功率模塊和具有其的車輛的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及電子制造領(lǐng)域，更具體地，涉及一種功率模塊和具有其的車輛。
【背景技術(shù)】
[0002]相關(guān)技術(shù)中的功率模塊是通過在芯片上下表面焊接陶瓷覆銅基板，再將金屬散熱底板與陶瓷覆銅基板的金屬層進行粘結(jié)來實現(xiàn)模塊封裝，最后通過對金屬散熱底板進行液體冷卻的方式對模塊進行雙面冷卻。這種功率模塊由多層材料組成，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，多層的結(jié)構(gòu)阻礙了散熱；散熱底板材料熱膨脹系數(shù)與芯片不匹配；多層結(jié)構(gòu)及熱膨脹系數(shù)不匹配使得每一層都會成為潛在的損壞點；封裝過程中需要進行兩次焊接工序，增加了成本。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此，本實用新型提出一種功率模塊，該功率模塊的結(jié)構(gòu)簡單、散熱性好、可靠性高。
[0004]本實用新型還提出一種具有上述功率模塊的車輛。
[0005]根據(jù)本實用新型第一方面的功率模塊，包括:功率芯片，所述功率芯片的上表面引出有門極；兩個絕緣散熱基板，所述兩個絕緣散熱基板分別焊接在所述功率芯片的上下表面上，每個所述絕緣散熱基板朝向另一個所述絕緣散熱基板的表面上均設(shè)有第一金屬層，位于所述功率芯片上方和下方的所述兩個絕緣散熱基板上分別引出有發(fā)射極和集電極，所述發(fā)射極和集電極分別與相對應(yīng)的所述第一金屬層相連。
[0006]根據(jù)本實用新型的功率模塊，通過將功率芯片的上下表面分別與兩個絕緣散熱基板相連，省去了相關(guān)技術(shù)中的雙面覆銅陶瓷基板，縮短了散熱路徑、減小了熱阻，同時兩個絕緣散熱基板可以使功率芯片的上下表面實現(xiàn)同時散熱的目的，大大地增強了功率模塊的散熱能力，從而提高了功率模塊的可靠性，延長了功率模塊的使用壽命，該功率模塊的結(jié)構(gòu)簡單、生產(chǎn)工序簡易、生產(chǎn)率較高。
[0007]根據(jù)本實用新型第二方面的車輛，包括根據(jù)上述實施例所述的功率模塊。
[0008]本實用新型的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本實用新型的實踐了解到。
【附圖說明】
[0009]圖1是根據(jù)本實用新型實施例的功率模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010]圖2是根據(jù)本實用新型一個實施例的功率模塊的絕緣散熱基板的部分結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]附圖標(biāo)記:
[0012]功率模塊100 ;
[0013]殼體10 ;冷卻液11 ;入口 12 ;出口 13 ;
[0014]芯片20 ;第二金屬層201 ;焊料21 ;門極22 ;
[0015]絕緣散熱基板30 ;散熱部31 ;散熱片311 ;第一金屬層32 ;發(fā)射極33 ;集電極34 ;
[0016]塑封體40 ;連接墊50。
【具體實施方式】
[0017]下面詳細(xì)描述本實用新型的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本實用新型，而不能理解為對本實用新型的限制。
[0018]下面首先結(jié)合附圖1至圖2具體描述根據(jù)本實用新型第一方面實施例的功率模塊100。
