CN221102058U - 一种氮化镓功率模块 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种氮化镓功率模块，其包括功率组件、壳体组件和底板；所述功率组件包括氮化镓芯片及用于安装所述氮化镓芯片的电路基板；所述壳体组件包括隔板以及至少三个集成区，所述集成区沿第一方向排列，相邻所述集成区之间设有所述隔板；所述底板与所述壳体组件拼接，所述底板的第一表面用于密封所述集成区的一侧形成若干容置腔，所述容置腔用于容置一组所述功率组件；本实用新型通过模块归一化设计提高器件集成度，能够满足1200W/800A及更高的功率需求，同时该氮化镓功率模块相较于现有技术中若干个组合的氮化镓模块尺寸和体积更小，占用空间更小，有利于电路板布局和设计，能够降低电损耗和寄生参数影响，同时散热效果更好。
Description
技术领域
本实用新型涉及功率半导体器件技术领域，尤其是指一种氮化镓功率模块。
背景技术
氮化镓作为一种宽禁带半导体材料，具备禁带宽度大、击穿电压高、热导率大、开关频率高以及抗辐射能力强等优势；其较高的开关频率使得应用电路能够采用尺寸更小的无源器件，较高的击穿电压则表示氮化镓材料的电压耐受能力较传统的硅材料更高，不影响导通电阻性能，能够降低导通损耗；因此，氮化镓材料作为极具发展前景的材料被广泛使用，成为电子产品轻量化的关键器件。
目前为应对高功率需求，通常将多个氮化镓模块进行组合，导致其体积较大、占用更多空间，使得对应的电路布局需要重新规划，在安装与集成时较为不便，需要额外耗费开发时间与成本。
实用新型内容
为此，本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有技术中标准封装器件集成度不高、功率密度受限的技术难点，提供一种氮化镓功率模块，通过模块化设计满足高集成度和高功率的需求。
为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种氮化镓功率模块，其包括，
功率组件，其包括氮化镓芯片及用于安装所述氮化镓芯片的电路基板；
壳体组件，所述壳体组件包括隔板以及至少三个集成区，所述集成区沿第一方向排列，相邻所述集成区之间设有所述隔板；
底板，所述底板与所述壳体组件拼接，所述底板的第一表面用于密封所述集成区的一侧形成若干容置腔，所述容置腔用于容置一组所述功率组件。
在本实用新型的一个实施例中，所述若干容置腔包括沿所述第一方向排列设置的第一容置腔、第二容置腔和第三容置腔。
在本实用新型的一个实施例中，所述壳体组件还包括连接端子，所述连接端子分别位于所述容置腔沿第二方向的两端，所述第二方向与所述第一方向垂直。
在本实用新型的一个实施例中，还包括冷却装置，所述冷却装置紧贴所述底板的第二表面，所述第二表面在所述底板的厚度方向上与所述第一表面相对设置。
在本实用新型的一个实施例中，所述底板还包括翅片，所述翅片由所述第二表面凸起且紧贴所述冷却装置，所述翅片设置为金属材质。
在本实用新型的一个实施例中，所述功率组件还包括第一焊接层和第二焊接层；所述第一焊接层位于所述电路基板的一侧表面并用于固定所述氮化镓芯片，所述第二焊接层位于所述第一表面的至少部分区域并用于固定所述电路基板。
在本实用新型的一个实施例中，所述电路基板设置为氮化镓材质。
在本实用新型的一个实施例中，所述容置腔内的所述氮化镓芯片通过键合丝连接。
在本实用新型的一个实施例中，所述键合丝设置为铜线。
在本实用新型的一个实施例中，所述底板与所述壳体组件通过点胶方式粘接。
本实用新型的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
本实用新型所述的一种氮化镓功率模块，通过模块归一化设计提高器件集成度，能够满足1200W/800A及更高的功率需求，同时该氮化镓功率模块相较于现有技术中若干个氮化镓模块组合的总尺寸和体积更小，占用空间更小，有利于电路板布局和设计，能够降低电损耗和寄生参数影响，同时散热效果更好。
附图说明
为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中：
图1是本实用新型优选实施例中氮化镓功率模块的***视图；
图2是本实用新型优选实施例中氮化镓功率模块的俯视图；
图3是本实用新型优选实施例中氮化镓功率模块的侧视图。
说明书附图标记说明：1、功率组件；11、氮化镓芯片；12、电路基板；13、第一焊接层；14、第二焊接层；2、壳体组件；21、集成区；22、隔板；3、底板；31、第一表面；32、第二表面；41、第一容置腔；42、第二容置腔；43、第三容置腔；5、连接端子；6、翅片。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。
实施例
参照图1～图3所示，本实用新型提供了一种氮化镓功率模块，其包括功率组件1、壳体组件2、底板3及冷却装置，本实用新型将氮化镓模块进行归一化设计，提高集成度，实现单模块设计，在有限的占用空间内使氮化镓模块符合高功率需求，节省后续开发和设计成本。
具体地，经本案发明人研究发现，现有技术中在实现1200W/600A功率需求时需要搭配多个氮化镓模块组合，整体体积较大且在封装时面临电损耗及寄生参数等电学方面的挑战，安装与集成难度较大，据此，参照图1所示，本实用新型优选实施例中，所述壳体组件2包括隔板22以及至少三个集成区21，每一所述集成区21内均设有所述功率组件1，以排列设置的集成区21替代分立的氮化镓模块，提高集成度；所述集成区21沿第一方向排列，相邻所述集成区21之间设有所述隔板22。
