WO2023142539A1 - 一种盖板、功率模块以及电子设备 - Google Patents

一种盖板、功率模块以及电子设备 Download PDF

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WO2023142539A1
WO2023142539A1 PCT/CN2022/125733 CN2022125733W WO2023142539A1 WO 2023142539 A1 WO2023142539 A1 WO 2023142539A1 CN 2022125733 W CN2022125733 W CN 2022125733W WO 2023142539 A1 WO2023142539 A1 WO 2023142539A1
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equal
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张海文
刘志凌
王延博
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华为数字能源技术有限公司
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    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Definitions

  • the present application relates to the field of packaging technology, and in particular to a cover plate, a power module and electronic equipment.
  • the interference fit between the pin and the first hole 3013 mentioned in this application may refer to the direct contact between the pin and the hole wall of the first hole 3013 to realize the interference fit between the two, or it may refer to the interference fit between the pin and the first hole 3013.
  • the hole walls of the first hole 3013 are in indirect contact to realize the interference fit between the two.
  • the plate body 301 can be provided with a plurality of spacers 302, and corresponding to each spacer 302, the plate body 301 can be provided with at least one first hole 3013, like this, can save the material of the spacer 302, In order to effectively reduce the cost of the cover plate 3 .
  • This can facilitate the insertion of the limiting part 3022 into the first hole 3013 as shown in Figure 7, and can effectively increase the contact area between the limiting part 3022 and the hole wall of the first hole 3013, thereby enhancing the gap between the two.
  • the tightness of the fit can facilitate the insertion of the limiting part 3022 into the first hole 3013 as shown in Figure 7, and can effectively increase the contact area between the limiting part 3022 and the hole wall of the first hole 3013, thereby enhancing the gap between the two. The tightness of the fit.
  • the gasket 302 can be directly formed on the plate body 301 by the above-mentioned forming method.
  • the material of the gasket 302 is subjected to operations such as extrusion molding, hot pressing or thermoforming, the material can be entered into the first hole 3013 to form a limiting portion 3022, and the limiting portion 3022 and the first hole 3013 interference fit.
