CN219759566U - 绝缘基板及功率器件 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种绝缘基板及功率器件，绝缘基板包括基板本体和涂层部，涂层部包含由上至下层叠设置的阻焊剂层、电路层、绝缘介质层，涂层部呈阶梯状设置，基板本体与涂层部层叠设置，且位于涂层部的下方，基板本体朝向绝缘介质层的一侧和/或背向绝缘介质层的一侧的至少部分侧方边缘形成有配合斜面。从而在封装材料灌封时，通过斜面设计增大封装材料与绝缘基板的接触面积，从而增强封装材料与绝缘基板的附着力，增强封装部和绝缘基板的连接效果，从而增强防护能力，并且由于配合斜面本身具有一定的斜度，因而能够降低封装以后结构分层的风险。

Description

绝缘基板及功率器件

技术领域

本实用新型涉及电子器件技术领域，特别涉及绝缘基板及功率器件。

背景技术

功率器件是工业电机驱动系统的关键器件，对电机驱动成本和可靠性影响较重，因此对于其封装防护的要求较高，常见的功率器件一般采用敷铜陶瓷绝缘基板，通过硅凝胶灌封或环氧材料压铸工艺进行封装，但是这种结构形式存在封装后结构分层的风险，即基板和塑封层之间出现间隙，尤其在高污染的应用环境中，外部湿气能够从缝隙进入器件内部，进而导致功率器件失效。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提出一种绝缘基板及功率器件，旨在提升绝缘基板与封装部材料的附着力，增强绝缘基板的结构防护能力，避免封装后结构分层。

为实现上述目的，本实用新型提出一种绝缘基板，包括基板本体和涂层部，其中，

所述涂层部，包含由上至下层叠设置的阻焊剂层、电路层、绝缘介质层，所述涂层部呈阶梯状设置；

所述基板本体，与所述涂层部层叠设置，且位于所述涂层部的下方，所述基板本体朝向所述绝缘介质层的一侧和/或背向所述绝缘介质层的一侧的至少部分侧方边缘形成有配合斜面。

可选地，所述基板本体朝向所述绝缘介质层一侧的配合斜面和背向所述绝缘介质层一侧的配合斜面自所述基板本体的中心向边缘的方向相向延伸。

可选地，所述涂层部还包括：

第一结构部，包括所述阻焊剂层、所述电路层和所述绝缘介质层；以及，

第二结构部，包括所述阻焊剂层、所述电路层和所述绝缘介质层，所述第二结构部设于所述第一结构部的至少一侧；

其中，所述第二结构部与所述第一结构部相对的一侧和/或所述第二结构背向所述第一结构部的一侧呈台阶设置。

可选地，所述第二结构部中，所述阻焊剂层、所述电路层和所述绝缘介质层的宽度递增设置。

可选地，所述第二结构部与所述第一结构部间隔以形成预留间隙，所述预留间隙的宽度呈由下至上逐渐增大设置。

可选地，所述基板本体的上表面开设有凹槽，所述凹槽设于所述第二结构部与所述第一结构部之间和/或所述第二结构部远离所述第一结构部的一侧。

可选地，所述凹槽呈条形设置。

可选地，所述基板本体在周向的至少一个侧面开设有弧形沟槽，所述弧形沟槽的内侧设有用于供螺钉穿过的固定孔。

可选地，所述绝缘介质层和/或所述阻焊剂层的表面通过喷砂工艺处理。

本实用新型还提出一种功率器件，包括：

上述的绝缘基板；以及，

封装部，封装在所述绝缘基板的外部，且覆盖所述配合斜面。

本实用新型的技术方案中，封装材料灌封在所述绝缘基板的外部起到封装防护的功能，通过在基板本体的侧方边缘形成有配合斜面，并且将所述涂层部设置呈阶梯状，从而在封装材料灌封时，通过斜面设计和阶梯外形增大封装材料与所述绝缘基板的接触面积，从而增强封装材料与所述绝缘基板的附着力，增强所述绝缘基板的连接效果，从而增强防护能力，并且由于所述配合斜面本身具有一定的斜度，因而能够降低封装以后结构分层的风险。