进一步地，参照图1所示，所述壳体组件2还包括连接端子5，所述连接端子5分别位于所述容置腔沿第二方向的两端，所述第二方向与所述第一方向垂直，所述连接端子5用于将工作电流导入所述氮化镓功率模块。
具体地，参照图1所示，所述底板3用于与所述壳体拼接，所述底板3厚度方向上的第一表面31与所述壳体组件2正对设置，在本实用新型优选实施例中，所述壳体组件2与所述底板3以点胶方式粘接，所述第一表面31与所述集成区21的开口侧相连接形成密闭的容置腔用于容置所述功率组件1。进一步地，在一些实施例中，参照图2所示，所述若干容置腔包括沿所述第一方向排列设置的第一容置腔41、第二容置腔42和第三容置腔43，通过该单模块设计能够满足1200W/800A功率需求；在一些实施例中，所述容置腔沿所述第一方向排列，且其设置数量不限于此；所述氮化镓功率模块能够满足更高功率需求，且相较于现有的分立设计在所述第一方向上具有更小的尺寸；本实用新型优选实施例中所述氮化镓功率模块在所述第一方向上的尺寸相较于现有技术中多个组合的氮化镓模块在所述第一方向上的尺寸减少约7％，本实用新型能够优化模块的占用空间。
具体地，参照图1所示，所述功率组件1包括氮化镓芯片11及用于安装所述氮化镓芯片11的电路基板12，即DCB板；所述功率组件1还包括第一焊接层13和第二焊接层14；所述第一焊接层13位于所述电路基板12的一侧表面并用于固定所述氮化镓芯片11，所述第二焊接层14位于所述第一表面31的至少部分区域并用于固定所述电路基板12。随着封装技术发展，布线间距越来越小，所述容置腔内的所述氮化镓芯片11通过键合丝连接，在一些实施例中，所述键合丝设置为铜线，铜线相较于同纯度金线具有良好的剪切强度和延伸性，在满足相同焊接强度的情况下，可以使用直径更小的铜线代替金线作为键合丝，使引线键合的间距缩小，同时铜材料成本低、硬度大，强度高，有利于塑封模压时保护引线弧度。
进一步地，在一些实施例中，所述电路基板12设置为氮化镓材质，相较于现有技术中氧化铝材质的DCB板而言硬度高、机械性能和电学性能更优，同时具有更好的散热表现，和较长的使用寿命。
具体地，所述氮化镓功率模块还包括冷却装置，所述冷却装置紧贴所述底板3的第二表面32，所述第二表面32在所述底板3的厚度方向上与所述第一表面31相对设置。进一步地，参照图3所示，在本实用新型优选实施例中，所述底板3设置为针翅底板，其包括若干翅片6，翅片6与底板本体一体成型，所述翅片6由所述第二表面32凸起且紧贴所述冷却装置，增大热交换面积，提升散热效果；所述翅片6设置为金属材质，导热性好。在本实用新型优选实施例中，所述冷却装置设置为水冷散热。
本实用新型所述的一种氮化镓功率模块的制备方法包括以下步骤，
步骤1，在电路基板12的第一表面31规划贴片位置并印刷锡膏；
步骤2，将氮化镓芯片11放置于锡膏印刷位置进行贴片处理；
步骤3，通过回流焊接形成第一焊接层13，连接所述氮化镓芯片11和所述电路基板12；
步骤4，在所述氮化镓芯片11之间进行键合处理使用铜线连接；
步骤5，通过回流焊接形成第二焊接层14，连接所述电路基板12和所述底板3；
步骤6，将所述底板3与所述壳体组件2通过点胶方式粘接；
步骤7，将环氧树脂挤压入模腔包埋氮化镓功率模块，在模腔内交联固化后塑封成型。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种氮化镓功率模块，其特征在于，包括，
功率组件，其包括氮化镓芯片及用于安装所述氮化镓芯片的电路基板；
壳体组件，所述壳体组件包括隔板以及至少三个集成区，所述集成区沿第一方向排列，相邻所述集成区之间设有所述隔板；
底板，所述底板与所述壳体组件拼接，所述底板的第一表面用于密封所述集成区的一侧形成若干容置腔，所述容置腔用于容置一组所述功率组件。
2.根据权利要求1所述的氮化镓功率模块，其特征在于：所述若干容置腔包括沿所述第一方向排列设置的第一容置腔、第二容置腔和第三容置腔。
3.根据权利要求1或2所述的氮化镓功率模块，其特征在于：所述壳体组件还包括连接端子，所述连接端子分别位于所述容置腔沿第二方向的两端，所述第二方向与所述第一方向垂直。
4.根据权利要求1所述的氮化镓功率模块，其特征在于：还包括冷却装置，所述冷却装置紧贴所述底板的第二表面，所述第二表面在所述底板的厚度方向上与所述第一表面相对设置。
5.根据权利要求4所述的氮化镓功率模块，其特征在于：所述底板还包括翅片，所述翅片由所述第二表面凸起且紧贴所述冷却装置，所述翅片设置为金属材质。
6.根据权利要求1所述的氮化镓功率模块，其特征在于：所述功率组件还包括第一焊接层和第二焊接层；所述第一焊接层位于所述电路基板的一侧表面并用于固定所述氮化镓芯片，所述第二焊接层位于所述第一表面的至少部分区域并用于固定所述电路基板。
7.根据权利要求1或6所述的氮化镓功率模块，其特征在于：所述电路基板设置为氮化镓材质。
8.根据权利要求1所述的氮化镓功率模块，其特征在于：所述容置腔内的所述氮化镓芯片通过键合丝连接。
9.根据权利要求8所述的氮化镓功率模块，其特征在于：所述键合丝设置为铜线。
10.根据权利要求1所述的氮化镓功率模块，其特征在于：所述底板与所述壳体组件通过点胶方式粘接。
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