  • the second surface 3012 of the cover plate 3 can be arranged opposite to the substrate 4, so that after the pins 2 are inserted into the corresponding first holes 3013 of the cover plate 3, the mold compound can be sealed by the cover plate 3. Pressing is performed, so as to realize the package protection of the ends of the pins 2 for connection with the substrate 4 and the chip 5 .
  • the existing mold 1 shown in Figure 1 can still be used to exert force on the cover plate 3, which can help improve the versatility of the mold 1 , so that the processing cost of the power module can be reduced.

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Abstract

本申请提供一种盖板、功率模块以及电子设备。盖板可以包括板体和垫片,板体包括相背设置的第一面和第二面,且板体设置有第一孔。垫片包括本体部,本体部开设有第二孔,在沿第一面到第二面的方向上,第一孔贯穿板体,第二孔贯穿本体部。在将该盖板应用于功率模块时,功率模块中的每个引脚可穿过一个第二孔一一对应的插设于一个第一孔,且引脚与对应的第一孔过盈配合。这样,可实现板体对每个引脚的限位,从而可提高引脚的位置度,以便于实现功率模块的引脚与系统端的可靠连接,进而提高应用有该功率模块的电子设备的性能。

Description

一种盖板、功率模块以及电子设备
相关申请的交叉引用
本申请要求在2022年01月29日提交中国专利局、申请号为202210112651.4、申请名称为“一种盖板、功率模块以及电子设备”的中国专利申请的优先权,其全部内容通过引用结合在本申请中。
技术领域
本申请涉及封装技术领域,尤其涉及一种盖板、功率模块以及电子设备。
背景技术
功率模块是功率电力电子器件按照一定的功能进行组合,再封装后形成的一个功能模块,其可广泛应用于伺服电机、变频器或逆变器等领域。功率模块在具体应用时,为了方便其与系统端的连接,通常可在功率模块的顶部引出引脚(pin),以实现系统端与功率模块的引脚的快速压接或者焊接。
目前现有的功率模块在封装时,通常是将基板(例如覆铜陶瓷基板)、芯片以及引脚完成组装以及焊接后,再通过塑封料塑封来保护各部件。但是,在进行塑封料注塑过程中,还需要采用模具对塑封料进行压紧。在这一过程中,会导致塑封料堵住上模腔,其易造成引脚的偏斜,从而使引脚的位置度无法得到保证,以导致功率模块与系统端的适配度降低。
基于此,如何实现对功率模块的引脚的有效限位已成为本领域技术人员亟待解决的难题。
发明内容
本申请提供一种盖板、功率模块以及电子设备,以提高功率模块的引脚的位置度,提升功率模块的产品良率。
第一方面,本申请提供了一种盖板,该盖板包括板体和垫片。其中,板体可以包括相背设置的第一面和第二面,且板体设置有第一孔,在沿第一面到第二面的方向上,该第一孔贯穿板体。另外,垫片包括本体部,该本体部设置于板体的第二面,且本体部开设有第二孔,沿第一面到第二面的方向上,第二孔贯穿本体部。这样,在将该盖板应用于功率模块时,可使功率模块的每个引脚可以穿过一个第二孔并一一对应的插设于一个第一孔,并且每个引脚能够与对应的第一过孔过盈配合。从而可使板体能够对各个引脚起到稳定支撑的作用,以有利于提高引脚的位置度,进而提高功率模块的产品良率。
在本申请一个可能的实现方式中,可使板体的基材的材料为聚苯硫醚、聚邻苯二酰胺和聚丙烯中的至少一种。这样,可有效的提高板体的结构强度,从而可对引脚起到可靠的支撑作用,以保证引脚的位置精度。
在本请一个可能的实现方式中,垫片还可以包括限位部,限位部设置于本体部的朝向板体的一侧表面。每个限位部一一对应的插设于一个第一孔,并且限位部可与对应的第一孔的孔壁相贴合,以提高每个限位部与对应的第一孔之间结合的可靠性。另外,限位部具 有第三孔,沿第一面到第二面的方向上,第三孔贯穿限位部。这样,可使每个引脚穿过一个第二孔后能够一一对应的插设于一个第三孔,并且每个引脚可与对应的第三孔过盈配合。从而可使限位部对引脚起到保护的作用的同时,还能够有效的提高引脚的位置精度。
在本申请一个可能的实现方式中,可使限位部插入至第一孔的长度,小于或等于第一孔的孔深,这样可避免限位部对引脚的露出于盖板的有效长度造成影响,从而可有利于提高系统端与功率模块的引脚连接的可靠性。
另外,限位部的壁厚可为大于或等于0.1mm,且小于或等于5mm,以在对引脚起到有效保护的作用的同时,还能够保证引脚的位置精度。