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为本实用新型提供的功率器件一实施例的示意图；

图2为图1中绝缘基板的示意图；

图3为图2中沿A-A的剖视示意图；

图4为图3中第一结构部的剖视示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				1000	功率器件	14	基板本体
100	绝缘基板	141	凹槽
				1a	配合斜面	15	第一结构部
11	绝缘介质层	16	第二结构部
				12	电路层	17	弧形槽
13	阻焊剂层	200	封装部

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，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态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。

功率器件是工业电机驱动系统的关键器件，对电机驱动成本和可靠性影响较重，因此对于其封装防护的要求较高，常见的功率器件一般采用敷铜陶瓷绝缘基板，通过硅凝胶灌封或环氧材料压铸工艺进行封装，但是这种结构形式存在封装后结构分层的风险，即基板和塑封层之间出现间隙，尤其在高污染的应用环境中，外部湿气能够从缝隙进入器件内部，进而导致功率器件失效。

例如，目前工业电机驱动220V～690V电压等级的功率驱动系统，中型功率的电机驱动系统的IGBT一般较为经济的方案有以下几种，第一种是采用标准模块封装，例如不同封装形态的集成PIM、pack系列或半桥拓扑Econodual TM3/62mm的IGBT模块，欧系和日系不同厂商模块可能会根据各家芯片和封装技术开发不同的模块结构，包括塑封压铸模和传统硅凝胶灌封的功率器件；第二种是日系和台系客户更高集成度的模块定制方案，例如将电流采样和驱动等集成到功率模块；第三种是传统标准的分立器件插件封装，例如TO-247，TO-220等插件封装，通过陶瓷基片，铝基板或者导热绝缘膜等材料和工艺实现同样的模块效果。

鉴于此，本实用新型提供一种功率器件，旨在提升绝缘基板与封装部材料的附着力，增强功率器件的结构防护能力，避免封装后结构分层。图1至图3为本实用新型提供的功率器件的实施例。

请参照图1至图4，绝缘基板100包括基板本体14和涂层部，其中，所述涂层部包含由上至下层叠设置的阻焊剂层13、电路层12、绝缘介质层11，所述涂层部呈阶梯状设置，所述基板本体14与所述涂层部层叠设置，且位于所述涂层部的下方，所述基板本体14朝向所述绝缘介质层11的一侧和/或背向所述绝缘介质层11的一侧的至少部分侧方边缘形成有配合斜面1a。

本实用新型的技术方案中，封装材料灌封在所述绝缘基板100的外部起到封装防护的功能，通过在基板本体14的侧方边缘形成有配合斜面1a，并且将所述涂层部设置呈阶梯状，从而在封装材料灌封时，通过斜面设计和阶梯外形增大封装材料与所述绝缘基板100的接触面积，从而增强封装材料与所述绝缘基板100的附着力，增强所述绝缘基板100的连接效果，进而增强防护能力，并且由于所述配合斜面1a本身具有一定的斜度，因而能够降低封装以后结构分层的风险。

可以理解的是，可以仅在所述基板本体14的一侧的侧方边缘的布局形成所述配合斜面1a，也可以沿着所述基板本体14的一侧的周圈设置，也可以对应设置在所述基板本体14的两侧，具体的可以根据实际情况确定，本说明书实施例对此不做限制。

在本实施例中，所述绝缘基板100可以包括四个层结构，沿下至上的方向，第一层为基板本体14，用于散热和机械支撑等作用，本实用新型对所述基板本体14的材质不做限定，优选所述基板本体14的材质包括金属，包括而不限于铝基板、铜基板等，第二层为绝缘介质层11，主要起到绝缘、散热和机械粘结等作用，第三层为电路层12，一般为金属材质，例如铜箔，主要起到电路电气连接作用，第四层为阻焊剂层13，例如常规材料绿油，用于保护金属电路层12，降低焊接过程问题。当然可以理解的是，在一些实施例中绝缘基板100还可以包含更多或者更少层的结构，具体的可以根据实际情况确定，本说明书实施例对此不做限制。

