CN220172111U - 一种功率模块和电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种功率模块和电子设备，属于功率器件技术领域，功率模块包括：绝缘金属基板，绝缘金属基板的第一表面具有金属电路层；功率器件，功率器件底面设置有金属底板，功率器件通过金属底板焊接于金属电路层上，功率器件包括多个直插式引脚和一个贴片式引脚，贴片式引脚为功率发射极引脚，贴片式引脚与金属电路层贴合焊接。本实用新型的功率模块采用的绝缘金属基板应用灵活度高，功率器件焊接在绝缘金属基板上，无需额外结构件进行安装紧固；通过将走功率流的引脚设计为贴片式引脚、将走信号流的引脚设计为直插式引脚，实现功率流走线和信号流走线的分开，解决了功率流和信号流交杂、走线困难、门极驱动信号易被干扰、PCB发热大等问题。

Description

一种功率模块和电子设备

技术领域

本实用新型涉及功率器件技术领域，特别涉及一种功率模块和电子设备。

背景技术

TO-247封装是一种广泛应用于MOSFET、IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管)等功率半导体器件的封装结构。常见的TO-247封装功率单管集成为功率模组主要有两种方式：一是利用绝缘导热垫片或绝缘导热膜及相关结构件将功率单管固定到散热器上，功率单管的各个引脚直插或折弯焊接到PCB(PrintedCircuit Board，印制电路板)上，由PCB实现功率流和信号流走线；二是将多个功率单管的铜基板与DBC(Direct Bonding Copper，覆铜陶瓷基板)焊接在一起，再将DBC焊接到一块大铜基板上，最后将集成模组装配到散热器上，功率单管的各个引脚通过折弯引出焊接到PCB板上，由PCB实现功率流和信号流走线。

然而，上述方式一中，若封装的单管数量越多，则引脚也越多，与PCB的装配难度也越高，装配所需结构件也越多，装配效率低下，且绝缘导热膜等导热系数小，散热效果差，功率单管需降额使用，此外还存在PCB布局布线难度高，容易引入寄生电感继而影响功率单管的开关特性。上述方式二中，由于陶瓷易碎，单个DBC尺寸不宜过大，制约了应用的灵活性，且多个DBC间的电气连接还需绑定线，整体制造工艺复杂，实现难度高。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于：提供一种功率器件和电子设备，旨在解决现有技术中功率单管装配效率低、封装后散热效果差、应用灵活性差、制造工艺复杂的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

第一方面，本实用新型提出一种功率模块，所述功率模块包括：

绝缘金属基板，所述绝缘金属基板的第一表面具有金属电路层；

功率器件，所述功率器件底面设置有金属底板，所述功率器件通过所述金属底板焊接于所述金属电路层上并实现电连接，所述功率器件包括多个直插式引脚和一个贴片式引脚，所述贴片式引脚为功率发射极引脚，所述贴片式引脚与所述金属电路层贴合焊接。

可选的，所述多个直插式引脚包括一个集电极引脚和一个门极引脚，所述直插式引脚向远离所述绝缘金属基板的方向弯折。

可选的，所述多个直插式引脚包括一个集电极引脚、一个门极引脚和一个开尔文发射极引脚，所述直插式引脚向远离所述绝缘金属基板的方向弯折。

可选的，所述绝缘金属基板还包括绝缘导热层以及散热层，所述金属电路层、所述绝缘导热层以及所述散热层依次层叠设置。

可选的，所述贴片式引脚呈Z字型；和/或，所述绝缘金属基板还包括绝缘导热层以及散热层，所述金属电路层、所述绝缘导热层以及所述散热层依次层叠设置。

可选的，所述功率模块包括多个功率器件，所述多个功率器件中的至少两个通过所述金属电路层电性连接形成电力电子电路。

可选的，所述功率模块包括两个功率器件，两个所述功率器件通过所述金属电路层电性连接形成半桥电路，其中，所述金属电路层上形成有相互隔开的第一焊接区、第二焊接区和第三焊接区，两个所述功率器件分别焊接于所述第一焊接区和所述第二焊接区，位于所述第一焊接区的所述功率器件的贴片式引脚贴合焊接于所述第二焊接区，位于所述第二焊接区的所述功率器件的贴片式引脚贴合焊接于所述第三焊接区，所述第一焊接区用于连接直流正极，所述第三焊接区用于连接直流负极。