为了使限位部能够与第一孔紧密的配合,在本申请一个可能的实现方式中,限位部可以包括连接部和延伸部。其中,连接部可与本体部固定连接,延伸部可自连接部向背离本体部的方向延伸。另外,延伸部可以包括相背设置的第一表面和第二表面,沿延伸部到连接部的方向上,第一表面向背离第二表面的方向倾斜;和/或,第二表面向背离第一表面的方向倾斜。通过使第一表面和第二表面分别向背离彼此的方向倾斜,可便于将限位部插设于第一孔。并且这样可有利于增大限位部的表面积,从而有利于增加限位部与第一孔的接触面积,以有效的提高二者贴合的可靠性。具体实施时,可使第一表面向背离第二表面的方向倾斜的角度为大于或等于0°,且小于或等于60°;和/或,第二表面向背离第一表面的方向倾斜的角度为大于或等于0°,且小于或等于60°。
在本申请一个可能的实现方式中,连接部与延伸部之间还具有第一阶梯面。此时,可将第一孔设置为阶梯孔,并且该阶梯孔具有第二台阶面。这样,可使第一台阶面与第二台阶面相抵接,从而可对限位部插设于第一孔的长度进行调整。并且还可有效的增大限位部与第一孔之间的接触面接,其有利于提高二者贴合的可靠性。
在本申请一个可能的实现方式中,在具体设置第三孔时,沿连接部到延伸部的方向上,可使第三孔的截面形状为T形,这样可对引脚的靠近连接部的部分结构起到避让的作用的同时,还可以使引脚的位于延伸部的部分结构与第三孔实现过盈配合,从而可在避免对引脚造成损坏的同时,还可以提高限位部对引脚的限位精度。在本申请另外一个可能的实现方式中,还可以使第三孔的截面形状为I形,以简化第三孔的加工工艺。
另外,在沿连接部到延伸部的方向上,可使第三孔包括第一子孔和第二子孔。其中,第二子孔可为矩形孔,且沿第二子孔的孔径方向上,该矩形孔的截面的长可为大于或等于0.1mm,且小于或等于2mm。和/或,该矩形孔的截面的宽为大于或等于0.1mm,且小于或等于2mm。以在能够实现引脚与第二子孔的过盈配合的同时,还可以便于引脚插设于第二子孔,从而便于实现引脚与盖板的组装。
在本申请中,为了使垫片能够在盖板的板体与功率模块的其它结构之间起到缓冲的作用,可以使垫片的本体高出第二面的高度为大于或等于0.1mm,且小于或等于10mm。
另外,在板体的第二面还可以设置有挡墙,该挡墙可为环形结构。本体部可设置于挡墙围成的闭合区域内。并且,挡墙高出第二面的高度,可大于或等于本体部高出第二面的高度。这样可在对本体部进行挤塑成型的过程中,避免垫片的材料向周围溢流。
由上述对垫片的介绍可以知道,垫片的本体部可起到缓冲的作用,而限位部可起到对引脚的保护作用。基于此,在本申请中,可使垫片的材料选为硫化硅胶、硫化硅橡胶、聚二甲基硅氧烷和聚氯乙烯中的至少一种。
另外,在本申请中,垫片还可以为一体成型结构,这样可有效的提高垫片的结构可靠 性,从而提高盖板的结构稳定性。
第二方面,本申请还提供了一种功率模块,该功率模块可以包括引脚以及第一方面的盖板。采用本申请提供的功率模块,由于每个引脚可一一对应的插设于盖板的一个第一孔内,且引脚与第一孔过盈配合。因此,该功率模块的引脚的位置精度较高,从而可有效的提高该功率模块的产品良率,并提高功率模块与系统端连接的可靠性。
除了上述结构外,功率模块还可以包括基板和芯片,引脚和芯片可设置于基板的同一表面,且引脚和芯片均与基板电连接。另外,基板设置有塑封料,该塑封料覆盖于芯片。又由于该功率模块的盖板的板体上设置有垫片,在通过盖板对塑封料进行压紧时,该垫片的本体部可与塑封料相抵接,从而可在实现对芯片的塑封的同时,还可以使本体部在板体与芯片之间起到缓冲的作用,这样可减小板体施加于芯片的作用力,以降低芯片损坏的风险。这样,可有利于在基板上设置较多的芯片,从而可有效的提高整个功率模块的功率密度,并有利于实现寄生参数的降低。
第三方面,本申请还提供了一种电子设备,该电子设备可以包括容纳腔以及第二方面所述的功率模块,且该功率模块可容置于该容纳腔内。在该电子设备中,由于功率模块的引脚的位置度较高,且其功率密度可得到有效的提升,寄生参数可有效的降低,因此该电子设备的性能可得到提升。
附图说明
图1为本申请一实施例提供的模具的结构示意图;
图2为本申请一实施例提供的引脚与模具的镂空区的对应关系示意图;
图3为本申请一实施例提供的盖板的结构示意图;
图4为本申请一实施例提供的盖板的侧视图;
图5为本申请一实施例提供的盖板的第二面侧的结构示意图;
图6为本申请一实施例提供的垫片的结构示意图;
图7为本申请另一实施例提供的盖板的结构示意图;
图8为本申请另一实施例提供的盖板的第一面侧的结构示意图;
图9为图8中A处的局部结构放大图;
图10为本申请一实施例提供的限位部的结构示意图;
图11为本申请一实施例提供的限位部的剖视图;
图12为本申请另一实施例提供的限位部的剖视图;
图13为本申请另一实施例提供的盖板的第二面侧的结构示意图;
图14为本申请一实施例提供的功率模块的爆炸图;
图15为本申请一实施例提供的功率模块的组装结构示意图。
附图标记:
1-模具;101-主体;102-镂空区;2-引脚;
3-盖板;301-板体;3011-第一面;3012-第二面;3013-第一孔;3014-挡墙;302-垫片;
3021-本体部;30211-第二孔;3022-限位部;30221-第三孔;302211-第一子孔;
302212-第二子孔;30222-连接部;30223-延伸部;302233-第一表面;302234-第二表面;
3023-第一台阶面;4-基板;5-芯片;6-壳体;601-安装槽。
具体实施方式
以下实施例中所使用的术语只是为了描述特定实施例的目的,而并非旨在作为对本申请的限制。如在本申请的说明书和所附权利要求书中所使用的那样,单数表达形式“一个”、“一种”、“所述”、“上述”、“该”和“这一”旨在也包括例如“一个或多个”这种表达形式,除非其上下文中明确地有相反指示。
在本说明书中描述的参考“一个实施例”或“具体的实施例”等意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”,除非是以其他方式另外特别强调。
