CN217334063U

CN217334063U - 一种半导体电路模块

Info

Publication number: CN217334063U
Application number: CN202221165795.8U
Authority: CN
Inventors: 冯宇翔; 黄浩; 何嘉杰
Original assignee: Guangdong Huixin Semiconductor Co Ltd
Current assignee: Guangdong Huixin Semiconductor Co Ltd
Priority date: 2022-05-16
Filing date: 2022-05-16
Publication date: 2022-08-30
Anticipated expiration: 2032-05-16

Abstract

本实用新型公开了一种半导体电路模块，包括：金属基板；绝缘层，与金属基板对应的位置设置有多个安装孔；第一电路布线层，设置在绝缘层上；多个贴片元器件，间隔设置在第一电路布线层上；多个导热绝缘柱，分别穿设于多个安装孔内，一端延伸至安装孔外以形成定位凸台；多个第二电路布线层，分别设置于多个导热绝缘柱的一端；多个功率元器件，分别设置于多个第二电路布线层上；多个引脚，一端分别与第一电路布线层电连接；封装体，设置于金属基板的侧面；散热器，贴设于金属基板，对应定位凸台的位置分别向内凹陷形成定位凹槽。本实用新型可以降低金属基板与散热器的安装成本且使安装工序更简易，还可以实现对功率元器件的精准导热。

Description

一种半导体电路模块

技术领域

本实用新型涉及半导体电路技术领域，尤其涉及一种半导体电路模块。

背景技术

半导体电路即模块化智能功率系统MIPS(Module Intelligent Power System)，其不仅把功率开关器件和驱动电路集成在一起，还内藏有过电压、过电流及过热等故障检测电路，并且可以将检测信号送到CPU或DSP作中断处理。半导体电路主要由高速低工耗的管芯和优化的门级驱动电路以及快速保护电路构成，即使发生负载事故或使用不当，也可以使MIPS自身不受损坏。

现有的半导体电路主要包括基板、设置于基板上的绝缘层、设置于绝缘层上的电路布线层、设置于电路布线层上的多个元器件、覆盖多个元器件的封装体以及散热器等，有的元器件由于功率需求会产生较高的热量，此时则需要通过基板及散热器将热量导出。另外，多个元器件之间相互连接且分别构成高压功率电路、逆变上桥电路、逆变下桥电路以及控制驱动电路等。

现有的半导体电路中基板与散热器之间是直接螺钉进行定位安装的，这种安装方式不仅需要螺钉成本且还需要开孔以及扭动螺钉的工序，从而导致了基板与散热器的安装成本过高且工序麻烦的问题，同时基板还无法对高热量的元器件进行精准导热。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种半导体电路模块，以解决现有的半导体电路中基板与散热器的安装方式导致安装成本过高且工序麻烦，同时基板还无法对高热量元器件进行精准散热的问题。

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种半导体电路模块，包括：

金属基板，所述金属基板相对的两个侧面分别为安装面和散热面；

绝缘层，所述绝缘层设置在所述安装面上，所述绝缘层与所述金属基板对应的位置设置有多个安装孔，多个所述安装孔间隔设置；

第一电路布线层，所述第一电路布线层设置在所述绝缘层上；

多个贴片元器件，多个所述贴片元器件间隔设置在所述第一电路布线层上；

多个导热绝缘柱，多个所述导热绝缘柱分别穿设于多个所述安装孔内，所述导热绝缘柱远离所述第一电路布线层的一端延伸至所述安装孔外以形成定位凸台；

多个第二电路布线层，多个所述第二电路布线层分别设置于多个所述导热绝缘柱靠近所述第一电路布线层的一端；

多个功率元器件，多个所述功率元器件分别设置于多个第二电路布线层上，多个所述功率元器件之间、多个所述贴片元器件之间以及所述功率元器件与所述贴片元器件之间相互电连接；

多个引脚，多个所述引脚的一端分别与所述第一电路布线层电连接；

封装体，所述封装体设置于所述金属基板的侧面并覆盖所述第一电路布线层、多个所述贴片元器件、多个所述功率元器件以及第二电路布线层，多个所述引脚的另一端穿过所述封装体向外露出；