可选的，所述功率模块包括六个功率器件，六个所述功率器件通过所述金属电路层电性连接形成全桥电路，其中，所述金属电路层上形成有相互隔开的一个第五焊接区、三个第六焊接区和一个第七焊接区，其中三个所述功率器件均焊接于所述第五焊接区，另外三个所述功率器件分别焊接于三个所述第六焊接区，每一位于所述第五焊接区的所述功率器件的贴片式引脚对应贴合焊接于一所述第六焊接区，每一位于所述第六焊接区的所述功率器件的贴片式引脚贴合焊接于所述第七焊接区，所述第五焊接区用于连接直流正极，所述第七焊接区用于连接直流负极。

可选的，所述功率模块还包括：

热敏电阻，所述热敏电阻焊接于所述金属电路层上；

和/或，所述功率模块还包括：

分流器，所述分流器通过所述金属电路层与所述功率器件电性连接。

可选的，所述功率模块还包括：

导流柱，所述导流柱固定于所述绝缘金属基板上并与所述金属电路层电性连接。

第二方面，本实用新型还提出一种电子设备，该电子设备包括如上任一方案中所述的功率模块，所述电子设备还包括：

控制电路板，所述控制电路板位于所述功率器件背离所述绝缘金属基板的一侧，所述功率器件的多个直插式引脚与所述控制电路板连接，所述控制电路板通过所述直插式引脚向所述功率器件输出控制信号，所述功率器件的贴片式引脚输出的电流通过所述绝缘金属基板上的金属电路层进行传输。

本实用新型提供的上述一个或多个技术方案，可以具有如下优点或至少实现了如下技术效果：

本实用新型提出的一种功率模块和电子设备，采用的绝缘金属基板尺寸可大可小、应用灵活程度高，强度大，可以通过PCB设计流程在金属电路层上实现各种拓扑的布局布线，功率器件通过底面金属底板以及贴片式引脚，可实现一次焊接即可固定在绝缘金属基板上集成为功率模块，工艺实现难度低，解决了原有DBC应用灵活度低、实现方式复杂、工艺难度大等问题；并且，功率器件焊接在绝缘金属基板上，无需额外的结构件进行安装紧固，解决了现有技术采用结构件时容易在震动中降低紧固力度继而造成功率器件散热效果变差甚至过热失效的问题；此外，通过将走功率流的引脚设计为贴片式引脚、将走信号流的引脚设计为直插式引脚，当功率器件焊接到已布局布线的绝缘金属基板上之后，便可实现功率流走线和信号流走线的分开，即功率流通过贴片式引脚引导在绝缘金属基板上走线，通过绝缘金属基板带走大电流流过时产生的热量，而信号流则通过直插式引脚引导在外接控制电路板上走线，不再被功率流走线所牵制，既解决了现有技术中功率流和信号流交杂、走线困难、门极驱动信号易被干扰的问题，又解决了PCB上功率走线发热大、散热难、PCB成本高等问题。

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为本实用新型实施例提供的一种功率器件的侧视图；

图2为本实用新型实施例提供的一种功率器件的主视图；

图3为本实用新型实施例提供的另一种功率器件的侧视图；

图4为本实用新型实施例提供的另一种功率器件的主视图；

图5为本申请实施例提供的一种采用三引脚功率器件集成半桥电路的功率模块的俯视图；

图6为本申请实施例提供的一种采用三引脚功率器件集成半桥电路的功率模块的主视图；

图7为本申请实施例提供的一种采用四引脚功率器件集成半桥电路的功率模块的俯视图；

图8为本申请实施例提供的一种采用四引脚功率器件集成半桥电路的功率模块的主视图；

图9为本申请实施例提供的一种采用三引脚功率器件集成全桥电路的功率模块的俯视图；

图10为本申请实施例提供的一种采用三引脚功率器件集成全桥电路的功率模块的主视图；

图11为本申请实施例提供的一种采用四引脚功率器件集成全桥电路的功率模块的俯视图；

图12为本申请实施例提供的一种采用四引脚功率器件集成全桥电路的功率模块的主视图。

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

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，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，在本实用新型中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的装置或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种装置或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括该要素的装置或者系统中还存在另外的相同要素。在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是两个元件内部的连通，也可以是两个元件的相互作用关系。在本实用新型中，若有涉及“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。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。另外，各个实施例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。