为了方便理解本申请实施例提供的盖板、功率模块及电子设备,下面首先介绍一下其应用场景。功率模块是功率电力电子器件按一定的功能组合再灌封成一个模块,其可以但不限于应用于伺服电机、变频器或者逆变器等电子设备中。
功率模块通常可以设置有引脚,该引脚可伸出至功率模块的外部,这样可便于实现电子设备的系统端与该引脚的连接。另外,功率模块还可以包括基板和芯片,其中,芯片和引脚可以但不限于通过焊接或者粘接等方式固定于基板。目前现有的功率模块在组装时,当完成对基板、芯片和引脚的组装之后,为了能够实现对基板上的芯片和引脚等部件进行保护,还需要灌注塑封料,以实现对基板上的各部件的封装保护。通常情况下,为了提高塑封料与基板以及基板上的部件的结合的可靠性,会采用如图1所示的模具1对塑封料进行压紧。
该模具1在具体设置时,可以包括主体101,以及开设于主体101上的镂空区102。目前,为了提高模具1的通用性,通常会使模具1的镂空区102的开设面积较大,这样可避免针对不同的功率模块分别进行模具1的设计,从而节省成本。在使用该模具1对塑封料进行压紧时,引脚2可位于对应的镂空区102内,可参照图2,图2展示了本申请一个可能的实施例的引脚2与模具1的镂空区102的对应关系。由图2可以看出,在该压紧的过程中,多个引脚2可位于同一个镂空区102内。由于塑封料具有一定的流动性,当其受到挤压力时会向镂空区102的方向流动。又引脚2自身的结构稳定性较差,硅凝胶在流动的过程中易造成引脚2的倾斜。另外,当硅凝胶被挤压到镂空区102内的量较大时,会封堵镂空区102以造成塑封料的溢流。而塑封料的溢流会对位于镂空区102内的引脚2进行包裹,其会影响引脚2与系统端的连接,从而影响应用有该功率模块的电子设备的功能的实现。
可以理解的是,由于在目前现有的功率模块中,塑封料直接覆盖于芯片,为了避免模具1对塑封料进行压紧的过程中造成对芯片的损坏,需要使模具1对芯片进行避让。这就使得芯片只能对应模具1的镂空区102进行设置,从而使基板上可以设置的芯片数量受到限制,则该功率模块的功率密度的提升空间有限。
本申请提供的盖板旨在解决上述问题,以通过在盖板上设置与功率模块的各个引脚一一对应的孔,并使引脚与对应的孔过盈配合来实现对引脚的限位设计,从而提高引脚的位置度,以提升功率模块的产品良率。这样,可提高该功率模块与系统端的连接可靠性,进而提升电子设备的性能。为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本申请作进一步地详细描述。
参照图3,图3为本申请一个可能的实施例提供的盖板3的结构示意图。在本申请中,盖板3可以包括板体301,该板体301包括相背设置的第一面3011和第二面3012。其中, 该第一面3011可作为板体301的外观面。
板体301还可以设置有第一孔3013,在本申请中,不对第一孔3013的截面形状进行限定,其示例性的可为圆形、椭圆形或者矩形等规则形状,也可以为其它可能的非规则形状。另外,沿第一面3011到第二面3012的方向上,该第一孔3013贯穿板体301。在本申请中,不对板体301上的第一孔3013的数量进行限定,其示例性的可以为一个或多个,例如可为两个、三个、五个或者十个等,其具体可根据应用有该盖板3的功率模块的引脚的数量进行设置,以使每个引脚能够一一对应的插设于一个第一孔3013中,且每个引脚可以与其对应的第一孔3013过盈配合,从而可有效的提高每个引脚的位置度,提升功率模块的产品良率。值得一提的是,本申请中所说的引脚与第一孔3013过盈配合,可以指引脚与第一孔3013的孔壁直接接触来实现二者的过盈配合,也可以指引脚与第一孔3013的孔壁间接接触来实现二者的过盈配合。
另外,当板体301设置有多个第一孔3013时,可使该多个第一孔3013呈阵列排布,也可以使该多个第一孔3013呈任意可能的方式进行排布,其具体可根据功率模块中的引脚的排布方式进行设置即可。
在本申请中,板体301的基材的材料可以选为聚苯硫醚(polyphenylene sulfide,PPS)、聚邻苯二酰胺(polyphthalamide,PPA)和聚丙烯(polypropylene,PP)等具有高强度且可塑性的材料中的至少一种。这样,通过对板体301的基材的材料进行选择,以使其具有较高的强度,从而使其能够对插设于板体301的第一孔3013内的引脚进行有效的支撑,以提高引脚的位置度。另外,为了增加板体301的强度,还可以在板体301的基材中添加玻璃纤维或其它可能的无机添加物。
另外,在本申请中,也不对板体301的具体形状进行限定,其示例性的可为矩形、圆形或菱形等规则的形状,也可以为其它可能的非规则的形状。其具体可以根据应用有该盖板3的功率模块的其它结构进行合理设计。
可继续参照图3,在本申请中,盖板3还可以包括垫片302,该垫片302包括本体部3021,该本体部3021可设置于板体301的第二面3012,且本体部3021与板体301的第二面3012相连接,其连接方式可以但不限于粘接。该本体部3021的材料可以但不限于选为硫化硅胶、硫化硅橡胶、聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane,PDMS)和聚氯乙烯(polyvinyl chloride,PVC)中的至少一种。通过在板体301的第二面3012设置垫片302,可在将该盖板3与功率模块的其它结构进行组装时,避免板体301与功率模块中的芯片等部件的直接接触,从而避免对芯片等部件造成损坏。
