CN218632025U - 功率模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种半功率模块。包括:第一基板，包括有孤岛导电区；芯片，设置于所述第一基板上，所述芯片的信号传输端与所述孤岛导电区电性连接；第一导电连接件，包括第一端、第二端以及位于所述第一端与所述第二端之间的连接部；所述第一端与所述孤岛导电区电性连接；所述第二端配置为与外部信号线电性连接；沿所述第一基板的厚度方向，所述连接部的投影至少部分落在所述第一基板的投影的范围内，所述连接部与所述第一基板的表面之间存在隔离区域。本实用新型所提供的半功率模块，具有更好的性能及可靠性。

Description

功率模块

技术领域

本实用新型涉及电路板技术领域，特别是涉及一种功率模块。

背景技术

单/双面散热的塑封功率模块的引出端子通常分布在功率模块相对的边缘，由于引出端子的安装位置相对固定，需要在基板图形面上安排走线将电路信号传递到引出端子。这样，需要在基板的铜面上走线，占用很大一部分铜面面积，影响散热，也影响电性能，例如电感等性能的优化，最终影响整个产品的性能及可靠性。

实用新型内容

有鉴于此，本申请实施例为解决背景技术中存在的至少一个问题而提供一种功率模块。

为达到上述目的，本申请的技术方案是这样实现的：

本申请实施例提供了一种功率模块，包括：

第一基板，其包括表面的导电层；

所述导电层包括孤岛导电区，所述孤岛导电区与周围的导电层电隔离；

芯片，设置于所述第一基板上，所述芯片的信号传输端与所述孤岛导电区电性连接；

第一导电连接件，包括第一端、第二端以及位于所述第一端与所述第二端之间的连接部；所述第一端与所述孤岛导电区电性连接；所述第二端配置为与外部信号线电性连接；沿所述第一基板的厚度方向，所述连接部的投影至少部分落在所述第一基板的投影的范围内，所述连接部与所述第一基板的表面之间存在隔离区域。

可选地，所述芯片通过引线电性连接至所述孤岛导电区。

可选地，所述孤岛导电区电性连接多个芯片。

可选地，所述导电层包括多个所述孤岛导电区。

可选地，所有芯片都通过所述孤岛导电区与外部信号线电性连接。

可选地，所述孤岛导电区不存在折弯。

可选地，所述第一导电连接件为PIN针。

可选地，所述第一导电连接件的连接部的延伸方向垂直于所述第一导电连接件的第一端的延伸方向。

可选地，所述第一基板为覆铜陶瓷基板。

可选地，所述功率模块还包括：

第二基板，设置于所述第一基板上；

导电垫块，位于所述第一基板和第二基板之间，且所述第二基板通过所述导电垫块与所述第一基板电性连接。

本申请实施例所提供的一种功率模块，包括:第一基板、芯片和第一导电连接件，所述第一基板包括有孤岛导电区；芯片设置于所述第一基板上，所述芯片的信号传输端与所述孤岛导电区电性连接；所述第一导电连接件包括第一端、第二端以及位于所述第一端与所述第二端之间的连接部；所述第一端与所述孤岛导电区电性连接；所述第二端配置为与外部信号线电性连接；沿所述第一基板的厚度方向，所述连接部的投影至少部分落在所述第一基板的投影的范围内，所述连接部与所述第一基板的表面之间存在隔离区域。其中，所述芯片的信号传输端通过所述孤岛导电区电性连接到所述第一导电连接件，不需要在基板的铜面上走线，降低了对散热及电性能优化的影响，提高了产品的性能及可靠性。如此，本申请实施例提供的功率模块，具有更好的性能及可靠性。

本申请附加的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，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请实施例提供的功率模块的示意图；

图2为图1中A处的侧视的放大示意图；

图3为本申请实施例提供的功率模块中的第二基板的示意图。

附图标记说明：

10、第一基板；11、孤岛导电区；12、焊盘；20、芯片；30、第一导电连接件；31、隔离区域；40、导电垫块；50、第二基板。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本申请公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本申请的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本申请，而不应被这里阐述的具体实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本申请，并且能够将本申请公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本申请更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本申请可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其它的例子中，为了避免与本申请发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述；即，这里不描述实际实施例的全部特征，不详细描述公知的功能和结构。

