[發明專利]集成電流傳感器的功率模塊結構

在審

• 申請號: 202110594472.4
• 申請日: 2021-05-28
• 公開（公告）號: CN113295913A
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發明（設計）人: 毛先葉;孫靖雅;唐玉生
• 申請（專利權）人: 正海集團有限公司
• 主分類號: G01R19/00
• 分類號: G01R19/00;G01R1/04;G01R1/18;H02M1/00;H02M7/00;H05K7/20;H05K9/00
• 代理公司: 上海天協和誠知識產權代理事務所 31216
• 代理人: 沈國良

本發明公開了一種集成電流傳感器的功率模塊結構，本結構包括散熱器、塑殼、覆銅陶瓷基板、晶圓、蓋板和交流母排，覆銅陶瓷基板設于散熱器表面，晶圓設于覆銅陶瓷基板構成控制電路，塑殼設于散熱器并包覆覆銅陶瓷基板，交流母排連接覆銅陶瓷基板并伸出塑殼，蓋板設于塑殼頂面，本結構還包括電流感應芯片、電流感應板和金屬屏蔽罩，電流感應芯片焊接于電流感應板，電流感應板設于塑殼并正對伸出塑殼的交流母排，金屬屏蔽罩包裹交流母排和電流感應板，電流感應芯片檢測交流母排的電流信號。本結構提高功率模塊與電流傳感器的集成度，避免采集的電流信號被干擾或干擾其他信號，提高電流采樣精度和采樣可靠性，確保功率模塊的功率密度，降低成本。

技術領域

本發明涉及功率半導體技術領域，尤其涉及一種集成電流傳感器的功率模塊結構。

背景技術

功率模塊是將晶圓按照一定的功能組合封裝成一個整體,具有尺寸小、功率密度高等優點,因此在新能源汽車領域有著廣泛的應用。隨著新能源汽車高功率、長續航的發展，功率模塊的應用環境日益嚴苛，功率模塊的集成化得到廣泛關注。

如圖1所示，通常電流傳感器輸出信號連接至控制板，并檢測流經交流母排的電流信號，電流傳感器檢測交流母排電流時，根據公式（1）,

（1）

其中，B為穿過電流傳感器的磁場，K為系數，I為交流母排的電流，W₁為交流母排的寬度，h為交流母排與電流傳感器之間距離。

可知穿過電流傳感器的磁場B，其大小很大程度上取決于交流母排寬度W₁以及交流母排與電流傳感器的間距h。實際制造過程中，將電流傳感器安裝在交流母排上時，如果兩個部件之間的距離h發生偏差，那么電流的測量誤差就會變大。另外，該結構應用在新能源汽車等振動較大的場合時，因受到振動影響，距離h很容易發生變化，從而電流值的測量誤差也會變大。

如圖2和圖3所示，傳統新能源汽車逆變器中,通常使用電流傳感器6來檢測三相交流控制器中交流母排4的電流值,傳統功率模塊由散熱器1、塑殼2、覆銅陶瓷基板7和晶圓8構成，覆銅陶瓷基板7設于散熱器1表面，晶圓8設于覆銅陶瓷基板7構成控制電路，塑殼2設于散熱器1并包覆覆銅陶瓷基板7，交流母排4連接覆銅陶瓷基板7，控制器的控制板3位于塑殼2頂面，由于功率模塊與電流傳感器6為兩個獨立的零部件,需要將電流傳感器6的檢測信號傳遞到控制板3上,一般采用信號線的方式將檢測信號傳遞到控制板3；其中電流傳感器6需要固定安裝位置且交流母排4需要穿過電流傳感器6，因此控制器需要預留一部分空間來安裝固定電流傳感器6；且由于采用信號線的方式傳遞電流信號,該電流信號容易受到外部環境干擾或者干擾其他信號，并受車輛行駛振動的影響，電流傳感器6與交流母排4之間會發生相對位移，降低新能源汽車逆變器的可靠性。現階段新能源汽車驅動控制器要求功率密度越來越高,成本越來越低,以往功率模塊和電流傳感器獨立布置方式已無法滿足車載驅動功率模塊的應用。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種集成電流傳感器的功率模塊結構，本結構克服傳統功率模塊的缺陷，提高功率模塊與電流傳感器的集成度，避免采集的電流信號被干擾或干擾其他信號，提高電流的采樣精度和采樣可靠性，確保功率模塊的功率密度，降低成本。

為解決上述技術問題，本發明集成電流傳感器的功率模塊結構包括散熱器、塑殼、覆銅陶瓷基板、晶圓、蓋板和交流母排，所述覆銅陶瓷基板設于所述散熱器表面，所述晶圓設于所述覆銅陶瓷基板構成控制電路，所述塑殼設于所述散熱器并包覆所述覆銅陶瓷基板，所述交流母排連接所述覆銅陶瓷基板并伸出所述塑殼，所述蓋板設于所述塑殼頂面，本結構還包括電流感應芯片、電流感應板和金屬屏蔽罩，所述電流感應芯片焊接于所述電流感應板所述電流感應板設于所述塑殼并正對伸出所述塑殼的交流母排，所述金屬屏蔽罩包裹所述交流母排和電流感應板，所述電流感應芯片檢測所述交流母排的電流信號。