参照图4,图4为本申请一个实施例提供的盖板3的侧视图。由图4可以看出,垫片302的本体部3021可高出板体301的第二面3012一定的高度H,该高度H示例性的可为大于或等于0.1mm,且小于或等于10mm。通过将本体部3021高出板体301的第二面3012的距离设置在上述范围内,可使该本体部3021在盖板3与芯片等部件之间起到有效的缓冲作用,从而可有效的降低板体301压坏芯片的风险。另外,还可以保证盖板3与功率模块的其它结构组装的位置度。
在本申请中,沿第一面3011到第二面3012的方向上,如图3中所示的板体301的第一孔3013的沿其径向方向的截面在本体部3021所在平面上的投影,可落在本体部3021的轮廓范围之内。另外,可参照图5,图5展示了盖板3的第二面3012侧的结构。值得一提的是,板体301可设置有一个垫片302,以简化垫片302的结构。或者如图5所示,板 体301可设置有多个垫片302,且对应每个垫片302,板体301可设置有至少一个第一孔3013,这样,可节省垫片302的材料,以使盖板3的成本得到有效的降低。
可继续参照图5,垫片302的本体部3021开设有第二孔30211,在沿第一面3011到第二面3012的方向上,该第二孔30211可贯穿本体部3021。另外,在本申请中,第二孔30211的数量可大于或等于第一孔3013的数量,只要使每个第一孔3013能够与一个第二孔30211对应设置即可。示例性的,可使第二孔30211与第一孔3013的数量相同,并且可使第一孔3013与第二孔30211一一对应设置。
在本申请中,不对第二孔30211的截面形状进行限定,其示例性的可为圆形、椭圆形或者矩形等规则形状,也可以为其它可能的非规则形状,只要能够使功率模块中的引脚可穿过该第二孔30211插设于第一孔3013即可。
需要说明的是,在本申请中,垫片302可直接形成于板体301。具体实施时,继续参照图5,可首先对板体301的第二面3012进行处理,其处理方式可以但不限于包括将粘接剂喷射或者涂覆于板体301的第二面3012,然后对板体301进行加热以使粘接剂中的水分等物质挥发等。可以理解的是,上述对板体301进行处理的区域可至少为板体301的需要设置垫片302的区域,这样便于提高后续形成的垫片302与板体301结合的可靠性。
之后,可在板体301的第二面3012的经过处理的区域涂覆上文提到的用于形成垫片302的材料,并通过挤塑、热压或热成型中的至少一种工艺对其进行处理,以形成与板体301紧密结合的垫片302。
最后,对应如图3中所示的每个第一孔3013在本体部3021上分别形成一个第二孔30211,并且在沿第一面3011到第二面3012的方向上,使第二孔30211贯穿本体部3021,从而使第一孔3013与第二孔30211相连通。
可以理解的是,在板体301上形成垫片302的过程中,在对垫片302的材料进行挤塑、热压或热成型时,用于形成垫片302的材料存在向四周溢流的问题。为了解决这一问题,可继续参照图5,板体301的第二面3012还可以设置有挡墙3014,该挡墙3014可与板体301为一体成型结构,或者挡墙3014与板体301分别为独立设置的结构,且通过粘接等方式固定连接。在本申请中,挡墙3014与板体301的材质可以相同,也可以不同。另外,该挡墙3014可以为一闭合的环形结构。在本申请中,环形结构不仅是指圆环形结构,也可以为图5中所示的带圆角的矩形环形结构,或者其它规则形状或非规则形状的闭合环形结构。本体部3021位于挡墙3014围成的闭合区域内,且挡墙3014高出第二面3012的高度,可大于或等于垫片302的本体部3021高出第二面3012的高度。这样,可有效的起到避免垫片302材料溢流的作用。
需要说明的是,当垫片302为一个时,挡墙3014可设置一个,这时各个第一孔3013的沿其径向方向的截面在垫片302所在平面上的投影均位于该一个挡墙3014围成的闭合区域内。另外,当垫片302为多个时,可对应每个垫片302分别设置一个挡墙3014,从而可使对应每个垫片302设置的第一孔3013的沿其径向方向的截面在该垫片302所在平面上的投影位于同一个挡墙3014围成的闭合区域内。
在本申请中,垫片302除了可采用上述的成型方法直接形成于板体301外,在本申请一些可能的实施例中,垫片302还可以利用特定的模具单独形成。然后再通过粘接等方式,将垫片302的本体部3021固定于板体301的第二面3012,并使本体部3021的第二孔30211与板体301的第一孔3013一一对应设置。在该实施例中,板体301的第二面3012也可以 设置有挡墙3014,该挡墙3014可对本体部3021在板体301的第二面3012的设置位置进行限位,以提高第二孔30211和第一孔3013的对位精度。
参照图6,图6为本申请一个可能的实施例提供的垫片302的结构示意图。在该实施例中,垫片302还可以设置有限位部3022,可一并参照图5和图6,该限位部3022可设置于本体部3021的朝向板体301的一侧表面。值得一提的是,在本申请该实施例中,限位部3022与本体部3021可为一体成型结构,以提高垫片302的结构可靠性。在本申请另外一些可能的实施例中,限位部3022与本体部3021也可为分别形成的独立结构,然后再通过粘接等方式固定连接,从而可使垫片302的设计较为灵活。
另外,限位部3022的材料也可以但不限于选为硫化硅胶、硫化硅橡胶、聚二甲基硅氧烷和聚氯乙烯中的至少一种。并且,限位部3022与本体部3021的材料可以相同,也可以不同。