在附图中，为了清楚，层、区、元件的尺寸以及其相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。

应当明白，当元件或层被称为“在……上”、“与……相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在……上”、“与……直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本申请教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。而当讨论的第二元件、部件、区、层或部分时，并不表明本申请必然存在第一元件、部件、区、层或部分。

空间关系术语例如“在……下”、“在……下面”、“下面的”、“在……之下”、“在……之上”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，然后，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在……下面”和“在……下”可包括上和下两个取向。器件可以另外地取向(旋转90度或其它取向)并且在此使用的空间描述语相应地被解释。

在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本申请的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

为了彻底理解本申请，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本申请的技术方案。本申请的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本申请还可以具有其它实施方式。

针对现有技术中的技术问题，本申请实施例提供了一种功率模块，如图1和图2所示，所述功率模块包括第一基板10、芯片20和第一导电连接件30，其中：

第一基板10包括表面的导电层；所述导电层包括孤岛导电区11，所述孤岛导电区11与周围的导电层电隔离；

所述芯片20设置于所述第一基板10上，所述芯片20的信号传输端与所述孤岛导电区11电性连接；

所述第一导电连接件30，包括第一端、第二端以及位于所述第一端与所述第二端之间的连接部；所述第一端与所述孤岛导电区电性连接；所述第二端配置为与外部信号线电性连接；沿所述第一基板的厚度方向，所述连接部的投影至少部分落在所述第一基板的投影的范围内，所述连接部与所述第一基板的表面之间存在隔离区域31。

示例性地，第一基板10是承载功率模块的元器件的板状物，在一些实施例中，第一基板10可以是覆铜陶瓷基板。能够理解，也可以是其它承载元器件的电路板，例如印制电路板(PCB，Printed Circuit Board)等。

示例性地，芯片20可以是功率模块的主要元器件，一般也是功率模块中功率最大的元器件。芯片20通过传输端与外界电路联系，芯片20的传输端一般包括信号传输端和功率传输端。本实施例中，芯片20的信号传输端与所述孤岛导电区11电性连接，然后再通过述第一导电连接件30与外部信号线电性连接。

示例性地，孤岛导电区，是指在电路板中孤立无连接的导电区，是在形成导电区的过程中产生的。因为电路板的导电区一般使用铜，因此孤岛导电区也叫死铜。孤岛导电区一般是没有使用价值的，有时甚至对电路板产生电磁干扰等不利影响，但是现有的制造工艺下，电路板很难避免产生孤岛导电区。本实施例中，利用孤岛导电区11的具有大面积的导电性能的覆铜区，使其成为芯片20和第一导电连接件30的电性连接中介。既利用了本来没有使用价值的区域，也能解决现有技术中的技术问题。

示例性地，所述第一导电连接件30用于将芯片20的信号传输端与外部信号线电性连接，以便将芯片20的信号输出或输入。所述第一导电连接件30的第一端与孤岛导电区11电性连接，第二端与外部信号线电性连接，无需在基板的铜面上走线。其中，所述第一导电连接件30的连接部与所述第一基板的表面之间存在隔离区域31。所述隔离区域31内可以有空气或其它介质材料。即第一导电连接件30悬空于第一基板10上或被其它介质材料隔开于所述第一基板10。这样，就降低了对第一基板及第一基板上元器件散热及电性能优化的影响，提高了产品的性能及可靠性。因此，本申请实施例提供的功率模块，具有更好的性能及可靠性。能够理解，本实施例介绍的功率模块及示出的附图可以是某一种功率模块的一部分，对功率模块的其它部分可能不作或者仅做简要介绍。