TO-247封装是一种广泛应用于MOSFET、IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管)等功率半导体器件的封装结构。常见的TO-247封装功率单管集成为功率模组主要有两种方式：一是利用绝缘导热垫片或绝缘导热膜及相关结构件将功率单管固定到散热器上，功率单管的各个引脚直插或折弯焊接到PCB(PrintedCircuit Board，印制电路板)上，由PCB实现功率流和信号流走线；二是将多个功率单管的铜基板与DBC(Direct Bonding Copper，覆铜陶瓷基板)焊接在一起，再将DBC焊接到一块大铜基板上，最后将集成模组装配到散热器上，功率单管的各个引脚通过折弯引出焊接到PCB板上，由PCB实现功率流和信号流走线。

本申请发明人对常见的TO-247(如TO-247-3PLUS、TO-247-4PLUS等)封装单管集成模组的应用进行分析后发现，该类封装具有很多局限性，具体分析如下：

采用方式一集成模组时，在结构设计上，既要设计紧固单管的结构件，又要设计散热器、功率单管、PCB三者的组合装配方式，散热器与PCB放置位置的不同，相应的装配方式也不同，结构设计难度和整机防护设计难度较大。在装配上，TO-247-4-PLUS封装单管数量越多，引脚越多，与PCB的装配难度越高，经常需要多次对准才能将TO-247封装单管与PCB板装配到一起，效率低下，同时，紧固单管的结构件也越多，装配紧固结构件所耗费工时越长，装配工艺复杂，装配成本高。在散热上，方式一所用绝缘陶瓷垫片或绝缘导热膜等绝缘散热材料的导热系数较小，功率单管通常需要降额使用，而且，结构件容易在振动中降低紧固力度造成单管散热变差甚至过热失效，因此散热性能较差，可靠性不高。在PCB布局布线上，TO-247封装单管的引脚包含了功率引脚和门极信号引脚，PCB布局布线时，一方面，功率走线与信号走线交杂，既使得PCB发热严重，又使得门极信号容易受干扰，另一方面，门极信号走线经常曲折或过长，容易引入寄生电感，影响功率单管的开关特性，因此，该方式下PCB布局布线难度较高，不灵活，PCB本身发热大，散热难，PCB成本高。

采用方式二集成模组时，在集成模组的工艺设计上，因为陶瓷易碎，单个DBC尺寸不宜过大，制约了应用的灵活性，多个DBC间的电气连接还需要用绑定线、针等再加上PCB、连桥等方式实现，比较复杂，DBC与铜底板焊接还容易出现漂移、空洞、溢锡、炸锡等工艺问题，因此集成模组制造工艺复杂，工艺实现难度高。在PCB布局布线上，与上述方式一相同，存在PCB布局布线难度较高，不灵活，PCB本身发热大，散热难，PCB成本高的问题。

由此，本实用新型实施例提供了一种功率模块和电子设备，可以解决现有技术中存在的集成模组制作工艺复杂、成本高、散热效果差等问题。

本实用新型中的功率模块包括绝缘金属基板以及功率器件，其中，绝缘金属基板的第一表面具有金属电路层，该金属电路层可以通过印制、刻蚀等方式形成电路或者电路中的部分连接体；功率器件的底面设置有金属底板，功率器件具有金属底板的一面与金属电路层贴合焊接在一起，并实现功率器件与金属电路层之间的电性连接；功率器件包括多个直插式引脚和一个贴片式引脚，其中，贴片式引脚为功率器件的功率发射极引脚，并且，该贴片式引脚与金属电路层贴合焊接在一起，并实现贴片式引脚与金属电路层之间的电性连接，该贴片式引脚可以走大电流；而直插式引脚则用于与控制电路板进行连接，及该直插式引脚可以走信号流，通过外接的控制电路板可以向功率器件输出控制信号继而实现对功率器件开关的控制。