参照图7,图7为本申请另一个可能的实施例提供的盖板3的结构示意图。在本申请该实施例中,垫片302的限位部3022可与本体部3021的第一孔3013一一对应设置,从而可使每个限位部3022能够一一对应的插设于一个第一孔3013内,并且限位部3022与第一孔3013的孔壁可相贴合。另外,由上文对第一孔3013和第二孔30211的介绍可以知道,由于该盖板3在应用于功率模块时,引脚要穿过第二孔30211插设于第一孔3013。基于此,可一并参照图6和图7,限位部3022可设置有第三孔30221,沿板体301的第一面3011到第二面3012的方向上,第三孔30221贯穿限位部3022,并且第三孔30221与第二孔30211(可参照图5)相连通。
这样,在将该盖板3应用于功率模块时,引脚可以由第二孔30211插设于第三孔30221,并且引脚与第三孔30221过盈配合。由上述对限位部3022的材料的介绍可以知道,由于限位部3022所选用的材料可为柔性材料,通过使引脚与限位部3022的第三孔30221过盈配合,可以使限位部3022对引脚起到保护的作用。又因为盖板3的板体301的结构强度较大,从而可使该盖板3能够对引脚起到可靠的支撑作用,以有效的提高引脚的位置精度。
在本申请中,可使限位部3022插入至所述第一孔3013的长度小于或等于第一孔3013的孔深。示例性的,可参照图8,图8为图7中所示的盖板3的第一面3011侧的结构示意图。在本申请该实施例中,可以使限位部3022的背离本体部3021的端面与第一面3011平齐。这样,可以避免限位部3022对引脚的露出于盖板3的有效长度造成影响,从而可有利于提高系统端与功率模块的引脚连接的可靠性。
另外,参照图9,图9为图8中A处的局部结构放大图。在本申请一个可能的实施例中,限位部3022的壁厚d可以为大于或等于0.1mm,且小于或等于5mm,示例性的,可为0.5mm。这样可在对引脚起到有效保护的作用的同时,还能够保证引脚的位置精度。
在本申请中,为了提高限位部3022与第一孔3013的结合的紧密性,可对限位部3022的外部形状进行合理设计,以使限位部3022的外部轮廓能够与第一孔3013的孔壁相匹配。示例性的,可参照图10,图10展示了本申请一个可能的实施例提供的限位部3022的外部形状。在本申请该实施例中,限位部3022的外部形状可呈阶梯形设置。具体实施时,限位部3022可包括连接部30222和延伸部30223,其中,连接部30222和延伸部30223可为一体成型结构,或者为独立设置的两个结构,且通过粘接等方式固定连接。
另外,可一并参照图6和图10,连接部30222可与本体部3021固定连接,延伸部30223自连接部30222向背离本体部3021的方向延伸。其中,延伸部30223在本体部3021上的 投影可落在连接部30222在本体部3021上的投影的轮廓范围之内。可继续参照图10,延伸部30223可包括相背设置的第一表面302233和第二表面302234,且沿延伸部30223向连接部30222的方向上,第一表面302233向背离第二表面302234的方向倾斜,其倾斜角度α可为大于或等于0°,且小于或等于60°。另外,在具体设置第二表面302234时,沿延伸部30223向连接部30222的方向上,第二表面302234可向背离第一表面302233的方向倾斜,其倾斜角度β可为大于或等于0°,且小于或等于60°。这样可便于将限位部3022插设于如图7所示的第一孔3013,并且可以有效的增大限位部3022与第一孔3013的孔壁的接触面积,从而提升二者之间贴合的紧密性。
可继续参照图6和图10,在本申请中,连接部30222与延伸部30223之间具有第一台阶面3023。该第一台阶面3023可设置于第一表面302233与连接部30222之间,和/或该第一台阶面3023设置于第二表面302234与连接部30222之间。
可以理解的是,为了使限位部3022能够插设于第一孔3013,可使限位部3022的外部形状与第一孔3013的形状相匹配。在本申请中,第一孔3013可设置为阶梯孔,该阶梯孔具有第二台阶面。这样,在将限位部3022插设于第一孔3013内时,可使第一台阶面3023与第二台阶面相抵接,从而起到对限位部3022插设于第一孔3013内的长度的调整。并且,限位部3022和第一孔3013采用这样的设计,可有效的增大二者之间的接触面积,其有利于提高二者贴合的可靠性。
在本申请中,限位部3022和第一孔3013除了可采用上述实施例的设置方式外,在本申请一些可能的实施例中,限位部3022和第一孔3013还可以采用其它可能的设置方式。示例性的,可以将限位部3022的外表面设置为圆柱形表面,并将第一孔3013设置为圆孔等,以使盖板3的结构得到简化。
值得一提的是,当垫片302的本体部3021和限位部3022为一体成型结构时,则垫片302可采用上文中提到的成型方法直接形成于板体301。其中,在对垫片302的材料进行挤塑、热压或者热成型等操作时,可使该材料进入至第一孔3013内形成限位部3022,并使限位部3022与第一孔3013过盈配合。
需要说明的是,在本申请一个可能的实施例中,垫片302和板体301也可为分别独立形成的两个结构。这样,可将垫片302的限位部3022插设于板体301的第一孔3013,并使限位部3022与第一孔3013的孔壁相贴合。另外,为了提高限位部3022与第一孔3013的孔壁之间的结合度,可使限位部3022与第一孔3013过盈配合。然后,再将垫片302的本体部3021与板体301的第二面3012采用粘接等方式进行固定即可。
参照图11,图11为本申请一个可能的实施例提供的限位部3022的剖视图。在图11中展示了第三孔30221的截面形状,沿连接部30222到延伸部30223的方向上,第三孔30221可以包括相连通的第一子孔302211和第二子孔302212。另外,在沿连接部30222到延伸部30223的方向上,第三孔30221的截面呈T形设置。这样可使第三孔30221的第一子孔302211作为对引脚进行避让的避让孔,并且还可以使引脚插设于第三孔30221的第二子孔302212的部分与第二子孔302212过盈配合,从而可在避免对引脚造成损坏的同时,还可以提高限位部3022对引脚的限位精度。