在一些实施例中，所述芯片20通过引线电性连接至所述孤岛导电区11。示例性地，所述芯片可以通过其自身的引线电性连接至所述孤岛导电区。例如对于某些类型的芯片，可以通过芯片20的栅极(gate)、芯片20的内部管脚(pad)等承载小电流的信号极与所述孤岛导电区11电性连接，连接的方式可以是焊接；或通过连接件电性连接，例如芯片20电性连接至连接件，然后连接件再焊接至所述孤岛导电区11。

在一些实施例中，所述孤岛导电区11电性连接多个芯片。示例性地，所述孤岛导电区11可以有足够多的导电区域，可以电性连接多个芯片，进一步减少了基板表面的铜面走线，降低了对散热及电性能优化的影响，提高了产品的性能及可靠性。

在一些实施例中，所述导电层包括多个所述孤岛导电区。这样，可以进一步地增加可电性连接到孤岛导电区的芯片的数量。进一步地，孤岛导电区除了用于电性连接芯片的信号传输端，也可以用于电性连接芯片20的功率传输端。同所述芯片20的信号传输端，所述芯片20的功率传输端也存在走线占用基板铜面，影响散热和影响电性能的问题。因此可以通过孤岛导电区和第一导电连接件引出，也能起到降低对散热及电性能优化的影响。

在一些实施例中，所有芯片都通过所述孤岛导电区与外部信号线电性连接。这样，使得所有的芯片都不使用基板表面的铜面走线，更进一步地降低了对散热及电性能优化的影响，提高了产品的性能及可靠性。

在一些实施例中，所述孤岛导电区不存在折弯。这样，不会增加布线导致的铜刻蚀面积，优化了基板的散热及电性能。

在一些实施例中，所述第一导电连接件30可以是PIN针。PIN针是连接器中用来完成电信号的导电传输的一种金属部件。PIN针的材料一般为“碳化钨”，也就是硬质合金，硬质合金具有很高的硬度、强度、耐磨性和耐腐蚀性。PIN针属于高精密的产品，公差要求是±0.005mm～±0.030mm，并且PIN针是比较通用的标准化产品。因此第一导电连接件30采用PIN针，不仅能实现芯片20的信号传输，而且性能稳定、可靠，成本还不高。

在一些实施例中，所述孤岛导电区11可以设置有用于电性连接所述第一导电连接件30的焊接区域，所述焊接区域至少部分位于所述孤岛导电区；所述第一导电连接件30的第一端的端部焊接至所述焊接区域。

示例性地，所述焊接区域可以是焊盘12。通过焊盘12，可以使所述第一导电连接件30更牢固的焊接在所述孤岛导电区11，而且也能建立良好的电性连接。

在一些实施例中，如图2所示，所述第一导电连接件的连接部的延伸方向可以垂直于所述第一导电连接件的第一端的延伸方向。示例性地，所述第一导电连接件可以是垂直折弯件，第一端和第二端分别在垂直折弯件的两个直角边上。在一些实施例中，第一端所在的直角边的长度较短，第二端所在的直角边的长度较长，第二端所在的直角边包括所述连接部。

示例性地，由于第一导电连接件30一般是圆柱形状，例如可以是PIN针，这样通过将所述第一导电连接件30的第一端的端部焊接至所述焊接区域，相比圆周面等圆弧形部位，端部的平面连接更牢固。所述第一导电件的第二端一般根据功率模块外的其它电路的连接需求，需要在第一基板的长度或宽度方向延伸至第一基板外，因此选择将导电连接件设置为折弯件。示例性地，由于第一端的端部焊接至所述焊接区域，因此第一端所在的直角边垂直于所述第一基板的平面，所述第二端所在的直角边平行于所述第一基板10的平面。

在一些实施例中，如图3所示，所述功率模块还可以包括：

第二基板50，设置于所述第一基板10上；

导电垫块40，位于所述第一基板10和第二基板50之间，且所述第二基板50通过所述导电垫块40与所述第一基板10电性连接。示例性地，导电垫块40高度高于第一导电连接件30的高度，这样，第一导电连接件和第二基板50之间不会有干涉，避免导致短路或其它风险。这里的高度是指在垂直于第一基板10的方向上的长度。示例性地，包括第二基板50的功率模块可以是双面散热功率模块。这样，功率模块的电子元器件可以分布在两块基板上，改善了散热条件。通过垫块既可以有效的建立两块基板之间的电性连接，也能给两块基板之间隔开一定距离，提供一定的散热空间。

