CN210349819U - 功率器件模组 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种功率器件模组，包括树脂封装体、以及封装在树脂封装体内的功率器件和电路板，电路板的第一表面具有第一导电图案层，电路板相对于其第一表面的第二表面具有第二导电图案层；金属基板设置在树脂封装体的表面，并平行于电路板；金属基板具有多个导电盘；电路元件封装在树脂封装体内，并焊接至第一导电图案；功率器件的两个相对表面分别焊接至金属基板和电路板；其中，功率器件第一表面的引脚焊接至第二导电图案层，第二导电图案层和导电盘之间通过金属支撑件电连接。本实用新型的功率器件模组具有散热性能佳且便于小型化的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及功率器件封装领域；更具体地讲，是涉及一种将电路元件和功率器件集成封装的功率器件模组。
背景技术
例如IGBT(绝缘栅双极型晶体管)、MOSFET(金属-氧化物半导体场效应晶体管)等的功率器件工作时会产生大量热量，如果不能及时将功率器件所产生的热量散发，将严重影响功率器件及其周边电路元件的工作。因此，要求功率器件模组具有良好的散热性能。
中国专利文献CN108091621A公开了一种功率器件模组，其包括层叠设置的双面电路板和散热基板；双面电路板的第一表面上设置有第一焊盘，相对于第一表面的第二表面上设置有第二焊盘；散热基板内嵌有陶瓷散热体和例如IGBT的功率器件，功率器件的引脚焊接在第一焊盘上，功率器件相对于引脚侧的另一侧与陶瓷散热体热连接；散热基板远离双面电路板的一侧表面形成与电绝缘散热体连接的金属散热层。该功率器件模组还包括例如电容或电感的储能器件，其引脚焊接在第二焊盘上。
上述的功率器件模组中，功率器件与金属散热层之间设有陶瓷散热体，受限于陶瓷散热体的体积及传热路径上多个界面处的热阻，功率器件内的热量并不易快速传导至金属散热层；另外，储能器件设置在双面电路板外表面(模组的安装面)上，导致功率器件模组的后续安装不便且有碍于产品的小型化。
发明内容
本实用新型的主要目的是提供一种具有优异散热性能且便于小型化的功率器件模组。
为了实现上述主要目的及其他目的，本实用新型所提供的功率器件模组包括树脂封装体、封装在树脂封装体内的功率器件，以及：
电路板，封装在树脂封装体内；电路板的第一表面具有第一导电图案层，电路板相对于其第一表面的第二表面具有第二导电图案层；
金属基板，设置在树脂封装体的表面，并平行于电路板；金属基板具有多个导电盘；
电路元件，封装在树脂封装体内，并焊接至第一导电图案层；
功率器件的两个相对表面分别焊接至金属基板和电路板；其中，功率器件第一表面的导电引脚焊接至电路板的第二导电图案层，第二导电图案层和金属基板的导电盘之间通过金属支撑件电连接。
上述技术方案中，功率器件与金属基板焊接连接，功率器件内的热量可直接、快速地传导至金属基板，具有热阻小、散热性能佳的优点。采用树脂封装体(即通过树脂注塑成型工艺成型的封装体)进行封装，制作工艺简单，良品率高且成本；功率器件和电路元件同时封装在树脂封装体内，并位于电路板的相对两侧，有利于功率器件模组的小型化；金属基板形成功率器件模组的安装面，功率器件模组可采用SMT贴片工艺快速安装。
根据本实用新型的一种具体实施方式，功率器件相对于其第一表面的第二表面具有导电引脚，功率器件第二表面的导电引脚与金属基板中的相应导电盘焊接连接。
根据本实用新型的另一具体实施方式，功率器件相对于其第一表面的第二表面具有导热引脚，金属基板具有导热盘，导热引脚焊接至该导热盘。
需说明的是，本实用新型中，功率器件模组工作时，导电引脚除了承载电流之外，同样可以具有导热的功能；导热引脚则仅起到导热的作用，其虽然在某些实施例中可以与相应的导电引脚电连接，但并不承载电流。
本实用新型的实施例中，金属基板的厚度可以设置为0.1毫米至2毫米。优选地，金属基板是厚度为0.1毫米至0.5毫米的铜基板。
本实用新型的实施例中，金属支撑件可以为铜块或铜柱。优选地，金属支撑件与第二导电图案层和金属基板的导电盘焊接连接。
本实用新型的实施例中，功率器件例如为IGBT芯片或MOSFET芯片，但本实用新型并不以此为限，而是同样可以用于其他的功率器件。
本实用新型的实施例中，第一导电图案层和第二导电图案层的厚度可以设置为30微米至100微米；此外，电路板还可以具有设置在其绝缘基板内部的第三导电图案层。
根据本实用新型的一种优选实施方式，功率器件的两个相对表面中发热量更大的一个表面焊接至金属基板，以达成更佳的散热效果。
为了更清楚地说明本实用新型的目的、技术方案和优点，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。
需说明的是，为了清楚地示意所要表达的结构，附图中的不同部分可能并非以相同比例描绘，因此，除非明确指出，否则附图所表达的内容并不构成对各部分尺寸、比例关系的限制。
附图说明
图1是本实用新型功率器件模组实施例1的剖面结构示意图；
图2是本实用新型功率器件模组实施例2的剖面结构示意图。
具体实施方式
实施例1