由此，本实用新型中的功率模块所采用的绝缘金属基板尺寸可大可小、应用灵活程度高，强度大，可以通过PCB设计流程在金属电路层上实现各种拓扑的布局布线，功率器件通过底面金属底板以及贴片式引脚，可实现一次焊接即可固定在绝缘金属基板上集成为功率模块，工艺实现难度低，解决了原有DBC应用灵活度低、实现方式复杂、工艺难度大等问题；并且，功率器件焊接在绝缘金属基板上，无需额外的结构件进行安装紧固，解决了现有技术采用结构件时容易在震动中降低紧固力度继而造成功率器件散热效果变差甚至过热失效的问题；此外，通过将走功率流的引脚设计为贴片式引脚、将走信号流的引脚设计为直插式引脚，当功率器件焊接到已布局布线的绝缘金属基板上之后，便可实现功率流走线和信号流走线的分开，即功率流通过贴片式引脚引导在绝缘金属基板上走线，通过绝缘金属基板带走大电流流过时产生的热量，而信号流则通过直插式引脚引导在外接控制电路板上走线，不再被功率流走线所牵制，既解决了现有技术中功率流和信号流交杂、走线困难、门极驱动信号易被干扰的问题，又解决了PCB上功率走线发热大、散热难、PCB成本高等问题。

本申请实施例中，贴片式引脚可以表贴焊接在金属电路层上，而直插式引脚则可以插入外部控制电路板的通孔内进行焊接。

一些实施例中，可选的，功率器件可以是IGBT、MOSFET等电力电子器件。更具体的说，功率器件可以是采用TO-247-4封装的单管，或者采用TO-247-4PLUS封装的单管，也可以是采用TO-247-3封装的单管，或者采用TO-247-3PLUS封装的单管。

一些实施例中，可选的，绝缘金属基板可以由具有良好导热性能的材料或者复合材料构成，例如，绝缘金属基板还包括绝缘导热层以及散热层，并且，金属电路层、绝缘导热层以及散热层依次层叠设置，也就是说，金属电路层位于绝缘金属基板的第一表面，绝缘导热层则位于金属电路层和散热层之间，三者构成三明治结构。其中，可选的，散热层可以由具有良好导热性能的金属材料构成，如铜、铝等，具体的，散热层可以直接采用铜基板、铝基板等，而绝缘导热层则可以由良好导热性能的绝缘材料构成，如陶瓷材料等，由此实现金属电路层与散热层之间的绝缘与导热。本实施例中的绝缘金属基板采用一体化基板简化工艺，无需二次焊接，制造工艺简单，热处理温度低，还能简化布局，合理利用空间，优化走线，减少回路杂感，且成品弧度更易控制，具有优良的冷热冲击可靠性，比传统DBC封装工艺长期可靠性更优。

本实施例中，示例性的，绝缘金属基板为IMS(Insulated Metal Substrate)基板。

一些实施例中，金属电路层为铜箔，经过PCB设计布局后，金属电路层被刻蚀处理，形成有多个功率器件封装用的焊盘，焊盘区域处铜箔裸露并涂覆焊锡膏，而非焊盘区域的铜箔则涂覆阻焊油墨。

本实施例中，可选的，金属底板的材料为导热效果良好的金属材料。功率器件底面设置的金属底板作为该功率器件的集电极，通过与金属电路层电性连接实现大电流经由金属电路层后从金属底板制作的集电极流入至功率器件内，由于该金属底板制作的集电极面积大，导热/散热效果良好，可以将功率器件产生的热量快速传导至绝缘金属基板实现散热，并且无需增加多余的结构件进行安装紧固，解决了原来结构件容易在振动中降低紧固力度造成功率单管散热效果变差甚至过热失效的问题。

请参考图1和图2，图1为本实用新型实施例提供的一种功率器件的侧视图，图2为本实用新型实施例提供的一种功率器件的主视图。如图1和图2所示，一些实施例中，功率器件的多个直插式引脚包括一个集电极引脚12和一个门极引脚11，也就是说，功率器件共有三个向外引出的电极引脚，即包括一个集电极引脚12、一个门极引脚11和一个功率发射极引脚13。其中，功率器件的直插式引脚用于走信号流，故本实施例中的直插式引脚向原理绝缘金属基板的方向弯折，以方便外接控制电路板。在一些具体实施例中，直插式引脚可以设置为L形。由此，功率器件走信号流的引脚设计为弯折的直插式引脚，可以实现信号流在外接控制电路板中走线，不再被功率流走线所牵制，而功率器件走功率流的引脚设计为贴片式引脚，可以实现功率流在金属电路层中走线，功率流和信号流分开，既解决了功率流与信号流交杂、走线困难，门极驱动信号易被干扰的问题，又解决了原来功率流在PCB上走线而导致发热量大、散热难、继而导致PCB成本高的问题。

