CN219842981U - 功率模块和电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种功率模块和电子设备，功率模块包括：基板；芯片，所述芯片设置于所述容纳空间内且设置于所述基板上；检流电阻，所述检流电阻设置于所述容纳空间内且设置于所述基板上，所述检流电阻和所述芯片间隔设置且和所述芯片电连接；多个端子，多个所述端子和所述检流电阻电连接且穿设所述壳体的顶面。将检流电阻集成于功率模块内部，通过引出端子，配合功率模块外部电路，实现对功率模块输出电流的检测，可以方便检流电阻的散热以及减小功率模块及驱动电路的整体体积。

Description

功率模块和电子设备

技术领域

本实用新型涉及功率模块技术领域，尤其是涉及一种功率模块和电子设备。

背景技术

相关技术中，在DBC上引出额外的端子，再由引脚与额外端子连接，引脚将电信号输出到模块外部的检流电阻，完成电流信号的检测。这种设计使得功率模块在应用中复杂度变高，外置的检流电阻一般直接焊接在PCB板上，散热能力不足，并且容易受周围电路的电磁干扰，进而影响电流信号的采集精度。

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，本实用新型提出了一种功率模块，将检流电阻集成于功率模块内部，通过引出端子，配合功率模块外部电路，实现对功率模块输出电流的检测，可以方便检流电阻的散热以及减小功率模块及驱动电路的整体体积。

本实用新型还提出了一种电子设备。

根据本实用新型第一方面实施例的功率模块，包括：基板；芯片，所述芯片设置于所述容纳空间内且设置于所述基板上；检流电阻，所述检流电阻设置于所述容纳空间内且设置于所述基板上，所述检流电阻和所述芯片间隔设置且和所述芯片电连接；多个端子，多个所述端子和所述检流电阻电连接且穿设所述壳体的顶面。

根据本实用新型实施例的功率模块，将检流电阻集成于功率模块内部，通过引出端子，配合功率模块外部电路，实现对功率模块输出电流的检测，一方面可以方便检流电阻的散热，另一方面能够减小功率模块及驱动电路的整体体积。

根据本实用新型的一些实施例，所述基板包括叠层的内覆铜层、陶瓷层和外覆铜层，所述芯片和所述检流电阻设置于所述内覆铜层，且所述引脚和所述端子均与所述内覆铜层连接。

根据本实用新型的一些实施例，所述内覆铜层包括：第一铜层、第二铜层和第三铜层，所述第一铜层、所述第二铜层和所述第三铜层在所述陶瓷层上间隔设置，所述检流电阻的两端分别与所述第一铜层以及所述第二铜层电连接，所述芯片设置于所述第三铜层。

根据本实用新型的一些实施例，所述功率模块还包括：壳体和多个引脚，多个所述引脚在所述壳体的靠近所述芯片的一侧引出且和所述芯片电连接，所述基板的一侧相对所述壳体漏出，以形成散热面。

根据本实用新型的一些实施例，所述芯片包括：功率芯片和续流二极管，所述功率芯片与所述续流二极管电连接且与所述检流电阻电连接；以及，所述引脚包括：功率引脚和控制引脚，所述功率引脚和所述控制引脚设置于所述壳体的相对的两个侧面，所述功率引脚与所述功率芯片连接，所述控制引脚与所述续流二极管连接。

根据本实用新型的一些实施例，所述功率模块还包括：第一导电件，所述第一导电件电连接在所述驱动芯片和所述功率芯片之间；以及，所述功率模块还包括：第二导电件，所述第二导电件电连接在所述检流电阻和所述功率芯片之间。

根据本实用新型的一些实施例，所述检流电阻、所述功率芯片和所述续流二极管均为多个，多个所述检流电阻、多个所述功率芯片和多个所述续流二极管之间一一对应。

根据本实用新型的一些实施例，所述基板和所述壳体之间设置有绝缘层，所述绝缘层覆盖在所述芯片、所述检流电阻和所述基板上。

根据本实用新型的一些实施例，所述端子包括：第一柱体和第二柱体，所述第一柱体设置于所述第二柱体和所述基板之间，且和所述基板固定连接，所述第二柱体穿设所述壳体的顶面，所述第一柱体的直径大于所述第二柱体的直径。

