雙面散熱電動汽車功率模塊的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種雙面散熱電動汽車功率模塊。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著人們對環(huán)境保護、節(jié)能減排意識的不斷提高，開發(fā)無污染、高性能的新一代混合動力汽車、純電動汽車已成為世界各國研究機構(gòu)和企業(yè)爭相研制的熱點。以IGBT為代表的功率電子模塊是電動汽車中電機驅(qū)動與控制的核心部件之一。隨著人們對車用電機逆變器的性能需求越來越高，對功率電子模塊在功率密度、工作溫度、高效散熱、電能轉(zhuǎn)化效率等方面也提出了更高的要求。
[0003]圖1示出了傳統(tǒng)功率模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0004]如圖1所示，傳統(tǒng)功率模塊封裝通常將半導(dǎo)體芯片101通過釬焊焊層102焊接到絕緣襯板103上，半導(dǎo)體芯片101上表面利用鍵合引線104來通過引線鍵合方式實現(xiàn)不同目的的電氣連接，再將預(yù)焊接有半導(dǎo)體芯片101的絕緣襯板103焊接到散熱底板105上，然后將焊接好的絕緣襯板103和散熱底板105組裝到一個塑料外殼106中，并填充硅膠107和/或環(huán)氧樹脂108等填充材料進行密封保護。
[0005]這種結(jié)構(gòu)的散熱方式效率相對較低，內(nèi)部熱阻也較大，而且外接散熱器使得整個功率裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、外形尺寸較大。對于散熱效率、以及幾何尺寸要求非?？量痰碾妱悠囉媚孀兤鱽碚f，這種傳統(tǒng)功率裝置的散熱結(jié)構(gòu)及方式已經(jīng)很難滿足需要。
[0006]基于上述情況，亟需一種能夠進行高效散熱、尺寸較小的集成式雙面散熱功率模塊。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種雙面散熱電動汽車功率模塊，所述功率模塊包括:
[0008]第一散熱板；
[0009]芯片，其焊接在所述第一散熱板的對應(yīng)位置上；
[0010]第二散熱板，所述芯片和/或所述第一散熱板與所述第二散熱板的相應(yīng)端口電連接;
[0011]功率端子和控制端子，所述功率端子和控制端子與所述第一散熱板連接；以及，
[0012]封裝外殼。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述第一散熱板包括:
[0014]第一散熱層，其散熱面延伸出所述封裝外殼的表面，用于對所述功率模塊進行散執(zhí).JtW ，
[0015]第一絕緣層和第一電路層，所述第一絕緣層設(shè)置在所述第一散熱層與第一電路層之間，所述芯片焊接在所述第一電路層的對應(yīng)位置上。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述第一散熱層、第一絕緣層和第一電路層是通過一體加工成型工藝制造的，所述第一散熱層包括具有一定預(yù)設(shè)高度的第一散熱片。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述第一散熱層露出所述封裝外殼并達到第一預(yù)設(shè)距離。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述第二散熱板包括:
[0019]第二散熱層，其散熱面延伸出所述封裝外殼的表面，用于對所述功率模塊進行散執(zhí).JtW ，
[0020]第二絕緣層和第二電路層，所述第二絕緣層設(shè)置在所述第二散熱層與第二電路層之間，所述芯片和第一散熱板與所述第二電路層的對應(yīng)端口電連接。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述第二散熱層、第二絕緣層和第二電路層是通過一體加工成型工藝制造的，所述第一散熱層包括具有一定預(yù)設(shè)高度的第一散熱片。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述第二散熱層露出所述封裝外殼并達到第二預(yù)設(shè)距離。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述芯片和/或所述第一散熱板的端口通過金屬墊片與所述第二散熱板的相應(yīng)端口電連接。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述芯片包括第一芯片和第二芯片，其中，所述第二芯片正裝式焊接在所述第一散熱板的對應(yīng)位置上，所述第一芯片倒裝式焊接在所述第一散熱板的對應(yīng)位置上。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述封裝外殼為一體化轉(zhuǎn)模成型工藝制作的外殼。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述功率模塊還包括用于填充所述封裝外殼內(nèi)剩余空間的填充物，所述填充物的材料與所述封裝外殼的材料相同。