散热器，所述散热器贴设于所述散热面，所述散热器对应所述定位凸台的位置分别向内凹陷形成定位凹槽，所述定位凹槽的槽壁与所述定位凸台贴合设置。

优选的，多个所述功率元器件还穿过所述第一电路布线层设置。

优选的，所述导热绝缘柱为导热陶瓷柱、导热玻璃柱以及导热硅胶柱中的一种。

优选的，所述半导体电路模块还包括避让所述贴片元器件和所述引脚以设置于所述第一电路布线层上的绿油层。

优选的，所述功率元器件与所述电路布线层之间设置有散热片。

优选的，所述散热片为铜片且采用表面镀银工艺与所述功率器件贴合设置。

优选的，多个所述功率元器件之间、多个所述贴片元器件之间以及所述功率元器件与所述贴片元器件之间通过绑定金属线相互电连接。

优选的，所述绑定金属线为金线、铝线以及铜线中的一种。

优选的，所述第一电路布线层以及所述第二电路布线层均为通过蚀刻形成电路的铜箔层。

优选的，所述封装体通过热传递成型法挤压入模腔的方式覆盖所述第一电路布线层、多个所述贴片元器件、多个所述功率元器件以及第二电路布线层。

与现有技术比较，本实用新型的半导体电路模块中绝缘层与金属基板的对应位置设置有多个安装孔，多个安装孔内分别设置有多个导热绝缘柱，且导热绝缘柱的一端延伸至安装孔外以形成定位凸台，同时，散热器对应定位凸台的位置还设置有定位凹槽，这样金属基板与散热器在进行安装时，便可以节省螺钉的成本以及开孔和扭动螺钉的工序，以降低安装成本且使安装工序更简易，另外，将多个功率元器件分别设置在多个导热绝缘柱上的第二电路布线层上，还可以通过导热绝缘柱实现对功率元器件的精准导热，以提升功率元器件的散热效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例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获得其它的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种半导体电路模块的内部结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种半导体电路模块去除散热器后的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种半导体电路模块中散热器的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的一种半导体电路模块的立体结构示意图。

其中，100、半导体电路模块；1、金属基板；2、绝缘层；3、第一电路布线层；4、贴片电阻；5、贴片电容；6、导热绝缘柱；61、定位凸台；7、第二电路布线层；8、功率元器件；9、元器件半成品；10、散热片；11、引脚；12、封装体；13、散热器；131、定位凹槽；14、绿油层；15、绑定金属线。

具体实施方式

下面将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做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例提供了一种半导体电路模块100，结合图1至图4所示，包括金属基板1、绝缘层2、第一电路布线层3、多个贴片元器件、多个导热绝缘柱6、多个第二电路布线层7、多个功率元器件8、多个引脚11、封装体12以及散热器13。当然，根据实际需求，其还可以设置必要或非必要的其它元器件或层次结构。

其中，金属基板1相对的两个侧面分别为安装面和散热面；绝缘层2设置在安装面上，绝缘层2与金属基板1对应的位置设置有多个安装孔，多个安装孔间隔设置；第一电路布线层3设置在绝缘层2上；多个贴片元器件间隔设置在第一电路布线层3上；多个导热绝缘柱6分别穿设于多个安装孔内，导热绝缘柱6远离第一电路布线层3的一端延伸至安装孔外以形成定位凸台61；多个第二电路布线层7分别设置于多个导热绝缘柱6靠近第一电路布线层3的一端；多个功率元器件8分别设置于多个第二电路布线层7上，多个功率元器件8之间、多个贴片元器件之间以及功率元器件8与贴片元器件之间相互电连接；多个引脚11的一端分别与第一电路布线层3电连接；封装体12设置于金属基板1的侧面并覆盖第一电路布线层3、多个贴片元器件、多个功率元器件8以及第二电路布线层7，多个引脚11的另一端穿过封装体12向外露出；散热器13贴设于散热面，散热器13对应定位凸台61的位置分别向内凹陷形成定位凹槽131，定位凹槽131的槽壁与定位凸台61贴合设置。

导热绝缘柱6上的定位凸台61与散热器13上的定位凹槽131，可以在金属基板1与散热器13进行安装时实现快速精准定位，且节省螺钉的成本以及开孔和扭动螺钉的工序，同时避免安装螺钉导致金属基板1外部边缘崩边的风险；另外，将多个功率元器件8分别设置在多个导热绝缘柱6上的第二电路布线层7上，这样还可以通过导热绝缘柱6实现对功率元器件8的精准导热，以提升功率元器件8的散热效果。

金属基板1作为半导体电路模块100中内部电路的载体且对其起到导热(散热)的作用，可以使金板、铝板及铜板等。

绝缘层2用于绝缘，以防止电路布线层与金属基板1导电而造成短路或漏电的情况。

第一电路布线层3作为贴片元器件及其它必要或非必要低热量元器件的导电层；第二电路布线层7作为功率元器件8及其它必要或非必要高热量元器件的导电层。本实施例中，第一电路布线层3和第二电路布线层7均为通过蚀刻形成所需电路的铜箔层，当然，根据实际需求，其还可选择其它类型的金属层，如铝材层及金材层等。

本实施例中，多个贴片元器件包括贴片电阻4和贴片电容5等一些产生较低或较少热量的元器件，当然，根据实际需求，还可包括其它的贴片元器件。其中，贴片电阻4在绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的栅极接入，通过限流达到限制绝缘栅双极型晶体管的开关速度的作用；贴片电容5可以起到滤波、耦合及自举的作用。