根据本实用新型第二方面实施例电子设备，包括：控制器所述功率模块，所述功率模块与所述控制器电连接。

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是根据本实用新型实施例的功率模块的结构示意图；

图2是根据本实用新型实施例的功率模块的剖视图；

图3是根据本实用新型实施例的功率模块的俯视图；

图4是根据本实用新型实施例的基板的剖视图；

图5是根据本实用新型实施例功率模块应用原理图。

附图标记：

100、功率模块；1、基板；2、第一铜层；3、检流电阻；4、第二导电件；5、端子；51、第一柱体；52、第二柱体；6、第二铜层；7、功率芯片；8、续流二极管；9、第三铜层；10、内覆铜层；11、陶瓷层；12、外覆铜层；13、壳体；14、穿孔；15、绝缘层。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，参考附图描述的实施例是示例性的，下面详细描述本实用新型的实施例。

下面参考图1-图5描述根据本实用新型实施例的功率模块100，本实用新型还提出了一种具有上述功率模块100的电子设备。

本实用新型实施例的功率模块100包括：壳体13、基板1、芯片和多个引脚，基板1设置于壳体13的一侧，基板1和壳体13形成容纳空间，芯片设置于容纳空间内且设置于基板1上，多个引脚在壳体13的靠近芯片的一侧引出，并且多个引脚和芯片电连接。如此，引脚在壳体13的靠近芯片的一侧引出，以便于引脚与芯片电连接。其中，芯片可以为多个，对应地，引脚可以为多个，多个引脚与多个芯片一一对应连接。

并且，壳体13设置在基板1的一侧，即，壳体13可以与基板1之间形成容纳空间，这样可以起到保护芯片和引脚的作用。

进一步地，功率模块100还包括：检流电阻3和多个端子5，检流电阻3设置于容纳空间内，并且检流电阻3设置于基板1上，检流电阻3和芯片间隔设置，并且检流电阻3和芯片电连接，多个端子5和检流电阻3电连接且穿设壳体13的顶面。也就是说，在壳体13和基板1之间还设置有检流电阻3，并且检流电阻3和芯片电连接。如此，将检流电阻3设置在功率模块100上，一方面可以提升功率模块100的集成度，另一方面可以通过壳体13来保护减六电阻。

此外，功率模块100上具有散热优势，能够降低温度提升导致的检流电阻3精度的漂移。更进一步的，在不改变功率模块100原有封装结构及封装的前提下，将检流电阻3集成至功率模块100内部，能够减小功率模块100及驱动电路的整体体积，有利于变频器等的小型化设计。

由此，将检流电阻3集成于功率模块100内部，通过引出端子5，配合功率模块100外部电路，实现对功率模块100输出电流的检测，一方面可以方便检流电阻3的散热，另一方面能够减小功率模块100及驱动电路的整体体积。

其中，如图2所示，端子5包括：第一柱体51和第二柱体52，第一柱体51设置于第二柱体52和基板1之间，并且第一柱体51和基板1固定连接，第二柱体52穿设壳体13的顶面，第一柱体51的直径大于第二柱体52的直接。也就是说，端子5由两部分构成，两部分分别为第一柱体51和第二柱体52，其中，第一柱体51与基板1固定连接，即，端子5通过第一柱体51固定在基板1上。以及，第一柱体51的直径大于第二柱体52的直径，这样可以提升第一柱体51和基板1之间的连接强度，并且削减第二柱体52的重量。其中，第一柱体51和第二柱体52均为导电结构件，即，第一柱体51和第二柱体52可以用于将检流电阻3和外部采样电路电连接起来。