请参考图3和图4，图3为本实用新型实施例提供的另一种功率器件的侧视图，图4为本实用新型实施例提供的另一种功率器件的主视图。如图3和图4所示，另一些实施例中，功率器件的多个直插式引脚包括一个集电极引脚21、一个门极引脚24和一个开尔文发射极引脚23，也就是说，功率器件共有四个向外引出的电极引脚，即包括一个功率发射极引脚22、一个集电极引脚21、一个门极引脚24和一个开尔文发射极引脚23。其中，功率器件的直插式引脚用于走信号流，故本实施例中的直插式引脚向原理绝缘金属基板的方向弯折，以方便外接控制电路板。在一些具体实施例中，直插式引脚可以设置为L形，即直插式引脚呈90°弯折并朝向远离绝缘金属基板的方向。由此，与上述实施例相类似的，功率器件走信号流的引脚设计为弯折的直插式引脚，可以实现信号流在外接控制电路板中走线，不再被功率流走线所牵制，而功率器件走功率流的引脚设计为贴片式引脚，可以实现功率流在金属电路层中走线，功率流和信号流分开，既解决了功率流与信号流交杂、走线困难，门极驱动信号易被干扰的问题，又解决了原来功率流在PCB上走线而导致发热量大、散热难、继而导致PCB成本高的问题。此外，本实施例中增加了一个开尔文发射极引脚23，可以将驱动回路(信号流)和功率回路(功率流)有效解耦，功率侧电流的变化将不再影响到门极驱动回路，还可以大幅降低开通损耗和关断损耗。

一些实施例中，功率器件的贴片式引脚呈Z字型。Z字型的贴片式引脚贴片式引脚底部的焊接面与功率器件底面的金属底板相齐平，由此，当功率器件通过底面金属底板焊接在金属电路层上时，贴片式引脚底部的焊接面即可与金属电路层相贴合，继而方便两者之间的焊接。通过将功率器件的功率发射极引脚设置为贴片式引脚，可以增大该功率发射极引脚与金属电路层之间的接触面积，从而降低电流流经该接触位置时所产生的热量。

一些实施例中，功率模块包括多个功率器件，多个功率器件中的至少两个功率器件通过绝缘金属基板上的金属电路层电性连接形成电力电子电路。示例性的，上述电力电子电路可以为半桥电路，也即两个功率器件通过金属电路层电性连接构成半桥电路，其具体连接关系参照现有半桥电路架构，在此不再赘述；又如，上述电力电子电路可以为全桥电路，也即六个功率器件通过金属电路层电性连接构成全桥电路，如三相全桥逆变电路，其具体连接关系参照现有全桥电路架构，在此不再赘述。可以知道的是，通过对金属电路层进行布局走线，以及通过对金属电路层连接的功率器件的数量及连接关系进行设置，可以得到多种电力电子电路，例如，功率模块可以包括四个功率器件，通过将四个功率器件按照H桥电路原理进行排布接线形成H桥电路。由此，本实施例中的金属电路层可直接进行PCB设计布局布线，降低了控制电路板布线难度，且功率模块中功率器件的数量可以根据需求进行选择，提高了集成的功率模组的灵活性。

本实用新型的一些实施例中，功率模块还包括导流柱，导流柱固定于所述绝缘金属基板上并与金属电路层电性连接。通过在绝缘金属基板上设置导流柱，可以方便地从外部接入直流电压以及将中点电压等导出。可选的，导流柱可以采用贴片螺母，即通过在金属电路层上设置用于焊接贴片螺母的焊盘，然后将贴片贴片螺母焊接到对应焊盘位置即可，方便快捷。

