主电路板的底层线路层为大面积铜箔，通过通孔焊盘，与两个或者多于两个的一组陶瓷基两层电路板晶圆衬底的底层线路层连通，陶瓷基两层电路板的陶瓷基层为绝缘且高导热的，这样模块中一组MOS管晶圆工作时所产生的热量，能够传导到主电路板的底层线路层的大面积铜箔进行散热。

作为优选，所采用的两个或者多于两个的一组MOS管晶圆能够替换为两个或者多于两个的一组IGBT晶圆。

本技术方案的有益效果是：可以将多个MOS管或者IGBT集成为功率模块，采用陶瓷基两层电路板晶圆衬底，将一组MOS管或者IGBT晶圆工作所产生热量，传导到模块主电路板的底层线路层；能够提高效率和产品的功率。

附图说明

图1为本实用新型具体实施例一的截面示意图。

图2为为本实用新型具体实施例一的陶瓷基两层电路板晶圆衬底11的结构示意图。

图3为本实用新型具体实施例一的主电路板截面示意图。

图4为本实用新型具体实施例二的顶面示意图。

图5为本实用新型具体实施例二的底面示意图。

图6为本实用新型实施例二的三相驱动电路MOS管部分参考电路图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明。

如图1所示，为本实用新型具体实施例一的截面示意图。包括两个或者多于两个的一组陶瓷基两层电路板晶圆衬底1和两个或者多于两个的一组MOS管晶圆3，两个或者多于两个的一组陶瓷基两层电路板晶圆衬底1包括晶圆衬底11和晶圆衬底12，两个或者多于两个的一组MOS管晶圆3包括晶圆31和晶圆32；陶瓷基两层电路板由顶层线路层、陶瓷基层和底层线路层组成，陶瓷基两层电路板晶圆衬底11由顶层线路层111、陶瓷基层112和底层线路层113组成；两个或者多于两个的一组MOS管晶圆3对应固定在两个或者多于两个的一组陶瓷基两层电路板晶圆衬底1的顶层线路层上，MOS管晶圆31固定在陶瓷基两层电路板晶圆衬底11的顶层线路层111上，MOS管晶圆31的漏极与顶层线路层111相导通，MOS管晶圆32对应固定在陶瓷基两层电路板晶圆衬底12上；还包括主电路板2，主电路板2由顶层线路层、基板层23和底层线路层22组成，在顶层线路层上，布设有两个或者多于两个的一组通孔焊盘21，一组通孔焊盘21包括通孔焊盘211和通孔焊盘212，两个或者多于两个的一组通孔焊盘21通过穿过基板层的通孔与主电路板的底层线路层22分别导通连接，通孔焊盘211通过穿过基板层的通孔231与主电路板的底层线路层22导通连接，通孔焊盘212通过穿过基板层的通孔232与主电路板的底层线路层22导通连接；两个或者多于两个的一组陶瓷基两层电路板晶圆衬底1的底层线路层对应焊接于两个或者多于两个的一组通孔焊盘21上，陶瓷基两层电路板晶圆衬底11的底层线路层113焊接于通孔焊盘211上；在主电路板的顶层线路层上还布设有两个或者多于两个的一组输出焊盘24，一组输出焊盘24包括输出焊盘241、输出焊盘242和输出焊盘243，通过邦定导线与两个或者多于两个的一组MOS管晶圆对应连接。

通过一组输出焊盘24引出管脚，再对模块进行封胶，就是完整模块。

如图2所示，为本实用新型具体实施例一的陶瓷基两层电路板晶圆衬底11的结构示意图。陶瓷基两层电路板晶圆衬底11由顶层线路层111、陶瓷基层112和底层线路层113组成。

如图3所示，为本实用新型具体实施例一的主电路板截面示意图。主电路板由顶层线路层、基板层23和底层线路层22组成；能够采用低成本的玻纤板；在顶层线路层上，布设有两个或者多于两个的一组通孔焊盘21，通过穿过基板层的通孔23与主电路板2的底层线路层22分别导通连接；在顶层线路层上，还布设有两个或者多于两个的一组输出焊盘24，输出焊盘24包括包括输出焊盘241、输出焊盘242和输出焊盘243。

如图4所示，为本实用新型具体实施例二的顶面示意图。一组MOS管晶圆，包括MOS管晶圆31、MOS管晶圆32、MOS管晶圆33、MOS管晶圆34、MOS管晶圆35和MOS管晶圆36，对应固定在一组陶瓷基两层电路板晶圆衬底的顶层线路层上，一组陶瓷基两层电路板晶圆衬底的顶层线路层包括晶圆衬底的顶层线路层111、晶圆衬底的顶层线路层121、晶圆衬底的顶层线路层131、晶圆衬底的顶层线路层141、晶圆衬底的顶层线路层151和晶圆衬底的顶层线路层161；MOS管晶圆31固定在晶圆衬底的顶层线路层111上；一组陶瓷基两层电路板晶圆衬底的底层线路层对应焊接于主电路板由顶层线路层上布设的一组通孔焊盘上，一组通孔焊盘包括通孔焊盘211、通孔焊盘212、通孔焊盘213、通孔焊盘214、通孔焊盘215和通孔焊盘216，通过通孔导热到主电路板的底层线路层铜箔上。

如图5所示，为本实用新型具体实施例二的底面示意图。主电路板2的底层线路层22为整片铜箔，增加了散热能力。

如图6所示，为本实用新型实施例二的三相驱动电路MOS管部分参考电路图。包括六颗MOS；在电机驱动电路中被大量使用，应用于变频控制器。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同替换和改进，均应包含在本实用新型技术方案的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种采用陶瓷基电路板衬底的功率模块，其特征在于：包括两个或者多于两个的一组陶瓷基两层电路板晶圆衬底和两个或者多于两个的一组MOS管或IGBT晶圆，陶瓷基两层电路板由顶层线路层、陶瓷基层和底层线路层组成，两个或者多于两个的一组MOS管或IGBT晶圆对应固定在两个或者多于两个的一组陶瓷基两层电路板晶圆衬底的顶层线路层上；还包括主电路板，主电路板由顶层线路层、基板层和底层线路层组成，在顶层线路层上，布设有两个或者多于两个的一组通孔焊盘，两个或者多于两个的一组通孔焊盘通过穿过基板层的通孔与主电路板的底层线路层分别导通连接；两个或者多于两个的一组陶瓷基两层电路板晶圆衬底的底层线路层对应焊接于两个或者多于两个的一组通孔焊盘上；在主电路板的顶层线路层上还布设有两个或者多于两个的一组输出焊盘，通过邦定导线与两个或者多于两个的一组MOS管或IGBT晶圆对应连接。

Images