多个导热绝缘柱6用于对高热量的功率元器件8进行散热及绝缘。本实施例中，多个导热绝缘柱6还穿过第一电路布线层3设置，即第二电路布线层7于第一电路布线层3是不同的电路层；当然，根据实际需求，多个导热绝缘柱6还可以不穿过第一电路布线层3设置，即第二电路布线层7与第一电路布线层3为一体结构或处于同一水平面。若第二电路布线层7与第一电路布线层3不是一体结构，两者之间则可以通过导电金属线实现电连接。导热绝缘柱6为导热陶瓷柱、导热玻璃柱以及导热硅胶柱中的一种。

多个功率元器件8组成半导体电路模块100中内部功能电路所需的芯片，主要为一些产生较高或较多热量的元器件。本实施例中，一个或多个功率元器件8与第二电路布线层7之间设置有散热片10，即功率元器件8与散热片10配合形成元器件半成品9，主要在产生更高或更多热量的元器件与电路布线层之间设置散热片10，从而进一步提高散热能力。散热片10采用铜材表面镀银工艺与功率元器件8贴合设置。

多个贴片元器件之间以及多个功率元器件8通过组合形成高压功率电路、逆变上桥电路、逆变下桥电路以及控制驱动电路等。

本实施例中，多个贴片元器件之间、多个功率元器件8之间以及贴片元器件与功率元器件8之间通过绑定金属线15相互电连接，其中，金属线为金线、铝线以及铜线中的一种。

贴片元器件、功率元器件8以及引脚11与电连接线路之间也通过金属线相互电连接。

多个引脚11可以采用C194(-1/2H)，化学成分为Cu≧97.0％、Fe＝2.4％、P＝0.03％以及Zn＝0.12％灯；或采用KFC(-1/2H)，化学成分为Cu≧99.6％、Fe＝0.05～0.15％、以及P＝0.025～0.04％，然后通过机加工对0.5mm的铜板材进行冲压加工形成所需形状，再对表面进行先镀镍厚度0.1-0.5um再镀锡厚度2-5um制作得到。

封装体12还覆盖金属基板1、绝缘层2以及电路布线层的周壁；封装体12通过基体树脂(环氧树脂)、高性能酚醛树脂(固化剂)、硅微粉(填料)以及多种助剂混合形成，主要通过热传递成型法挤压入模腔的方式覆盖第一电路布线层3、多个贴片元器件、多个功率元器件8以及第二电路布线层7等，同时交联固化成型。

散热器13主要用于对整体半导体电路模块100进行散热。

本实施例中，半导体电路模块100还包括避让贴片元器件以及引脚11和电连接线路以设置于第一电路布线层3上的绿油层14。

其中，绿油层14又称保护层，用于防止不改上锡的地方上锡，增加线路之间的耐压性，防止因线路氧化或污染导致短路的情况，对线路气道保护作用。

与现有技术比较，本实施例的半导体电路模块100中绝缘层2与金属基板1的对应位置设置有多个安装孔，多个安装孔内分别设置有多个导热绝缘柱6，且导热绝缘柱6的一端延伸至安装孔外以形成定位凸台61，同时，散热器13对应定位凸台61的位置还设置有定位凹槽131，这样金属基板1与散热器13在进行安装时，便可以节省螺钉的成本以及开孔和扭动螺钉的工序，以降低安装成本且使安装工序更简易，另外，将多个功率元器件8分别设置在多个导热绝缘柱6上的第二电路布线层7上，还可以通过导热绝缘柱6实现对功率元器件8的精准导热，以提升功率元器件8的散热效果。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims

1.一种半导体电路模块，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的半导体电路模块，其特征在于，多个所述功率元器件还穿过所述第一电路布线层设置。

3.如权利要求1所述的半导体电路模块，其特征在于，所述导热绝缘柱为导热陶瓷柱、导热玻璃柱以及导热硅胶柱中的一种。

4.如权利要求1所述的半导体电路模块，其特征在于，所述半导体电路模块还包括避让所述贴片元器件和所述引脚以设置于所述第一电路布线层上的绿油层。

5.如权利要求1所述的半导体电路模块，其特征在于，所述功率元器件与所述电路布线层之间设置有散热片。

6.如权利要求5所述的半导体电路模块，其特征在于，所述散热片为铜片且采用表面镀银工艺与所述功率元器件贴合设置。

7.如权利要求1所述的半导体电路模块，其特征在于，多个所述功率元器件之间、多个所述贴片元器件之间以及所述功率元器件与所述贴片元器件之间通过绑定金属线相互电连接。

8.如权利要求7所述的半导体电路模块，其特征在于，所述绑定金属线为金线、铝线以及铜线中的一种。

9.如权利要求1所述的半导体电路模块，其特征在于，所述第一电路布线层以及所述第二电路布线层均为通过蚀刻形成电路的铜箔层。

10.如权利要求1所述的半导体电路模块，其特征在于，所述封装体通过热传递成型法挤压入模腔的方式覆盖所述第一电路布线层、多个所述贴片元器件、多个所述功率元器件以及第二电路布线层。