用于高功率应用的功率模块的制作方法

本公开涉及用于高功率应用的功率模块。

背景技术：

1、在高功率应用中，全部或部分电路的多个部件通常被封装在电子模块中。这些模块通常指容纳在热塑性、环氧树脂等模制壳体中的功率模块，模制壳体对部件及电路板或安装有部件的基板进行封装。由延伸至壳体之外的端子组件为功率模块提供输入/输出连接，以便于整合到其他系统中并且连接至其他系统。这种系统可以包括电动车辆、功率转换与控制等。

技术实现思路

1、本公开涉及一种功率模块，包括：基板、第一多个垂直功率器件与第二多个垂直功率器件、以及第一端子组件与第二端子组件。基板具有带有第一迹线和第二迹线的顶表面。第一多个垂直功率器件与第二多个垂直功率器件电耦接，以形成功率电路的一部分。第一端子组件具有第一细长杆、至少两个第一端子接触部、以及分别在第一细长杆的不同点与至少两个第一端子接触部之间延伸的至少两个第一端子支腿。第二端子组件具有第二细长杆、至少两个第二端子接触部、以及分别在第二细长杆的不同点与至少两个第二端子接触部之间延伸的至少两个第二端子支腿。第一多个垂直功率器件在第一迹线与第一端子组件的第一细长杆的底部之间电性地并且机械地直接耦接。第二多个垂直功率器件在第二迹线与第二端子组件的第二细长杆的底部之间热性地、电性地并且机械地直接耦接。

2、功率模块还可以具有第三端子组件和第四端子组件。第三端子组件与第四端子组件可以热性地、电性地并且机械地耦接至靠近基板的相对侧的第一迹线。

3、在一个实施例中，基板具有四侧，第三端子组件位于第一侧上，并且第四端子组件靠近与第一侧相对的第二侧，第一端子组件靠近位于第一侧与第二侧之间的第三侧，并且第二端子组件靠近位于第一侧与第二侧之间并且与第三侧相对的第四侧。

4、在一个实施例中，壳体至少对第一端子组件和第二端子组件的一部分进行封装。至少两个第一端子支腿中的每个端子支腿可以延伸至壳体的侧部之外并且折叠成使得至少两个第一端子接触部在壳体的顶部部分上方与壳体的顶部部分平行地延伸。同样，至少两个第二端子支腿中的每个端子支腿可以延伸至壳体的侧部之外并且折叠成使得至少两个第二端子接触部在壳体的顶部部分上方与壳体的顶部部分平行地延伸。

5、在一个实施例中，第三端子组件与第四端子组件电性地并且机械地耦接至靠近基板的相对侧的第一迹线，其中，基板具有四侧，第三端子组件位于第一侧上，并且第四端子组件靠近与第一侧相对的第二侧，第一端子组件靠近位于第一侧与第二侧之间的第三侧，并且第二端子组件靠近位于第一侧与第二侧之间并且与第三侧相对的第四侧。

6、第三端子组件可以具有第三端子支腿和第三端子接触部，第三端子支腿延伸至壳体的侧部之外，并且第三端子接触部在壳体的顶部部分上方与壳体的顶部部分平行地延伸。第四端子组件可以具有第四端子支腿和第四端子接触部，第四端子支腿延伸至壳体的侧部之外，并且第四端子接触部在壳体的顶部部分上方与壳体的顶部部分平行地延伸。

7、壳体的顶表面可以具有多个凹槽，该多个凹槽用作在功率模块的特定导电元件之间有效地延伸表面距离的爬电扩展器。

8、在一个实施例中，第一端子组件的第一杆与至少两个第一端子支腿形成u型状，并且第二端子组件的第二杆与至少两个第二端子支腿形成u型状。

9、在一个实施例中，功率模块还具有：第一销组件，具有第一销杆和从第一销杆延伸的至少一个第一销支腿。第一销杆可以与第一杆邻近并且位于至少两个第一端子支腿之间。第二销组件可以具有第二销杆和从第二销杆延伸的至少一个第二销支腿。第二销杆可以与第二杆邻近并且位于至少两个第二端子支腿之间。