[0019]根據(jù)本實用新型實施例的功率模塊100包括功率芯片20和兩個絕緣散熱基板30。具體而言，功率芯片20的上表面引出有門極22，兩個絕緣散熱基板30分別焊接在功率芯片20的上下表面上，每個絕緣散熱基板30朝向另一個絕緣散熱基板30的表面上均設(shè)有第一金屬層32，位于功率芯片20上方和下方的兩個絕緣散熱基板30上分別引出有發(fā)射極33和集電極34，發(fā)射極33和集電極34分別與相對應(yīng)的第一金屬層32相連。
[0020]如圖1所示，功率模塊100主要由功率芯片20和兩個絕緣散熱基板30組成。其中，功率芯片20和兩個絕緣散熱基板30均沿水平方向(如圖1所示的左右方向)延伸，而兩個絕緣散熱基板30分別設(shè)在功率芯片20的上下兩側(cè)，可以理解的是，功率芯片20的上表面與兩個絕緣散熱基板30中的一個的下表面焊接相連，而功率芯片20的下表面與另一個絕緣散熱基板30的上表面焊接相連，即功率芯片20的上表面和下表面分別與兩個絕緣散熱基板30之間通過焊料21實現(xiàn)連接。
[0021]其中，功率芯片20的上表面和下表面上分別具有有第二金屬層201，兩個絕緣散熱基板30分別與功率芯片20上的第二金屬層201焊接相連。
[0022]可選地，功率芯片20的背面(如圖1所示的下表面)的第二金屬層201可以是分層設(shè)置的鈦層、鎳層、銀層，即首先功率芯片20的下表面設(shè)置鈦層，然后在鈦層上分別依次設(shè)置鎳層和銀層，當(dāng)然，功率芯片20的下表面的第二金屬層201還可以為其他可以焊接的金屬。
[0023]而功率芯片20的正面(如圖1所示的上表面)上的第二金屬層201可以為鋁層，然后在鋁層上化學(xué)鍍鎳磷合金；或者首先在鋁層上化學(xué)鍍鎳磷合金，然后在鎳磷合金層上鍍金層；還可以為分層設(shè)置的鎳層、鈀層、金層等可焊的金屬，即首先在功率芯片20的上表面設(shè)置鎳層，然后在鎳層上分別依次設(shè)置鈀層和金層。這樣既易于實現(xiàn)功率芯片20與兩個絕緣散熱基板30的焊接，又方便使得功率芯片20與兩個絕緣散熱基板30之間進行熱量的傳導(dǎo)。
[0024]而如圖1和圖2所示，每個絕緣散熱基板30上設(shè)有第一金屬層32，其中第一金屬層32可以附著在每個絕緣散熱基板30的外表面以增強絕緣散熱基板30的散熱功能，也可以設(shè)在絕緣散熱基板30朝向功率芯片20的一側(cè)表面上(如圖1所示，位于功率芯片20上方的絕緣散熱基板30的下表面和位于功率芯片20下方的絕緣散熱基板30的上表面)。
[0025]其中，位于功率芯片20下方的絕緣散熱基板30上設(shè)有的集電極34，也就是說，集電極34通過絕緣散熱基板30上的第一金屬層32與功率芯片20的背面(如圖1所示的下表面)實現(xiàn)電連接，而功率芯片20的正面(如圖1所示的上表面)上設(shè)有門極22，位于功率芯片20上方的絕緣散熱基板30上設(shè)有發(fā)射極33，發(fā)射極33通過第一金屬層32與功率芯片20的正面(如圖1所示的上表面)實現(xiàn)電連接。
[0026]而相關(guān)技術(shù)中的功率模塊的芯片首先需焊接在覆銅陶瓷基板上，然后再在覆銅陶瓷基板上焊接散熱板，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，多層結(jié)構(gòu)阻礙了芯片的散熱，芯片的散熱效果較差，并且該功率模塊的生產(chǎn)工序復(fù)雜、成本高、生產(chǎn)效率較低。
