[发明专利]一种用于电动汽车的功率模块

说明书

本发明公开了一种用于电动汽车的功率模块，该功率模块包括：半导体芯片；第一导热板和焊接层，第一导热板通过焊接层与半导体芯片的第一表面上的相应端口连接；第二导热板和金属焊球阵列，第二导热板通过金属焊球阵列与半导体芯片的第二表面上的相应端口连接；功率端子和控制端子，功率端子和控制端子与第一导热板连接；以及，封装外壳。该功率模块采用了焊球互连、双面散热的形式，可以解决功率模块内部寄生电感、散热效率的问题，从而保证了模块的性能可靠。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，具体地说，涉及一种用于电动汽车的功率模块。

背景技术

节能环保的探索已成为当今工业发展的主题，电动汽车近年来得到蓬勃发展，而电力电子器件则成为电动汽车领域的热点。绝缘栅双极性晶体管(IGBT)模块结合了双极性晶体管(BJT)和MOSFET的优点，显示出优良的性能，从而广泛应用于电动汽车中电机驱动与控制系统。

随着人们对车用电机逆变器的性能需求越来越高，对功率电子模块在工作温度、高效散热等方面也提出了更高的要求。在车用冷却水循环下，变化的环境温度是被动热循环的原因。当功率半导体器件被从70℃的冷却水温度加热到超过 110℃～130℃，之后又回落到冷却水温度。由于所使用的材料有着不同的热膨胀系数，因此每一次的温度循环变化都会导致应力的产生，导致焊接或键合互连中材料疲。同时，大量键合引线的存在，使得模块内部杂散电感较大，降低出现器件的输出特性。

图1示出了传统功率模块的结构示意图。

如图1所示，传统功率模块封装通常将半导体芯片101通过钎焊焊层102 焊接到绝缘衬板103上，焊接有半导体芯片101的绝缘衬板103设置在导热底板 104上。

在传统功率模块封装结构中，由于采用的是将半导体芯片101产生的热量先后传导至绝缘衬板103和导热底板104的单向散热方式，使得半导体芯片101在工作过程中产生的大量焦耳热只能通过绝缘衬板103-导热底板板104传导出来。这种结构的散热方式效率相对较低，内部热阻也较大。对于散热要求非常苛刻的电动汽车用逆变器来说，这种散热方式已经很难满足需要。

基于上述情况，亟需一种能够降低杂散电感、提高散热效率的电动汽车用功率模块。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种用于电动汽车的功率模块，所述功率模块包括：

半导体芯片；

第一导热板和焊接层，所述第一导热板通过所述焊接层与所述半导体芯片的第一表面上的相应端口连接；

第二导热板和金属焊球阵列，所述第二导热板通过所述金属焊球阵列与所述半导体芯片的第二表面上的相应端口连接；

功率端子和控制端子，所述功率端子和控制端子与所述第一导热板连接；以及，

封装外壳。

根据本发明的一个实施例，所述第一导热板包括：

第一导热层，其导热面延伸出所述封装外壳的表面，以将所述功率模块产生的热量传导出所述封装外壳；

第一绝缘层和第一电路层，所述第一绝缘层设置在所述第一导热层与第一电路层之间，所述第一电路层通过所述焊接层与所述半导体芯片的第一表面的相应端口连接。

根据本发明的一个实施例，所述第一电路层包括第一连接区和第二连接区，所述第一连接区和第二连接区通过所述焊接层与所述半导体芯片的第一表面上的相应端口连接。

根据本发明的一个实施例，所述第二导热板包括：

第二导热层，其导热面延伸出所述封装外壳的表面，以将所述功率模块产生的热量传导出所述封装外壳；