在一些实施例中，第二层和第四层可以通过喷砂工艺或者其他的技术手段增强金属表面积，本实施例中，所述绝缘介质层11和/或所述阻焊剂层13的表面通过喷砂工艺处理，从而对应增强金属表面积，进而可以进一步增强环氧塑封材料与绝缘基板的附着力，增强防护能力_。

在本实施例中，如图3所示，上方指的是基板本体14指向绝缘介质层11的方向。

以所述基板本体14朝向所述绝缘介质层11作为第一侧面，所述基板本体14背向所述绝缘介质层11的侧面作为第二侧面，在一个实施例中，可以仅在所述第一侧面或者所述第二侧面设置配合斜面1a，当所述配合斜面1a设置在所述第一侧面，其延伸方向可以为沿着所述基板本体14的中心向边缘逐渐朝所述第二侧面倾斜，其延伸方向也可以为沿着所述基板本体14的中心向边缘逐渐背向所述第二侧面倾斜，本实用新型不限定所述配合斜面1a的倾斜方向，可以为单一倾斜方向，也可以设置成具有倾斜角度递增或者递减的多个彼此相连的斜面段，两种设置形式均能够起到增大与环氧树脂的接触面积、避免封装以后结构分层的效果。

请参照图3，在另一个实施例中，所述第一侧面和所述第二侧面的侧方边缘均设有配合斜面1a，自所述基板本体14中心向边缘的方向，两个所述配合斜面1a相向延伸。即两个所述配合斜面1a的倾斜方向相反，使得所述基板本体14的边缘位置的截面呈锥形或者梯形设置，从而提供不同朝向的附着力，与环氧树脂的粘结效果更好。可以理解的是，该实施例中，两个所述配合斜面1a的倾斜角度可以相同也可以不同。

在其他实施例中，也可以在所述第一侧面和所述第二侧面上设置倾斜方向、倾斜角度均相同的两个配合斜面1a；或者倾斜方向相同、倾斜角度不同的两个配合斜面1a，本实用新型不做详细说明。

为了进一步增大封装材料与所述绝缘基板100的附着力，请再次参照图3至图4，在一个实施例中，所述涂层部可以包括第一结构部15和第二结构部16，所述第一结构部15和所述第二结构部16可以设于所述基板本体上，所述第二结构部16可以设于所述第一结构部15的至少一侧，在此结构基础上，所述基板本体14的边缘设置所述配合斜面1a，所述第一结构部15和所述第二结构部16对应处于第一侧面或者第二侧面。

其中，所述第一结构部15和所述第二结构部16均可以包括所述阻焊剂层13、所述电路层12和所述绝缘介质层11，将所述基板本体14上对应设置的各层结构划分呈第一结构部15和第二结构部16，可以理解的是，所述第一结构部15位对应所述绝缘基板100的有效面积区域，主要作为功率拓扑及开关管的有效载体区域，起到绝缘、散热和电气连接等作用，可以处在所述基板本体14的中部位置，也可以置于所述基板本体14的侧方位置，本说明书实施例对此不做限制。

在本实施例中，所述第二结构部16与所述第一结构部15相对的一侧和/或所述第二结构16背向所述第一结构部15的一侧呈台阶设置，从而对应所述涂层部的阶梯状，并且，所述第二结构部16的侧方设置或者环绕设置可以保证所述绝缘基板100周向的封装密封牢固。

基于所述第一结构部15和所述第二结构部16的配合，在一个实施例中，所述第二结构部16与所述第一结构部15间隔设置，从而形成一个空间，这个空间能够供封装材料填充，在灌注过程中，环氧树脂在灌封时能够流入这个空间内，从而起到增大环氧材料与所述绝缘基板100的附着力的效果。

在一个实施例中，所述第二结构部16中，所述阻焊剂层13、所述电路层12和所述绝缘介质层11的宽度递增设置，具体为由上至下逐渐增大设置。由于各层结构的尺寸差异，从而能够通过造型差异实现相应的结构特征。当然可以理解的是，在一些实施例中也可以为由下至上逐渐增大设置，或者，也可以中间一层的宽度设置略大于第一层和第三层结构，具体的可以根据实际情况设置，本说明书实施例对此不作限定。