[0027]由此，根據(jù)本實用新型實施例的功率模塊100，通過將功率芯片20的上下表面分別與兩個絕緣散熱基板30相連，省去了相關(guān)技術(shù)中的覆銅陶瓷基板，縮短了散熱路徑、減小了熱阻，同時兩個絕緣散熱基板30可以使功率芯片20的上下表面實現(xiàn)同時散熱的目的，大大地增強了功率模塊100的散熱能力，從而提高了功率模塊100的可靠性，延長了功率模塊100的使用壽命，該功率模塊100的結(jié)構(gòu)簡單、生產(chǎn)工序簡易、生產(chǎn)率較高。
[0028]可選地，該第一金屬層32可以為銅層或鋁層，兩個絕緣散熱基板30可以為陶瓷基板，陶瓷基板的外表面附著有銅層或鋁層，采用陶瓷基板進行散熱可以確保了熱源緊靠在絕緣散熱基板30上，陶瓷基板以其惰性的優(yōu)勢，可以隨意選擇需要的冷卻液11。當(dāng)然，本實用新型的絕緣散熱基板30的材料并不限于此，兩個絕緣散熱基板30須具有散熱好、與功率芯片20以及其他電器件連接和導(dǎo)電性好、與外界絕緣等的特點。
[0029]進一步地，兩個絕緣散熱基板30與功率芯片20相背的一側(cè)分別設(shè)有散熱部31，兩個散熱部31增大了功率模塊100與周圍流體的熱交換面積，即增大了散熱面積，使功率芯片20的上表面和下表面能夠同時得到散熱，從而增強了功率模塊100的散熱性能，提高了可靠性。
[0030]可選地，每個散熱部31為多個沿相應(yīng)的絕緣散熱基板30的長度方向間隔布置的散熱片311。也就是說，位于功率芯片20下方的絕緣散熱基板30的散熱部31和位于功率芯片20上方的絕緣散熱基板30的散熱部31均形成為多個散熱片311，多個散熱片311分別沿對應(yīng)的絕緣散熱基板30的長度方向(如圖1所示的左右方向)間隔開布置，每個散熱片311沿垂直于絕緣散熱基板30的表面的方向延伸。由此，通過在兩個絕緣散熱基板30與功率芯片20相背的一側(cè)分別設(shè)置多個散熱片311，大大地增加了散熱部31與外界流體對流的散熱面積，從而提尚了功率t旲塊100的散熱能力，進一步提尚了功率t旲塊100的可靠性。
[0031]在本實用新型的一些【具體實施方式】中，功率模塊100還包括填充有冷卻液11的殼體10，至少一個絕緣散熱基板30的至少一部分位于殼體10內(nèi)。也就是說，功率模塊100主要由殼體10、功率芯片20和兩個絕緣散熱基板30組成，其中，兩個絕緣散熱基板30的至少一部分設(shè)在殼體10內(nèi)。這樣，殼體10內(nèi)的冷卻液11可以與絕緣散熱基板30接觸，從而提高功率模塊100的散熱能力和可靠性。優(yōu)選地，殼體10的制造材料為耐腐蝕性強、高絕緣性、耐高溫的材料，從而提高功率模塊100的殼體10的使用壽命。
[0032]如圖1所示，在本實施例中，殼體10為兩個，每個絕緣散熱基板30的至少一部分位于殼體10內(nèi)?？梢岳斫獾氖牵瑑蓚€絕緣散熱基板30的散熱部31均設(shè)在殼體10內(nèi)，這樣功率芯片20產(chǎn)生的熱量由功率芯片20的上下表面的第二金屬層201傳導(dǎo)到兩個絕緣散熱基板30，再利用循環(huán)流動的冷卻液11流經(jīng)置于殼體10內(nèi)的絕緣散熱基板30，冷卻液11直接對兩個絕緣散熱基板30進行循環(huán)冷卻散熱，從而實現(xiàn)對功率模塊100散熱的目的，從而提高功率模塊100的散熱能力和可靠性。
[0033]進一步地，殼體10具有入口 12和出口 13以構(gòu)造出冷卻液11循環(huán)的流動通道(未示出)，絕緣散熱基板30的散熱部31位于設(shè)在殼體10內(nèi)。具體地，如圖1所示，殼體10上具有相互連通的入口 12和出口 13，入口 12和出口 13分別設(shè)在殼體10的左右兩側(cè)以增加冷卻液11在殼體10內(nèi)的流動時間，保證絕緣散熱基板30的散熱部31可以與周圍的冷卻液11進行充分的熱