需要说明的是,在本申请中,不对第一子孔302211和第二子孔302212沿孔径方向上的截面形状进行限定,其中,第一子孔302211可以但不限于为圆孔、矩形孔或锥形孔等规则形状的孔,也可以为一些非规则的孔。第二子孔302212可以但不限于为圆孔、矩形孔 或锥形孔等规则形状的孔,也可以为一些非规则的孔。第一子孔302211和第二子孔302212的截面形状可以相同,也可以不同。另外,当第二子孔302212为矩形孔时,沿所述第二子孔的孔径方向上,可使第二子孔302212的截面的长为大于或等于0.1mm,且小于或等于2mm;和/或,矩形孔的截面的宽可为大于或等于0.1mm,且小于或等于2mm。示例性的,可使第二子孔302212的截面的长为1.5mm,宽为0.5mm。以在能够实现引脚与第二子孔302212的过盈配合的同时,还可以便于引脚插设于第二子孔302212,从而便于实现引脚与盖板的组装。
上述实施例只是针对第三孔30221的设置方式给出的一种示例性的说明,在本申请其它可能的实施例中,第三孔30221还可以采用其它可能的设置方式。示例性的,可参照图12,图12为本申请另一个实施例提供的限位部3022的剖视图。在图12所示的实施例中,沿连接部30222到延伸部30223的方向上,第三孔30221的截面可呈I形设置。另外,在沿孔径的方向上,第一子孔302211的截面形状和第二子孔302212的截面形状可以相同,以使第三孔30221的加工工艺得以简化。在本申请一些可能的实施例中,在沿孔径的方向上,第一子孔302211的截面形状和第二子孔302212的截面形状也可以不同,以使第三孔30221的设置较为灵活。
可以理解的是,在本申请中,当垫片302的本体部3021和限位部3022为一体成型结构时,第二孔30211和第三孔30221也可为一体成型孔,即第二孔30211和第三孔30221可通过同一道工序加工完成,从而可有效的简化垫片302的制备工艺。
具体实施时,可参照图13,图13为本申请一个可能的实施例提供的盖板3的第二面3012侧的结构示意图。在该实施例中,在沿连接部30222到延伸部30223的方向上,第三孔30221的截面形状可以但不限于呈如图11中所示的T形或如图12中所示的I形。另外,垫片302的第二孔30211可与第三孔30221的第一子孔302211通过同一道工序加工得到,此时可将第二孔30211与第一子孔302211看作同一个孔,从而使垫片302的加工工艺的到简化。
在将本申请上述任意实施例提供的盖板3应用于功率模块时,可参照图14,图14为本申请一个可能的实施例提供的功率模块的爆炸图。在该实施例中,功率模块除了包括上述的盖板3和引脚2外,还可以包括基板4,引脚2可通过粘接或者焊接的方式固定于基板4的表面,以实现引脚2与基板4的电连接。另外,在本申请中,引脚2可以与基板4的表面呈一定的夹角,示例性的可使引脚2与基板4垂直设置,以便于引脚2插设于盖板3的对应的第一孔3013中。
功率模块还可以包括芯片5,该芯片5与引脚2设置于基板4的同一表面,且芯片5与基板4电连接。在本申请中,为了实现对设置于基板4的引脚2和芯片5等部件进行保护,还可以在将引脚2和芯片5固定于基板4后,在基板4上设置塑封料,该塑封料可以但不限于为环氧树脂类材料等。另外,该塑封料覆盖于引脚2的用于与基板4连接的端部和芯片5。在本申请中,盖板3的第二面3012可与基板4相对设置,这样,在将引脚2插设于盖板3的对应的第一孔3013之后,可通过盖板3对塑封料进行压紧,从而实现对引脚2的用于与基板4连接的端部和芯片5的封装保护。值得一提的是,在对塑封料进行压紧的过程中,仍可采用如图1所示的目前现有的模具1对盖板3施加作用力,其可有利于提高模具1的通用性,从而可降低功率模块的加工成本。
由于盖板3的第二面3012设置有垫片302,在通过盖板3对塑封料进行压紧时,可使 垫片302的本体部3021与塑封料相抵接,从而可避免盖板3的板体301直接对塑封料施加作用力,这样可减小板体301施加于芯片5的作用力,以降低芯片5损坏的风险。
基于此,可以理解的是,采用本申请提供的功率模块,在其基板4上可以设置较多的芯片5,这样可有效的提高整个功率模块的功率密度,并有利于寄生参数的降低。
参照图15,图15为图14中所示的功率模块的组装结构示意图。本申请提供的功率模块除了包括上述的结构外,还可以包括壳体6。可一并参照图14和图15,该壳体6具有安装槽601,上述图14中所示的基板4、芯片5和引脚2可安装于该安装槽601内,以使壳体6可对其起到保护的作用。另外,盖板3可盖设于安装槽601的槽口,且盖板3与壳体6可以但不限于通过粘接或者螺纹联接等方式进行固定,从而实现对容置于壳体6的安装槽601内的部件的封装。
在本申请提供的功率模块中,由于每个引脚2可一一对应的插设于盖板3的一个第一孔3013内,且引脚2与第一孔3013过盈配合。因此,该功率模块的引脚2的位置精度较高,从而可提高功率模块与系统端连接的可靠性。另外,通过使引脚2与对应的第一孔3013过盈配合,可在通过盖板3对上述塑封料进行压紧的过程中,可有效的降低塑封料由第一孔3013溢出的风险,从而可避免塑封料对引脚2的用于与系统端连接的部分的包覆,以保证引脚2与系统端连接的稳定性。
另外,垫片302的本体部3021可在盖板3的板体301与芯片5之间起到缓冲的作用,从而可减小板体301施加于芯片5的作用力,以降低芯片5损坏的风险。这样,可在功率模块的基板4上设置较多的芯片5,从而可有效的提高整个功率模块的功率密度,并有利于实现寄生参数的降低。