请参考图5至图8，图5为本申请实施例提供的一种采用三引脚功率器件集成半桥电路的功率模块的俯视图，图6为本申请实施例提供的一种采用三引脚功率器件集成半桥电路的功率模块的主视图，图7为本申请实施例提供的一种采用四引脚功率器件集成半桥电路的功率模块的俯视图，图8为本申请实施例提供的一种采用四引脚功率器件集成半桥电路的功率模块的主视图。如图5至图8所示，本申请的一些实施例中，功率模块包括设置在绝缘金属基板100上的两个功率器件30，两个功率器件30构成半桥电路。具体来说，金属电路层上包括由铜箔构成的第一焊接区101和第二焊接区102，第一焊接区101和第二焊接区102相互隔开，其中一个功率器件30的金属底板焊接在第一焊接区101，另一个功率器件30的金属底板焊接在第二焊接区102，从而实现两个功率器件30的集电极分别与第一焊接区101和第二焊接区102连接，并且，焊接在第一焊接区101的功率器件30的贴片式引脚31(即功率发射极引脚)贴合焊接在第二焊接区102上继而实现与第二焊接区102的功率器件30的集电极连接。而两个功率器件30除贴片式引脚以外的其他引脚(即直插式引脚)均向背离绝缘金属基板100的方向弯折，以方便与控制电路板进行连接。此外，金属电路层还包括第三焊接区103和第四焊接区104，第一焊接区101、第二焊接区102、第三焊接区103、第四焊接区104均互相隔开，无电性连接，金属电路层上还设置有与第一焊接区101连接的用于外接直流正极的导流柱105、与第三焊接区103连接的用于外接直流负极的导流柱105、以及与第四焊接区104连接的用于向外输出交流电的导流柱105，第二焊接区102上的功率器件30的贴片式引脚31(即功率发射极引脚)贴合焊接在第三焊接区103上，第四焊接区104还通过贴片汇流条106与第二焊接区102连接。由此，该功率模块中，正极电压即通过第一焊接区101上的导流柱105施加在第一焊接区101的功率器件30的集电极，负极电压则通过第三焊接区103上的导流柱105施加在焊接于第三焊接区103的功率器件30的功率发射极引脚，交流电则通过第四焊接区104上的导流柱105引出。其中，可选的，导流柱105可以采用贴片螺母，方便贴装焊接。本实施例中，功率器件30可以是三引脚类型的功率器件30，也可以是四引脚类型的功率器件30，如前所述，三引脚类型的功率器件30包括集电极引脚、功率发射极引脚和门极引脚，四引脚类型的功率器件30则包括集电极引脚、开尔文发射极引脚、门极引脚和功率发射极引脚。可选的，第一焊接区101、第二焊接区102、第三焊接区103、第四焊接区104等可以通过对铜箔进行刻蚀等处理得到。