请参阅图1，实施例1的功率器件模组，树脂封装体60内封装有功率器件10、电路板20和电路元件40，树脂封装体60的一个表面设置有平行于电路板20的金属基板30。需说明的是，图1中仅示意性地描述了一个电路元件40和一个功率器件10，但容易理解，电路元件40和功率器件10的数量可以是一个或多个，本实用新型对此并不作限制。
其中，电路板20具有绝缘基板21、位于其第一表面的第一导电图案层22以及位于其第二表面的第二导电图案层，第二导电图案层包括如图1所示相互分隔的导电迹线231和232。第一导电图案层22和第二导电图案层的厚度为大约35微米，且二者可以通过贯穿绝缘基板21的导电过孔电连接。电路元件40是例如电阻器、电容器、电感器等的无源元件，电路元件40焊接至第一导电图案层22。
功率器件10的两个相对表面分别焊接至金属基板30和电路板20。具体到实施例1中，功率器件10为MOSFET芯片，其第一表面(相邻于电路板20的表面)具有G极引脚12和S极引脚13，其相对于第一表面的第二表面具有D极引脚11；D极引脚11承载的电流相对较大，功率器件10第二表面的发热量也相对较大。
金属基板30是厚度为大约0.25毫米的铜基板(铜板)，其具有多个例如以模具冲切、线切割、机械切割等方式加工而成的导电盘，例如图1中所示出的导电盘31、32和33。其中，D极引脚11焊接至导电盘31；G极引脚12焊接至第二导电图案层的导电迹线232，S极引脚13焊接至第二导电图案层的导电迹线231。支撑铜块51的两端分别与导电迹线231和导电盘33焊接连接，从而在导电迹线231和导电盘33之间建立电连接；支撑铜块52的两端分别焊接至导电迹线232和导电盘32，从而在导电迹线232和导电盘32之间建立电连接。
实施例2
请参阅图2，实施例2的功率器件模组，功率器件100为不同于实施例1的另一种结构MOSFET芯片。具体地，功率器件100第一表面(相邻于电路板20的表面)具有D极引脚(图中未示出)、G极引脚113和S极引脚112，其相对于第一表面的第二表面具有导热引脚111。该结构的MOSFET芯片，工作时虽然导热引脚111(thermal pad)并无电流通过，但仍需要将导热引脚111与S极引脚112电连接。
金属基板30具有导电盘31和导热盘34，导热引脚111焊接至导热盘34；G极引脚113焊接至第二导电图案层的导电迹线231，S极引脚112焊接至第二导电图案层的导电迹线232。支撑铜块51的两端分别焊接至导电迹线231和导电盘31，从而在导电迹线231和导电盘31之间建立电连接；支撑铜块52的两端分别焊接至导电迹线232和导热盘34，以在导电迹线232和导热盘34之间建立电连接，进而实现导热引脚111与S极引脚112之间的电连接。
容易理解，功率器件100第一表面的D极引脚同样通过支撑铜块电连接至金属基板30内的相应导电盘。对实施例2功率器件模组其他部分结构的描述可参阅实施例1，在此不再赘述。
虽然本实用新型以具体实施例揭露如上，但上述具体实施例并非用以限定本实用新型实施的范围。任何本领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的发明范围内，当可作些许的改进，即凡是依照本实用新型所做的同等改进，应为本实用新型的保护范围所涵盖。因此，本实用新型的保护范围当以权利要求所界定者为准。
Claims (10)
1.一种功率器件模组，包括树脂封装体和封装在所述树脂封装体内的功率器件，其特征在于：
电路板，封装在所述树脂封装体内；所述电路板的第一表面具有第一导电图案层，所述电路板相对于其第一表面的第二表面具有第二导电图案层；
金属基板，设置在所述树脂封装体的表面，并平行于所述电路板；所述金属基板具有多个导电盘；
电路元件，封装在所述树脂封装体内，并焊接至所述第一导电图案层；
所述功率器件的两个相对表面分别焊接至所述金属基板和所述电路板；其中，所述功率器件第一表面的导电引脚焊接至所述第二导电图案层，所述第二导电图案层和所述导电盘之间通过金属支撑件电连接。
2.根据权利要求1所述的功率器件模组，其特征在于：所述功率器件相对于其第一表面的第二表面具有导电引脚，所述功率器件第二表面的导电引脚与所述金属基板中的相应导电盘焊接连接。
3.根据权利要求1所述的功率器件模组，其特征在于：所述功率器件相对于其第一表面的第二表面具有导热引脚，所述金属基板具有导热盘，所述导热引脚焊接至所述导热盘。
4.根据权利要求1所述的功率器件模组，其特征在于：所述金属基板的厚度为0.1毫米至2毫米。
5.根据权利要求4所述的功率器件模组，其特征在于：所述金属基板是厚度为0.1毫米至0.5毫米的铜基板。
6.根据权利要求1所述的功率器件模组，其特征在于：所述金属支撑件为铜块或铜柱。
7.根据权利要求1所述的功率器件模组，其特征在于：所述金属支撑件与所述第二导电图案层和所述导电盘焊接连接。
8.根据权利要求1所述的功率器件模组，其特征在于：所述功率器件为IGBT芯片或MOSFET芯片。
9.根据权利要求1所述的功率器件模组，其特征在于：所述第一导电图案层和所述第二导电图案层的厚度为30微米至100微米；所述电路板还具有设置在其绝缘基板内部的第三导电图案层。
10.根据权利要求1所述的功率器件模组，其特征在于：所述功率器件的两个相对表面中发热量更大的一个表面焊接至所述金属基板。
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