[實用新型]一種疊層封裝雙面散熱功率模塊

有效

• 申請號: 201720692488.8
• 申請日: 2017-06-14
• 公開（公告）號: CN207038508U
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: 牛利剛;滕鶴松;王玉林;徐文輝
• 申請（專利權）人: 揚州國揚電子有限公司
• 主分類號: H01L23/31
• 分類號: H01L23/31;H01L23/367
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙)32204
• 代理人: 陳靜

技術領域

本實用新型涉及電力電子功率模塊，尤其是一種疊層封裝雙面散熱功率模塊。

背景技術

電力電子技術在當今快速發展的工業領域占有非常重要的地位，電力電子功率模塊作為電力電子技術的代表，已廣泛應用于電動汽車，光伏發電，風力發電，工業變頻等行業。隨著我國工業的崛起，電力電子功率模塊有著更加廣闊的市場前景。

現有電力電子功率模塊封裝體積大，重量重，不符合電動汽車、航空航天等領域的高功率密度、輕量化的要求。體積較大的電力電子功率模塊，其寄生電感往往也比較大，這會造成過沖電壓較大、損耗增加，而且也限制了在高開關頻率場合的應用。SiC電力電子器件具有高頻、高溫、高效的特性，但現有功率模塊的寄生電感較大，限制了SiC性能的發揮。另外，隨著應用端功率密度的不斷升級，現有功率模塊的封裝結構已經阻礙了功率密度的進一步提升，必須開發出更加有效的散熱結構才能滿足功率密度日益增長的需求。

現有的雙面散熱功率模塊如CN105161477A，由于芯片單層設置，電流的換流回路面積仍然較大，往往寄生電感也比較大，而且芯片單層設置，使得功率模塊的體積相對較大，另外功率端子與控制端子只與第一襯板連接，設置不夠靈活、襯板面積無法進一步減小，還會由于電流路徑較長造成損耗增加。

實用新型內容

實用新型目的：針對上述現有技術存在的缺陷，本實用新型旨在提供一種體積小、重量輕、寄生電感小的疊層封裝雙面散熱功率模塊。

技術方案：一種疊層封裝雙面散熱功率模塊，包括輸入功率端子、輸出功率端子、頂部金屬絕緣基板、底部金屬絕緣基板，所述輸入功率端子包括正極功率端子和負極功率端子，頂部金屬絕緣基板和底部金屬絕緣基板疊層設置，頂部金屬絕緣基板和底部金屬絕緣基板在二者相對的面上均燒結有芯片，所述正極功率端子和負極功率端子與頂部金屬絕緣基板和底部金屬絕緣基板均電連接，輸出功率端子包括焊接部和位于塑封外殼外部的連接部，焊接部設置在頂部金屬絕緣基板上燒結的芯片和底部金屬絕緣基板上燒結的芯片之間并與芯片電連接。

進一步的，所述頂部金屬絕緣基板上燒結的芯片為下半橋二極管芯片和上半橋二極管芯片，底部金屬絕緣基板上燒結的芯片為下半橋開關芯片和上半橋開關芯片，其中，下半橋二極管芯片與下半橋開關芯片疊層設置，上半橋二極管芯片與上半橋開關芯片疊層設置。

進一步的，頂部金屬絕緣基板上燒結的芯片為上半橋開關芯片和上半橋二極管芯片，底部金屬絕緣基板上燒結的芯片為下半橋開關芯片和下半橋二極管芯片，其中，上半橋開關芯片與下半橋二極管芯片疊層設置，上半橋二極管芯片與下半橋開關芯片疊層設置。

進一步的，所述正極功率端子和負極功率端子均燒結在頂部金屬絕緣基板上，并且至少一個輸入功率端子與底部金屬絕緣基板通過金屬連接柱相連；或者，正極功率端子和負極功率端子均燒結在底部金屬絕緣基板上，并與頂部金屬絕緣基板通過金屬連接柱相連；或者，正極功率端子和負極功率端子與頂部金屬絕緣基板和底部金屬絕緣基板均燒結。

進一步的，所述頂部金屬絕緣基板包括與正極功率端子電連接的頂部金屬絕緣基板正極金屬層、與負極功率端子電連接的頂部金屬絕緣基板負極金屬層、與輸出功率端子和一個上半橋驅動端子電連接的上半橋開關芯片發射極/源極局部金屬層，以及與另一個上半橋驅動端子電連接的上半橋開關芯片門極局部金屬層；

頂部金屬絕緣基板正極金屬層的表面燒結有上半橋二極管芯片，頂部金屬絕緣基板負極金屬層的表面燒結有下半橋二極管芯片，上半橋開關芯片門極局部金屬層與上半橋開關芯片的門極電連接。

進一步的，所述底部金屬絕緣基板包括與正極功率端子電連接的底部金屬絕緣基板正極金屬層、與負極功率端子及一個下半橋驅動端子電連接的底部金屬絕緣基板負極金屬層，以及與另一個下半橋驅動端子電連接的下半橋開關芯片門極局部金屬層；

底部金屬絕緣基板正極金屬層的表面燒結有上半橋開關芯片，底部金屬絕緣基板負極金屬層表面燒結有下半橋開關芯片；下半橋開關芯片門極局部金屬層與下半橋開關芯片的門極電連接。

進一步的，所述輸出功率端子還包括上半橋引出端，所述焊接部與上半橋開關芯片的發射極或源極連接、與下半橋開關芯片的集電極或漏極連接、與上半橋二極管芯片的正極連接、與下半橋二極管芯片的負極連接；上半橋引出端與頂部金屬絕緣基板的上半橋開關芯片發射極/源極局部金屬層連接。

進一步的，所述輸出功率端子的焊接部與上半橋開關芯片的發射極/源極、與下半橋開關芯片的集電極/漏極、與上半橋二極管芯片的正極、與下半橋二極管芯片的負極之間均設有應力緩沖層。