请参考图9至图12，图9为本申请实施例提供的一种采用三引脚功率器件集成全桥电路的功率模块的俯视图，图10为本申请实施例提供的一种采用三引脚功率器件集成全桥电路的功率模块的主视图，图11为本申请实施例提供的一种采用四引脚功率器件集成全桥电路的功率模块的俯视图，图12为本申请实施例提供的一种采用四引脚功率器件集成全桥电路的功率模块的主视图。如图9至图12所示，本申请的另一些实施例中，功率模块包括设置在绝缘金属基板100上的六个功率器件30，六个功率器件30构成全桥电路。具体来说，金属电路层上包括由铜箔构成的互相隔开的一个第五焊接区201和三个第六焊接区202，其中三个功率器件30的金属底板均焊接在第五焊接区201，另外三个功率器件30的金属底板则分别焊接在三个第六焊接区202，从而实现三个功率器件30的集电极与第五焊接区201电性连接，另外三个功率器件30的集电极各与一个第六焊接区202电性连接，并且，焊接在第五焊接区201的三个功率器件30的贴片式引脚31(即功率发射极引脚)各分别贴合焊接在一个第六焊接区202上继而实现分别与一个第六焊接区202的功率器件30的集电极连接。而六个功率器件30除贴片式引脚31以外的其他引脚(即直插式引脚)均向背离绝缘金属基板100的方向弯折，以方便与控制电路板进行连接。此外，金属电路层还包括第七焊接区203和三个第八焊接区204，第五焊接区201、第六焊接区202、第七焊接区203、第八焊接区204均互相隔开，无电性连接，金属电路层上还设置有与第五焊接区201连接的用于外接直流正极的导流柱105、与第七焊接区203连接的用于外接直流负极的导流柱105、以及与第八焊接区204连接的用于向外输出交流电的导流柱105，三个位于第六焊接区202上的功率器件30的贴片式引脚31均贴合焊接在第七焊接区203上，三个第八焊接区204还分别通过一个贴片汇流条106与一个第六焊接区202连接。由此，该功率模块中，正极电压即通过第五焊接区201上的导流柱105施加在第五焊接区201的功率器件30的集电极，负极电压则通过第七焊接区203上的导流柱105施加在焊接于第七焊接区203的功率器件30的功率发射极引脚，三相交流电则通过三个第八焊接区204上的导流柱105引出。其中，可选的，导流柱105可以采用贴片螺母，方便贴装焊接。本实施例中，功率器件30可以是三引脚类型的功率器件30，也可以是四引脚类型的功率器件30，如前所述，三引脚类型的功率器件30包括集电极引脚、功率发射极引脚和门极引脚，四引脚类型的功率器件30则包括集电极引脚、开尔文发射极引脚、门极引脚和功率发射极引脚。可选的，第五焊接区201、第六焊接区202、第七焊接区203、第八焊接区204等可以通过对铜箔进行刻蚀等处理得到。

如图本实用新型的一些实施例中，功率模块还包括热敏电阻107，热敏电阻107焊接于金属电路层上，用于实现温度信号检测功能。具体来说，可以在绝缘金属基板的金属电路层上布局用于焊接热敏电阻107的焊盘，热敏电阻107的两端即焊接在金属电路层的相应焊盘上。可选的，还可以在金属电路层上相应焊盘位置焊接贴片金属针109，热敏电阻107两端即通过贴片金属针109连接外部温度检测电路，实现快速装配连接。通过将热敏电阻107直接设置在金属电路层上，热敏电路可以更准确地检测绝缘金属基板的温度，实现功率模块内部温度的有效监控。

本实用新型的另一些实施例中，功率模块还包括分流器108，分流器108通过金属电路层与功率器件电性连接，用于实现电流信号检测功能。示例性的，可以在绝缘金属基板的金属电路层上布局用于焊接分流器108的焊盘，分流器108的两端即焊接在金属电路层的相应焊盘上，而该焊盘则与半桥的交流电输出连接。可选的，还可以在金属电路层上相应焊盘位置焊接贴片金属针109，通过贴片金属针109即可连接外部电流检测电路，从而实现快速装配连接。通过将分流器108设置在金属电路层上，可以方便地采集功率器件功率发射极的电流信号。

总之，本实用新型中的功率模块所采用的绝缘金属基板尺寸可大可小、应用灵活程度高，强度大，可以通过PCB设计流程在金属电路层上实现各种拓扑的布局布线，实现功率流在金属电路层上的走线，功率器件通过底面金属底板以及贴片式引脚，可实现一次焊接即可固定在绝缘金属基板上集成为功率模块，工艺实现难度低，解决了原有DBC应用灵活度低、实现方式复杂、工艺难度大等问题；并且，功率器件直接焊接在绝缘金属基板上，无需额外的结构件进行安装紧固，解决了现有技术采用结构件时容易在震动中降低紧固力度继而造成功率器件散热效果变差甚至过热失效的问题；此外，通过将走功率流的引脚设计为贴片式引脚、将走信号流的引脚设计为直插式引脚，当功率器件焊接到已布局布线的绝缘金属基板上之后，便可实现功率流走线和信号流走线的分开，即功率流通过贴片式引脚引导在绝缘金属基板上走线，通过绝缘金属基板带走大电流流过时产生的热量，而信号流则通过直插式引脚引导在外接控制电路板上走线，不再被功率流走线所牵制，既解决了现有技术中功率流和信号流交杂、走线困难、门极驱动信号易被干扰的问题，又解决了PCB上功率走线发热大、散热难、PCB成本高等问题。