10、该至少一个第一销支腿可以具有两个第一销支腿并且该至少一个第二销支腿可以具有两个第二销支腿。在该实施例中，功率模块还可以具有第三销组件和第四销组件。第三销组件可以具有第三销杆和从第三销杆延伸的至少一个第三销支腿，其中，第三销杆与第一销杆邻近并且位于两个第一销支腿之间。第四销组件可以具有第四销杆和从第四销杆延伸的至少一个第四销支腿，其中，第四销杆与第二销杆邻近并且位于两个第二销支腿之间。

11、在一个实施例中，该至少一个第三销支腿可以具有两个第三销支腿，并且该至少一个第四销支腿可以具有两个第四销支腿。

12、在一个实施例中，第一销组件可以经由第一接合线而电连接至第一多个垂直功率器件的第一接触部。第二销组件可以经由第二接合线而电连接至第二多个垂直功率器件的第二接触部。第三销组件可以经由第三接合线而电连接至第一多个垂直功率器件的第三接触部。第四销组件可以经由第四接合线而电连接至第二多个垂直功率器件的第四接触部。

13、在一个实施例中，功率模块具有：壳体，至少对第一端子组件、第二端子组件、第一销组件、以及第二销组件的一部分进行封装。该至少一个第一销支腿与该至少一个第二销支腿延伸至壳体的相应侧部之外并且然后朝向壳体的顶部以87度与93度之间的角度向上翻折。

14、在一个实施例中，第一多个垂直功率器件与第二多个垂直功率器件是场效应晶体管。进一步地，第一销组件电耦接至第一多个垂直功率器件的栅极接触部或源极接触部中之一；并且第二销组件电耦接至第二多个垂直功率器件的栅极接触部或源极接触部中之一。

15、在一个实施例中，第三销组件电耦接至第一多个垂直功率器件的栅极接触部或源极接触部中的另一接触部。第四销组件电耦接至第二多个垂直功率器件的栅极接触部或源极接触部中的另一接触部。

16、在一个实施例中，第一多个垂直功率器件具有彼此并联电耦接的至少三个第一垂直晶体管，并且第二多个垂直功率器件具有彼此并联电耦接的至少三个第二垂直晶体管。在该实施例中，该至少三个第一垂直晶体管与该至少三个第二垂直晶体管可以是碳化硅晶体管并且基板可以是碳化硅。

17、在一个实施例中，第一多个垂直功率器件与第二多个垂直功率器件包括功率场效应晶体管并且功率电路是半h桥电路。

18、在一个实施例中，第一端子组件具有多个跳接器，该多个跳接器从第一细长杆延伸至第二迹线，以使得该多个跳接器电性地并且机械地连接至第二迹线。

19、在一个实施例中，第一端子组件与第二端子组件是共用引线框的部件。

20、在一个实施例中，功率电路具有功率回路与至少一个信号回路。功率回路穿过第一多个垂直功率器件与第二多个垂直功率器件。功率回路独立于该至少一个信号回路。该至少一个信号回路可以为第一多个垂直功率器件或第二多个垂直功率器件提供至少一个控制信号。在一个配置中，功率回路并不穿过功率模块的任何接合线。

21、在一个实施例中，第一端子组件与第二端子组件沿着至少一个轴线对称。

22、基于上述，本公开涉及一种被设计为用于下一代碳化硅（sic）以及其他材料系统功率器件及功率电子应用的紧凑、高电压、高电流、低电感半桥功率模块。其利用了将尺寸和成本最佳的功率基板与使器件的顶部焊盘互连同时还用作外部端子的多功能铜层整合的新型布局。

23、该设计的特征是可扩展性与模块化。布局能够被拓宽和加长：以（1）容纳大型器件；或（2）并行放置更多的器件。本质上，封装构思能够放大或缩小，以在不丧失封装所提供的任何性能益处的情况下满足功率处理需求。其还直接并行地布置了这些封装件，从而使转换器的电流增加和/或形成诸如全桥（dc-dc功率转换中通常使用的）和三相（电机驱动与逆变器中使用的）的拓扑。

24、可扩展性与模块化是该产品设计的不同方面，因此，平台可以支持供应与配置的不同组合。如下所示，本公开可以放大或缩小，以最佳地满足具体应用的需求。

25、本领域技术人员应当认识到本公开的范围，并且在结合所附附图阅读相关联的下列细节描述之后，意识到其附加方面。