例如，当各层结构均为框形设置，且所述第二结构部16中的各层结构均与所述第一结构部15之间形成空隙，且在所述第一结构部15的侧方均具有空隙，这些空隙首尾相连共同限定出一个环形的槽道。槽道内用于填充封装材料。

更进一步的，在一个实施例中，可以仅使得所述第二结构部16朝向所述第一结构部15的一侧呈台阶设置。另一侧可以呈平齐设置，此时保证第二结构部16和第一结构部15之间呈阶梯状的空隙，可以供环氧树脂填充，能够更好的增强环氧材料与所述绝缘基板100的附着力，增强防护隔离作用。

基于所述第一结构部15和所述第二结构部16的配合，在另一个实施例中，仅使得所述第二结构部16背向所述第一结构部15的一侧呈台阶设置。该实施例中，通过外侧的台阶设置增大与环氧材料的接触面积，可以设置各阶梯的尺寸一致也可以设置各阶梯的尺寸不一致，根据实际的产品尺寸和设计需要达到的附着效果进行具体设置。

可以理解的是，在说明书的实施例中，所述电路层12可以和所述绝缘介质层11的中心对应，从而在基于各层结构宽度尺寸变化的情况下，在所述第二结构部16相对的两侧均形成台阶结构，即本实施例中，环氧树脂能够同时填充在一侧台阶与第一结构部15形成的间隙内，也能够紧密覆盖在另一侧台阶的外部，具有更好的附着效果。

在本实施例的方案中，所述第二结构部16与所述第一结构部15间隔以形成预留间隙，所述预留间隙的宽度呈由下至上逐渐增大设置，可以理解的是，预留间隙可以呈现出一个规则的锥形结构，也可以由于第一结构部15的台阶设置而呈现出阶梯状，本实用新型对此不做限制。

可以理解的是，在其他实施例中，所述阻焊剂层13、所述电路层12和所述绝缘介质层11的宽度可以设置为互不相同，各层结构与第一结构部15之间都可以形成间隙，由于宽度尺寸的设置不同，使得多个间隙的宽度至少部分不相同，从而得到异形的预留间隙。

可以理解的是，对应的所述第一结构部15的边缘可以为规则形状也可以为不规则形状，例如所述第一结构部15中各层结构的边缘平齐设置或者错落设置，本实用新型对此不做限制。

需要说明的是，绝缘介质层11和阻焊剂层13可以通过喷砂工艺或者其他的技术手段增强金属表面积，进一步增强环氧树脂与所述基板本体14的附着力，增强防护能力。

在一些实施例中，所述基板本体14的上表面可以开设有凹槽141，所述凹槽141设于所述第二结构部16与所述第一结构部15之间和/或所述第二结构部16远离所述第一结构部15的一侧。在环氧注塑过程中材料填充在所述凹槽141内将形成特殊隔离带，进一步增强环氧材料与基板本体14的附着力，增强防护的能力。

在本实施例中，所述凹槽141可以呈条形设置，在另一些实施例中所述凹槽141也可以是弧形、波浪形等其他结构形式，本说明书实施例对此不作限定。可以理解的是，本实用新型对所述凹槽141的数量不做限制，在所述第一结构部15和所述第二结构部16之间形成的环形的槽道16内，可以仅在所述第一结构部15的一侧设置一个所述凹槽141，也可以对应在所述第一结构部15周向的多个侧面设置多个所述凹槽141，各所述凹槽141互不连通。当设置多个凹槽141时，各所述凹槽141可以分别处在不同的方位上，从而在所述第一结构部15的侧方呈错位设置。

在又一个实施例中，所述凹槽141可以设置多个，环绕在所述第一结构部15的侧方，彼此连通呈椭圆形或者长方形设置。

请再次参照图2，所述基板本体14在周向的至少一个侧面开设有弧形沟槽17，所述弧形沟槽17的内侧设有用于供螺钉穿过的固定孔，封装材料能够覆盖所述弧形沟槽17的内壁设置。该所述固定孔是为了对应封装后安装螺钉，使得在绝缘基板100被封装得到功率器件1000以后，通过螺钉将锁付在散热器等结构的过程中缓解装配应力对功率器件1000的影响，同时在环氧注塑过程中材料填充在所述弧形沟槽17后将形成特殊隔离带，也可以用于增强防护能力。本实施例中，所述绝缘基板100在周向的其中两个相对的侧面均设置所述弧形沟槽17，此时两个所述弧形沟槽17的朝向相反。