进一步地，第二柱体52背离第一柱体51的一侧设置弧面或球面，这样可以方便端子5插接在外部采样电路上。

其中，如图1-图3所示，芯片包括：功率芯片7和续流二极管8，功率芯片7与续流二极管8电连接且与检流电阻3电连接；以及，引脚包括：功率引脚和控制引脚，功率引脚和控制引脚设置于壳体13的相对的两个侧面，功率引脚与功率芯片7连接，控制引脚与续流二极管8连接。如此，功率引脚在壳体13的靠近功率芯片7的一侧引出，以便于功率引脚与功率芯片7电连接，以及，控制引脚在壳体13的靠近续流二极管8的一侧引出，以便于控制引脚与续流二极管8电连接。

并且，功率引脚可以为多个，多个功率引脚与功率芯片7一一对应连接，控制引脚可以为多个，多个控制引脚与续流二极管8一一对应连接。

具体而言，多个功率引脚分布在壳体13的靠近功率芯片7的一条长边间隔设置，充分利用了壳体13的空间，以使多个功率引脚从同一侧引出壳体13。控制引脚在与设置功率引脚相对的一条长边引出壳体13。多个控制引脚沿壳体13的另一条长边间隔设置，功率引脚和控制引脚分别从壳体13相对两侧引出，充分利用了壳体13的空间。

举例而言，控制引脚在功率模块100的外部与外部控制器的电路板连接，功率引脚在功率模块100的外部连接至被驱动件，从而实现功率芯片7与外部电路的电气连接。

以及，功率模块100还包括：第一导电件，第一导电件电连接在驱动芯片和功率芯片7之间。通过在每个续流二极管8与对应的功率芯片7之间通过一个第一导电件连接，在对应的功率芯片7以及续流二极管8之间形成整体的连接结构，使第一导电件可以设置较大的横截面积的形状，功率芯片7和续流二极管8之间的通流能力更强，进而第一导电件发热较低。

以及，功率模块100还包括：第二导电件4，第二导电件4电连接在检流电阻3和功率芯片7之间。通过在检流电阻3与对应的功率芯片7之间通过一个第二导电件4连接，在对应的功率芯片7以及检流电阻3之间形成整体的连接结构，使第二导电件4可以设置较大的横截面积的形状，功率芯片7和检流电阻3之间的通流能力更强，进而第二导电件4发热较低。

其中，第一导电件和第二导电件4可以为同一结构件，即，一条长导电带电连接功率芯片7、续流二极管8和检流电阻3。

例如，第一导电件形成带状的导电带，第一导电件与功率芯片7的焊接更加牢固。且相比铝线的焊接方式，第一导电件的焊接面积较大，无需每个铝线单独焊接，只需单独焊接第一导电件整体即可，减少了焊接次数。

在本发明的一些具体实施例中，第一导电件为铝带。铝带焊接宽度较大，焊接工艺相对简单。并且铝带相比铝线更加可靠，铝带与功率芯片7和续流二极管8接触的表面形成平面，铝带与功率芯片7以及续流二极管8键合更加牢固，铝带将功率芯片7的电极和续流二极管8连接形成回路，不会造成跳点撕裂的问题。

在本发明的另一些实施例中，第一导电件为铝包裹铜芯的导电带，铝包裹铜芯的导电带连接于功率芯片7和续流二极管8。铜芯包裹铝的导电带具有良好的焊接性能，且在铜芯外周面形成致密的氧化膜，提升第一导电件的耐用性。

以及，检流电阻3、功率芯片7和续流二极管8均为多个，多个检流电阻3、多个功率芯片7和多个续流二极管8之间一一对应。也就是说，一个检流电阻3、一个功率芯片7和一个续流二极管8可以构成一组功能元件，即，功率模块100可以由多组功能元件构成，这样可以提升功率模块100的功能。

以及，参照图2所示，壳体13上设置有穿孔14，穿孔14朝向基板1的一侧设置有导向斜面，端子5穿设穿孔14。也就是说，在壳体13上设置有穿孔14，这样使得端子5可以穿过穿孔14，从而使得端子5可以伸出壳体13。以及，穿孔14朝向基板1的一侧设置有导向斜面，这样可以方便端子5穿过穿孔14。