并且,当垫片302设置有如图6所示的限位部3022时,可使引脚2与插设于第一孔3013内的限位部3022的第三孔30221过盈配合,从而使限位部3022在对引脚2起到有效限位的作用的同时,还可以对引脚2起到保护的作用,以提高引脚2的结构可靠性。
需要说明的是,在本申请中,当盖板3的垫片302与板体301为独立设置的结构时,在对功率模块进行组装的过程中,可先将垫片302与板体301进行组装,然后再将引脚2插设于对应的孔位中。或者,也可以先将引脚2与垫片302进行组装,然后再将组装好的引脚2和垫片302安装于板体301。在本申请中对其安装顺序不进行具体限定。
本申请上述实施例提供的功率模块可以但不限于应用于伺服电机、变频器或者逆变器等电子设备中。其中,电子设备可以包括一个容纳腔,功率模块可容纳于该容纳腔内。由于本申请提供的功率模块的引脚的位置度较高,且其功率密度可得到有效的提升,寄生参数可有效的降低,因此应用有该功率模块的电子设备的性能可得到提升。
显然,本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样,倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内,则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (17)

  1. 一种盖板,用于功率模块,所述功率模块包括引脚,其特征在于,所述盖板包括板体和垫片,其中:
    所述板体包括相背设置的第一面和第二面,且所述板体设置有第一孔,沿所述第一面到所述第二面的方向上,所述第一孔贯穿所述板体;
    所述垫片包括本体部,所述本体部设置于所述板体的第二面,且所述本体部开设有第二孔,沿所述第一面到所述第二面的方向上,所述第二孔贯穿所述本体部;
    每个所述引脚可穿过一个所述第二孔一一对应的插设于一个所述第一孔,且每个所述引脚与对应的所述第一孔过盈配合。
  2. 如权利要求1所述的盖板,其特征在于,所述垫片还包括限位部,所述限位部设置于所述本体部的朝向所述板体的一侧表面,每个所述限位部一一对应的插设于一个所述第一孔,且所述限位部与对应的所述第一孔的孔壁相贴合;
    所述限位部具有第三孔,沿所述第一面到所述第二面的方向上,所述第三孔贯穿所述限位部;所述引脚可穿过一个所述第二孔一一对应的插设于一个所述第三孔,且每个所述引脚与对应的所述第三孔过盈配合。
  3. 如权利要求2所述的盖板,其特征在于,所述限位部插入至所述第一孔的长度,小于或等于所述第一孔的孔深。
  4. 如权利要求2或3所述的盖板,其特征在于,所述限位部的壁厚为大于或等于0.1mm,且小于或等于5mm。
  5. 如权利要求2~4任一项所述的盖板,其特征在于,所述限位部包括连接部和延伸部,所述连接部与所述本体部固定连接,所述延伸部自所述连接部向背离所述本体部的方向延伸;
    所述延伸部包括相背设置的第一表面和第二表面,沿所述延伸部到所述连接部的方向上,所述第一表面向背离所述第二表面的方向倾斜;和/或,所述第二表面向背离所述第一表面的方向倾斜。
  6. 如权利要求5所述的盖板,其特征在于,所述第一表面向背离所述第二表面的方向倾斜的角度为大于或等于0°,且小于或等于60°;
    和/或,所述第二表面向背离所述第一表面的方向倾斜的角度为大于或等于0°,且小于或等于60°。
  7. 如权利要求5或6所述的盖板,其特征在于,所述连接部与所述延伸部之间具有第一台阶面;所述第一孔为阶梯孔,且所述阶梯孔具有第二台阶面,所述第一台阶面与所述第二台阶面相抵接。
  8. 如权利要求2~7任一项所述的盖板,其特征在于,沿所述连接部到所述延伸部的方向上,所述第三孔的截面形状可为T形或I形。
  9. 如权利要求2~8任一项所述的盖板,其特征在于,沿所述连接部到所述延伸部的方向上,所述第三孔包括第一子孔和第二子孔,所述第二子孔为矩形孔;
    沿所述第二子孔的孔径方向上,所述矩形孔的截面的长为大于或等于0.1mm,且小于或等于2mm;和/或,所述矩形孔的截面的宽为大于或等于0.1mm,且小于或等于2mm。
  10. 如权利要求1~9任一项所述的盖板,其特征在于,所述板体的所述第二面还设置有 挡墙,所述挡墙为环形结构,所述本体部设置于所述挡墙围成的闭合区域内;且所述挡墙高出所述第二面的高度,大于或等于所述本体部高出所述第二面的高度。
  11. 如权利要求1~10任一项所述的盖板,其特征在于,所述本体部高出所述第二面的高度为大于或等于0.1mm,且小于或等于10mm。
  12. 如权利要求1~11任一项所述的盖板,其特征在于,所述板体的基材的材料为聚苯硫醚、聚邻苯二酰胺和聚丙烯中的至少一种。
  13. 如权利要求1~12任一项所述的盖板,其特征在于,所述垫片的材料为硫化硅胶、硫化硅橡胶、聚二甲基硅氧烷和聚氯乙烯中的至少一种。
  14. 如权利要求1~13任一项所述的盖板,其特征在于,所述垫片为一体成型结构。
  15. 一种功率模块,其特征在于,包括引脚以及如权利要求1~14任一项所述的盖板。
  16. 如权利要求15所述的功率模块,其特征在于,所述功率模块还包括基板和芯片,所述芯片与所述引脚设置于所述基板的同一表面,且所述引脚和所述芯片与所述基板电连接;
    所述基板设置有塑封料,所述塑封料覆盖于所述芯片,且所述本体部与所述塑封料相抵接。
  17. 一种电子设备,其特征在于,包括容纳腔以及如权利要求15或16所述的功率模块,所述功率模块容置于所述容纳腔。
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