[发明专利]功率模块及其制造方法、功率变换器

说明书

本申请提供一种功率模块、一种功率模块制造方法、以及一种包括该功率模块的功率变换器。功率模块包括电路板、导热底板、盖板、芯片、引脚和塑封件。电路板具有相背的第一表面和第二表面，导热底板贴合于第一表面，并具有背离电路板的第一外表面。盖板与第二表面间隔设置，并具有背离电路板的第二外表面。芯片和引脚固定于第二表面上，引脚朝向盖板所在方向延伸并穿过盖板。塑封件位于第一外表面和第二外表面之间，用于包覆电路板、芯片和引脚。本申请功率模块的引脚从电路板上方出线，并通过塑封成型的导热底板实现了更好的散热，同时塑封件也对功率模块形成了较好的密封效果。

技术领域

本申请涉及电路领域，尤其涉及一种功率模块，以及一种功率模块的制造方法、和一种包括该功率模块的功率变换器。

背景技术

功率变换器广泛应用于伺服电机、变频器、逆变器等领域，用于实现交直流转换、直流升压/降压等功能。功率变换器由功率模块及其它电子器件按一定的功能组合形成。现有功率模块的封装方式主要有两类：一类是外壳型顶部出引脚(PIN)的封装结构，该类封装结构由于顶部出引脚，具有电气路径短、寄生参数小、出引脚灵活性高的优势。但该结构采用硅胶填充，密封性不强，需要设置外壳保护。由此导致模块散热能力差、密封不良、成本高等缺陷；另一类是塑封形态引脚侧出的封装结构，该类封装结构的密封性高、导热性好，但侧出引脚导致电气路径长、寄生参数大，且不可拆卸。

发明内容

本申请提供一种功率模块、一种功率模块制造方法、以及一种包括该功率模块的功率变换器。在实现功率模块顶部出引脚的同时，可以提高功率模块的散热能力和密封性。本申请具体包括如下技术方案：

第一方面，本申请提供一种功率模块，包括电路板，具有相背的第一表面和第二表面；导热底板，贴合于第一表面，并具有背离电路板的第一外表面；盖板，与第二表面间隔设置，并具有背离电路板的第二外表面；芯片和引脚，固定于第二表面上，引脚朝向盖板所在方向延伸，并穿过盖板；塑封件，位于第一外表面和第二外表面之间，用于包覆电路板、芯片和引脚。

本申请功率模块通过贴合于电路板第一表面的导热底板，保证功率模块的散热效果；并通过在电路板第二表面上设置伸出盖板的引脚，实现功率模块的顶部出引脚结构，使得功率模块的电气路径短、寄生参数小、且布置引脚的灵活性更高；功率模块还通过位于导热底板第一外表面和盖板第二外表面之间的塑封件，对电路板和芯片进行完全包裹，还对盖板以下的引脚进行包裹。因为塑封件的密封性强，可靠性好，使得功率模块免受外界水汽侵袭，提升了功率模块使用寿命。

在一种可能的实现方式中，芯片和引脚之间通过键合线电性连通。

在一种可能的实现方式中，芯片包括金氧半场效晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor field-effect transistor，MOSFET)、绝缘栅双极型晶体管(insulatedgate bipolar transistor，IGBT)、二极管或三极管中的一者或多者。

在一种可能的实现方式中，电路板为附铜陶瓷片。

在一种可能的实现方式中，芯片焊接于电路板的第二表面上。

在一种可能的实现方式中，电路板与导热底板之间焊接贴合。

在一种可能的实现方式中，塑封件的材料包括环氧灌封胶(epoxy pottingadhesive，EPA)或环氧模塑树脂(epoxy molding compound，EMC)。

在一种可能的实现方式中，盖板的材料包括聚酰胺(polyamide，PA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethyleneglycol terephthalate，PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(polybutylene terephthalate，PBT)、聚邻苯二甲酰胺(polyphthalamide，PPA)、或聚苯硫醚(polyphenylene sulfide，PPS)。