本实用新型另一方面实施例还提供了一种电子设备，该电子设备包括上述任一实施例中所述的功率模块，并且，该电子设备还包括控制电路板，该控制电路板位于功率器件背离绝缘金属基板的一侧，功率器件的多个直插式引脚与控制电路板电性连接，控制电路板通过直插式引脚向功率器件输出控制信号，功率器件的贴片式引脚输出的电流通过绝缘金属基板上的金属电路层进行传输。由此，控制电路板上的驱动控制信号可以经由直插式引脚流向功率器件继而实现功率器件的开关控制，功率流通过贴片式引脚引导在绝缘金属基板上走线，通过绝缘金属基板带走大电流流过时产生的热量。由于本实施例采用了上述任一实施例中的功率模块，因此至少具有上述任一实施例的技术方案所带来的有益效果，在此不再一一赘述。

需要说明，上述本实用新型实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。以上所述仅为本实用新型的可选实施例，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，或直接或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)

1.一种功率模块，其特征在于，所述功率模块包括：

绝缘金属基板，所述绝缘金属基板的第一表面具有金属电路层；

功率器件，所述功率器件底面设置有金属底板，所述功率器件通过所述金属底板焊接于所述金属电路层上并实现电连接，所述功率器件包括多个直插式引脚和一个贴片式引脚，所述贴片式引脚为功率发射极引脚，所述贴片式引脚与所述金属电路层贴合焊接。

2.如权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述多个直插式引脚包括一个集电极引脚和一个门极引脚，所述直插式引脚向远离所述绝缘金属基板的方向弯折。

3.如权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述多个直插式引脚包括一个集电极引脚、一个门极引脚和一个开尔文发射极引脚，所述直插式引脚向远离所述绝缘金属基板的方向弯折。

4.如权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述贴片式引脚呈Z字型；和/或，所述绝缘金属基板还包括绝缘导热层以及散热层，所述金属电路层、所述绝缘导热层以及所述散热层依次层叠设置。

5.如权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述功率模块包括多个功率器件，所述多个功率器件中的至少两个通过所述金属电路层电性连接形成电力电子电路。

6.如权利要求5所述的功率模块，其特征在于，所述功率模块包括两个功率器件，两个所述功率器件通过所述金属电路层电性连接形成半桥电路，其中，所述金属电路层上形成有相互隔开的第一焊接区、第二焊接区和第三焊接区，两个所述功率器件分别焊接于所述第一焊接区和所述第二焊接区，位于所述第一焊接区的所述功率器件的贴片式引脚贴合焊接于所述第二焊接区，位于所述第二焊接区的所述功率器件的贴片式引脚贴合焊接于所述第三焊接区，所述第一焊接区用于连接直流正极，所述第三焊接区用于连接直流负极。

7.如权利要求5所述的功率模块，其特征在于，所述功率模块包括六个功率器件，六个所述功率器件通过所述金属电路层电性连接形成全桥电路，其中，所述金属电路层上形成有相互隔开的一个第五焊接区、三个第六焊接区和一个第七焊接区，其中三个所述功率器件均焊接于所述第五焊接区，另外三个所述功率器件分别焊接于三个所述第六焊接区，每一位于所述第五焊接区的所述功率器件的贴片式引脚对应贴合焊接于一所述第六焊接区，每一位于所述第六焊接区的所述功率器件的贴片式引脚贴合焊接于所述第七焊接区，所述第五焊接区用于连接直流正极，所述第七焊接区用于连接直流负极。

8.如权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述功率模块还包括：

热敏电阻，所述热敏电阻焊接于所述金属电路层上；

和/或，所述功率模块还包括：

分流器，所述分流器通过所述金属电路层与所述功率器件电性连接。

9.如权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述功率模块还包括：

导流柱，所述导流柱固定于所述绝缘金属基板上并与所述金属电路层电性连接。

10.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1至9中任一项所述的功率模块，所述电子设备还包括：

控制电路板，所述控制电路板位于所述功率器件背离所述绝缘金属基板的一侧，所述功率器件的多个直插式引脚与所述控制电路板连接，所述控制电路板通过所述直插式引脚向所述功率器件输出控制信号，所述功率器件的贴片式引脚输出的电流通过所述绝缘金属基板上的金属电路层进行传输。