参照图4所示，基板1包括叠层的内覆铜层10、陶瓷层11和外覆铜层12，芯片和检流电阻3设置于内覆铜层10，且引脚和端子5均与内覆铜层10连接，外覆铜层12的一面裸露出壳体13，以形成散热面。如此，内覆铜层10与功率引脚连接，外覆铜层12的一面与壳体13的底面齐平，以形成散热面，从而与散热器相接触，有效提高散热性能。

具体地，基板1可以为覆铜陶瓷板，通过基板1构造成内覆铜层10、陶瓷层11和外覆铜层12的结构，内覆铜层10与功率引脚连接，内覆铜层10的形状可以根据芯片和功率引脚的相对位置更加灵活布置，且基板1整体塑封在壳体13内，功率引脚可以在内覆铜层10的不同位置灵活布置，外覆铜层12的一面露出壳体13形成散热面，可与散热器贴合，使功率芯片7具有较好的散热性能。

在一些实施例中，功率芯片7包含IGBT芯片和FRD芯片，或者将IGBT芯片和FRD芯片集合成一个芯片，使功率芯片7形成RC-IGBT(逆导型绝缘栅双极性晶体管)芯片，减小芯片占用壳体13的面积，RC-IGBT芯片排布整齐，并且无需IGBT芯片和FRD芯片的焊接，进一步简化了焊接操作。

以及，参照图1所示，内覆铜层10包括：第一铜层2、第二铜层6和第三铜层9，第一铜层2、第二铜层6和第三铜层9在陶瓷层11上间隔设置，检流电阻3的两端分别与第一铜层2以及第二铜层6电连接，芯片设置于第三铜层9。也就是说，内覆铜层10由多个子铜层构成，多个子铜层之间相互间隔设置，进而可以避免多个子铜层之间相互短路。

具体地，检流电阻3的两端分别与第一铜层2以及第二铜层6电连接，进一步地，第二导电件4的一端和功率芯片7电连接，并且第二导电件4的另一端和第一铜层2电连接，从而可以将检流电阻3和功率芯片7电连接起来。以及，第一铜层2和第二铜层6上均设置有端子5，从而可以将检流电阻3和外部采样电路电连接起来。

进一步地，功率芯片7和驱动芯片均设置在第三铜层9上。

参照图2所示，基板1和壳体13之间设置有绝缘层15，绝缘层15覆盖在芯片、检流电阻3和基板1上。也就是说，在容纳空间内灌注绝缘材料，从而在基板1和壳体13之间形成绝缘层15，绝缘层15具有绝缘及隔绝灰尘、隔绝水汽的作用。又由于，绝缘层15覆盖在芯片、检流电阻3和基板1上，从而可以通过绝缘层15来保护芯片和检流电阻3。其中，绝缘材质可以为硅凝胶。

其中，在本实用新型的一些具体实施例中，基板1为第一铜框架，功率模块100还包括散热铜板，散热铜板的一面通过绝缘层15与第一铜框架的下表面贴合，散热铜板的另一面裸露出壳体13。

其中，绝缘层15与第一铜框架贴合的边缘超出第一铜框架，绝缘层15的边缘与散热铜板的边缘平齐，绝缘层15在散热铜板和第一铜框架之间起到绝缘作用，例如绝缘层15为绝缘树脂片，功率芯片7工作时产生的热量经过绝缘树脂片传导至散热铜板，绝缘性和导电性均较为优异。

其中，功率模块100内可以设置三组功能元件。具体地，功率模块100内部三组功率芯片7构成三相逆变电路拓扑，18U、18V、18W为三相逆变电路上桥臂功率芯片7，20U、20V、20W为三相逆变电路下桥臂功率芯片7，19U、19V、19W为三相逆变电路输出端检流电阻3，其两端有电压信号输出端子5引出至功率模块100的外部采样电路。功率模块100外部可连接电压信号采样电路以及驱动电路，采样电路采集三相逆变电路输出端检流电阻319U、19V、19W两端的电压信号，将电压信号放大、滤波后，利用欧姆定律换算得到三相逆变电路输出电流值。