[0027]本發(fā)明提供了一種無鍵合引線的功率模塊，從而避免了鍵合引線脫落或根部斷裂而引起的功率模塊長期可靠性失效的問題。同時，該功率模塊由于不存在大量的鍵合引線，因此也可以避免因大量鍵合引線的使用而導(dǎo)致功率模塊內(nèi)部存在較大寄生電感的問題，從而保證了模塊的性能可靠。
[0028]本發(fā)明所提供的電動汽車功率模塊將具有功率轉(zhuǎn)化功能的半導(dǎo)體芯片通過特定互連技術(shù)分別焊接到上下兩個集成有散熱器的散熱襯板上，根據(jù)功率模塊所實現(xiàn)的功能應(yīng)用不同可以將半導(dǎo)體芯片在焊接時采用正面放置或反面放置，并通過金屬墊片調(diào)節(jié)由于半導(dǎo)體芯片厚度不同所產(chǎn)生的高度差，電極端子分別布置于散熱板的兩側(cè)，最后通過一體化轉(zhuǎn)模成型工藝填充內(nèi)部間隙并封裝模塊外殼。該功率模塊摒棄了傳統(tǒng)功率模塊中的鍵合引線、硅膠/環(huán)氧樹脂、散熱基板以及導(dǎo)熱硅脂材料，集成了外部散熱器，實現(xiàn)了真正意義上的直接襯板冷卻雙面散熱模式。
[0029]本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點可通過在說明書、權(quán)利要求書以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)和獲得。
【附圖說明】
[0030]附圖示出了本發(fā)明的各方面的各種實施例，并且它們與說明書一起用于解釋本發(fā)明的原理。本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員明白，附圖所示的特定實施例僅是實例性的，并且它們無意限制本發(fā)明的范圍。應(yīng)該認識到，在某些示例中，被示出的一個元件也可以被設(shè)計為多個元件，或者多個元件也可以被設(shè)計為一個元件。在某些示例中，被示出為另一元件的內(nèi)部部件的元件也可以被實現(xiàn)為該另一元件的外部部件，反之亦然。為了更加清楚、詳細地本發(fā)明的示例性實施例以使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)Ρ景l(fā)明的各方面及其特征的優(yōu)點理解得更加透徹，現(xiàn)對附圖進行介紹，在附圖中:
[0031]圖1是現(xiàn)有的功率模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖2是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的功率模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖3是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的第一散熱板的結(jié)構(gòu)示意圖
[0034]圖4是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的第一電路層的電極分布圖
[0035]圖5是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的芯片與第一散熱板之間的配置關(guān)系圖；
[0036]圖6是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的第二散熱板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖7是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的第二電路層的電極分布圖；
[0038]圖8是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的功率模塊的裝配示意圖。
【具體實施方式】
[0039]以下將結(jié)合附圖及實施例來詳細說明本發(fā)明的實施方式，借此對本發(fā)明如何應(yīng)用技術(shù)手段來解決技術(shù)問題，并達成技術(shù)效果的實現(xiàn)過程能充分理解并據(jù)以實施。需要說明的是，只要不構(gòu)成沖突，本發(fā)明中的各個實施例以及各實施例中的各個特征可以相互結(jié)合，所形成的技術(shù)方案均在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
[0040]同時，在以下說明中，出于解釋的目的而闡述了許多具體細節(jié)，以提供對本發(fā)明實施例的徹底理解。然而，對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說顯而易見的是，本發(fā)明可以不用這里的具體細節(jié)或者所描述的特定方式來實施。
[0041]圖2示出了本實施例所提供的雙面散熱電動汽車功率模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0042]如圖所示，本實施例所提供的功率模塊包括:第一散熱板201、芯片202 (包括第一芯片202a和第二芯片202b)、