在一些实施例中，所述第二基板50与所述导电垫块40可以通过焊料焊接在一起。通过焊料焊接可以简化导电垫块40和所述第二基板50的材料设置要求，具有焊接可靠、成本低的特点。

在一些实施例中，所述功率模块还可以包括：

绝缘保护胶，固结在所述第一基板10上，包覆所述第一基板10及设置在所述第一基板10上的元器件。

示例性地，绝缘保护胶用于隔绝第一基板10及第一基板10上的元器件与空气的接触，减少氧化反应等，能增加第一基板10及第一基板10上元器件的使用寿命。在一些实施例中，所述绝缘保护胶可以是环氧树脂胶。具体实施时，可以将功率模块放入模具中，将液体的环氧树脂胶浇入模具，等环氧树脂胶固化后，环氧树脂胶将第一基板10及第一基板10上的元器件包裹。注意，所述绝缘保护胶仅包裹一部分第一导电连接件30和一部分第二导电连接件，第一导电连接件30和第二导电连接件的另一部分需要与外部电路连接。

在一些实施例中，所述功率模块还可以包括：

封装外壳，容置所述第一基板10及设置在所述第一基板10上的元器件，所述封装外壳包括有容纳所述第一基板10及设置在所述第一基板10上的元器件的容纳腔。

示例性地，所述封装外壳用于将功率模块罩住，也便于安装在相关设备上。所述功率模块的输入输出均通过所述封装外壳引出。所述第一导电连接件30和所述第二导电连接件可以穿过所述封装外壳对外引出，也可以电性连接在封装外壳的导电件上，由封装外壳的导电件引出。

应当理解，以上实施例均为示例性的，不用于包含权利要求所包含的所有可能的实施方式。在不脱离本公开的范围的情况下，还可以在以上实施例的基础上做出各种变形和改变。同样的，也可以对以上实施例的各个技术特征进行任意组合，以形成可能没有被明确描述的本实用新型的另外的实施例。因此，上述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，不对本实用新型专利的保护范围进行限制。

Claims (10)

1.一种功率模块，其特征在于，包括：

第一基板，其包括表面的导电层；

所述导电层包括孤岛导电区，所述孤岛导电区与周围的导电层电隔离；

芯片，设置于所述第一基板上，所述芯片的信号传输端与所述孤岛导电区电性连接；

第一导电连接件，包括第一端、第二端以及位于所述第一端与所述第二端之间的连接部；所述第一端与所述孤岛导电区电性连接；所述第二端配置为与外部信号线电性连接；沿所述第一基板的厚度方向，所述连接部的投影至少部分落在所述第一基板的投影的范围内，所述连接部与所述第一基板的表面之间存在隔离区域。

2.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述芯片通过引线电性连接至所述孤岛导电区。

3.根据权利要求2所述的功率模块，其特征在于，所述孤岛导电区电性连接多个芯片。

4.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述导电层包括多个所述孤岛导电区。

5.根据权利要求3或4所述的功率模块，其特征在于，所有芯片都通过所述孤岛导电区与外部信号线电性连接。

6.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述孤岛导电区不存在折弯。

7.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述第一导电连接件为PIN针。

8.根据权利要求7所述的功率模块，其特征在于，所述第一导电连接件的连接部的延伸方向垂直于所述第一导电连接件的第一端的延伸方向。

9.根据权利要求1-4中任意一项所述的功率模块，其特征在于，所述第一基板为覆铜陶瓷基板。

10.根据权利要求1-4中任意一项所述的功率模块，其特征在于，所述功率模块还包括：

第二基板，设置于所述第一基板上；

导电垫块，位于所述第一基板和第二基板之间，且所述第二基板通过所述导电垫块与所述第一基板电性连接。

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