下面描述根据本实用新型实施例的电子设备。

根据本实用新型实施例的电子设备，包括根据本实用新型上述实施例的功率模块100和控制器，控制器与功率模块100电连接。

根据本实用新型实施例的电子设备，通过利用根据本实用新型上述实施例的功率模块100，具有通流能力强、连接牢固、焊接效率高等优点。

以及，电子设备还包括：散热器，散热器与功率模块100的散热面贴合。其中，散热器可以为铝件。

根据本实用新型实施例的功率模块100和电子设备的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种功率模块(100)，其特征在于，包括：

壳体(13)；

基板(1)，所述基板(1)和壳体(13)形成容纳空间；

芯片，所述芯片设置于所述容纳空间内且设置于所述基板(1)上；

检流电阻(3)，所述检流电阻(3)设置于所述容纳空间内且设置于所述基板(1)上，所述检流电阻(3)和所述芯片间隔设置且和所述芯片电连接；

多个端子(5)，多个所述端子(5)和所述检流电阻(3)电连接且穿设所述壳体(13)。

2.根据权利要求1所述的功率模块(100)，其特征在于，所述基板(1)包括叠层的内覆铜层(10)、陶瓷层(11)和外覆铜层(12)，所述芯片和所述检流电阻(3)设置于所述内覆铜层(10)，且引脚和所述端子(5)均与所述内覆铜层(10)连接。

3.根据权利要求2所述的功率模块(100)，其特征在于，所述内覆铜层(10)包括：第一铜层(2)、第二铜层(6)和第三铜层(9)，所述第一铜层(2)、所述第二铜层(6)和所述第三铜层(9)在所述陶瓷层(11)上间隔设置，所述检流电阻(3)的两端分别与所述第一铜层(2)以及所述第二铜层(6)电连接，所述芯片设置于所述第三铜层(9)。

4.根据权利要求1所述的功率模块(100)，其特征在于，还包括：多个引脚，多个所述引脚在所述壳体(13)的靠近所述芯片的一侧引出且和所述芯片电连接，所述基板(1)的一侧相对所述壳体(13)漏出，以形成散热面。

5.根据权利要求4所述的功率模块(100)，其特征在于，所述芯片包括：功率芯片(7)和续流二极管(8)，所述功率芯片(7)与所述续流二极管(8)电连接且与所述检流电阻(3)电连接；以及，

所述引脚包括：功率引脚和控制引脚，所述功率引脚和所述控制引脚设置于所述壳体(13)的相对的两个侧面，所述功率引脚与所述功率芯片(7)连接，所述控制引脚与所述续流二极管(8)连接。

6.根据权利要求5所述的功率模块(100)，其特征在于，还包括：第一导电件，所述第一导电件电连接在所述续流二极管(8)和所述功率芯片(7)之间；以及，

所述功率模块(100)还包括：第二导电件，所述第二导电件电连接在所述检流电阻(3)和所述功率芯片(7)之间。

7.根据权利要求5所述的功率模块(100)，其特征在于，所述检流电阻(3)、所述功率芯片(7)和所述续流二极管(8)均为多个，多个所述检流电阻(3)、多个所述功率芯片(7)和多个所述续流二极管(8)之间一一对应。

8.根据权利要求1所述的功率模块(100)，其特征在于，所述基板(1)和所述壳体(13)之间设置有绝缘层(15)，所述绝缘层(15)覆盖在所述芯片、所述检流电阻(3)和所述基板(1)上。

9.根据权利要求1所述的功率模块(100)，其特征在于，所述端子(5)包括：第一柱体(51)和第二柱体(52)，所述第一柱体(51)设置于所述第二柱体(52)和所述基板(1)之间，且和所述基板(1)固定连接，所述第二柱体(52)穿设所述壳体(13)的顶面，所述第一柱体(51)的直径大于所述第二柱体(52)的直径。

10.一种电子设备，其特征在于，包括：

控制器；

权利要求1-9任一项所述的功率模块(100)，所述功率模块(100)与所述控制器电连接。