可以理解的是，本实用新型提出的几种增强封装材料附着力的结构：配合斜面1a、预留间隙、第二结构部16背向所述第一结构部15的侧面呈台阶设置、凹槽141、弧形槽17，可以单独设置，也可以根据对不同使用工况和不同附着力的需求进行组合叠加设置。

本实用新型还提供一种功率器件1000，包括上述的绝缘基板100，所述功率器件1000包括上述的绝缘基板100的全部技术特征，因此，也具有上述全部技术特征带来的技术效果，此处不再一一赘述。

具体的，请再次参照图1，所述功率器件1000还可以包括封装部200，所述封装部200封装在所述绝缘基板100的外部，且覆盖所述配合斜面1a。封装材料灌封在所述绝缘基板100的外部从而在固化形成所述封装部200，起到封装防护的功能，需要说明的是，本实用新型不限制所述封装部200的具体材质，可以采用硅凝胶或环氧树脂等材料，也可以采用其他适合封装的材料，在此不做限定，以下以封装材料为环氧树脂为例进行相应结构的效果说明。

本实用新型的技术方案提出的功率器件1000，可以用于工业电机驱动220V～690V电压等级的功率驱动系统，通过提升绝缘基板100与封装材料的附着力，增强功率器件1000的结构防护能力，可以提升功率器件1000在高污染、腐蚀性环境等情况下的防护能力和可靠性。

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)

1.一种绝缘基板，其特征在于，包括基板本体和涂层部，其中，

所述涂层部，包含由上至下层叠设置的阻焊剂层、电路层、绝缘介质层，所述涂层部呈阶梯状设置；

所述基板本体，与所述涂层部层叠设置，且位于所述涂层部的下方，所述基板本体朝向所述绝缘介质层的一侧和/或背向所述绝缘介质层的一侧的至少部分侧方边缘形成有配合斜面。

2.如权利要求1所述的绝缘基板，其特征在于，所述基板本体朝向所述绝缘介质层一侧的配合斜面和背向所述绝缘介质层一侧的配合斜面自所述基板本体的中心向边缘的方向相向延伸。

3.如权利要求1所述的绝缘基板，其特征在于，所述涂层部包括：

第一结构部，包括所述阻焊剂层、所述电路层和所述绝缘介质层；以及，

第二结构部，包括所述阻焊剂层、所述电路层和所述绝缘介质层，所述第二结构部设于所述第一结构部的至少一侧；

其中，所述第二结构部与所述第一结构部相对的一侧和/或所述第二结构背向所述第一结构部的一侧呈台阶设置。

4.如权利要求3所述的绝缘基板，其特征在于，所述第二结构部中，所述阻焊剂层、所述电路层和所述绝缘介质层的宽度递增设置。

5.如权利要求3或4所述的绝缘基板，其特征在于，所述第二结构部与所述第一结构部间隔以形成预留间隙，所述预留间隙的宽度呈由下至上逐渐增大设置。

6.如权利要求3所述的绝缘基板，其特征在于，所述基板本体的上表面开设有凹槽，所述凹槽设于所述第二结构部与所述第一结构部之间和/或所述第二结构部远离所述第一结构部的一侧。

7.如权利要求6所述的绝缘基板，其特征在于，所述凹槽呈条形设置。

8.如权利要求1所述的绝缘基板，其特征在于，所述基板本体在周向的至少一个侧面开设有弧形沟槽，所述弧形沟槽的内侧设有用于供螺钉穿过的固定孔。

9.如权利要求1所述的绝缘基板，其特征在于，所述绝缘介质层和/或所述阻焊剂层的表面通过喷砂工艺处理。

10.一种功率器件，其特征在于，包括：

如权利要求1至9任意一项所述的绝缘基板；以及，

封装部，封装在所述绝缘基板的外部，且覆盖所述配合斜面。