專利名稱：一種功率器件的單橋臂模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種功率器件的單橋臂模塊，
背景技術(shù)：
在電機(jī)驅(qū)動的電動汽車或者使用發(fā)動機(jī)帶動發(fā)電機(jī)/電動機(jī)的混合型電動汽車中，通過逆變器將直流電源轉(zhuǎn)換為供給車輛驅(qū)動電機(jī)的交流電源。通常逆變器中的功率器件模塊由雙面敷銅陶瓷基板(DBC)、功率MOSFET或IGBT芯片和功率端子組成，其中雙面敷銅陶瓷基板上的一面的銅箔被分割成三部分，功率MOSFET或IGBT芯片的柵極、源極、漏極通過連線焊接在雙面敷銅陶瓷基板的一面銅箔上引出。由于銅箔非常薄，因此在使用時容易折斷并且功率MOSFET或IGBT芯片與陶瓷基板散熱接觸面較小。這種結(jié)構(gòu)的功率器件模塊在構(gòu)成電動車輛(純電動汽車、混合動力車輛、燃料電池車輛、新能源電池車輛)以及焊接裝置上的逆變器后，在使用時經(jīng)常發(fā)生大電流沖擊負(fù)載，使功率器件發(fā)熱，造成功率器件容易損壞。另外有的功率器件模塊采用雙橋臂或三橋臂，造成逆變器安裝困難，更換成本高、體積大等缺陷。因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計時要考慮功率器件模塊的冷卻效率的熱設(shè)計及電磁兼容性設(shè)計和降低成本等問題。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種功率器件的單橋臂模塊，它具有熱容量大，有利抗短期大電流的沖擊；熱阻小，芯片均流性好；體積小，成本低等特點。實現(xiàn)上述目的的一種技術(shù)方案是一種功率器件的單橋臂模塊，包括雙面敷銅陶瓷基板、功率MOSFET或IGBT芯片及蓋子，所述模塊還包括第一引線銅基板和第二引線銅基板。其中所述雙面敷銅陶瓷基板上表面的銅箔以兩邊及中部的分布方式被分割成三部分；所述第一引線銅基板敷設(shè)在一邊銅箔的上表面，所述第二引線銅基板敷設(shè)在另一邊銅箔的上表面；所述功率MOSFET或IGBT芯片敷設(shè)在第一引線銅基板上，并且所述功率MOSFET或 IGBT芯片的漏極固定在所述第一引線銅基板上，所述功率MOSFET或IGBT芯片的源極通過弓丨線連接在所述第二引線銅基板上，所述功率MOSFET或IGBT芯片的柵極通過連線連接在所述中部銅箔上；所述蓋子封裝在所述第一引線銅基板的中部和第二引線銅基板的中部之間，并將所述功率MOSFET或IGBT芯片和所述中部銅箔覆蓋在其內(nèi)腔中。上述的功率器件的單橋臂模塊，其中，所述第一引線銅基板和所述第二引線銅基板分別通過釬焊敷設(shè)在兩邊銅箔的上表面。上述的功率器件的單橋臂模塊，其中，所述功率MOSFET或IGBT芯片通過釬焊敷設(shè)
3在第一引線銅基板的上表面。上述的功率器件的單橋臂模塊，其中，所述第一引線銅基板和第二引線銅基板的厚度相同并為1 5mm。上述的功率器件的單橋臂模塊，其中，所述中部銅箔的上表面固定一穿出所述蓋子的柵極端子。本實用新型的功率器件的單橋臂模塊的技術(shù)方案，由功率MOSFET或IGBT芯片的柵極、源極、漏極組成，特別適合用于電動車輛、特種電動車輛、工程機(jī)械電動車輛、電焊機(jī)等裝置中的逆變器，它具有熱容量大，熱阻小，體積小，成本低等特點。它在應(yīng)用方面的有益效果是1.增加多管并聯(lián)功率芯片的熱容量，有利抗短期大電流的沖擊；2.形成多管并聯(lián)功率芯片的均熱平臺，利于多管并聯(lián)芯片處于同一溫度場，利于多管并聯(lián)功率開關(guān)元件的均流；3.較大地增加多管并聯(lián)功率芯片與陶瓷基板的散熱接觸面，減少熱阻；4.極大地增加了漏極板和源極板的導(dǎo)電面積；5.外接母線和引線銅基板接觸，使雙面敷銅陶瓷基板受力均勻，不會壓裂；6.便于封裝，封裝后體積小，便于組裝和出線，使逆變器的輸入與輸出線有很好的機(jī)械強(qiáng)度。

圖1為本實用新型的功率器件的單橋臂模塊的剖視圖；圖2為本實用新型的功率器件的單橋臂模塊的俯視圖；圖3為采用多個本實用新型的功率器件的單橋臂模塊并聯(lián)后構(gòu)成的電源模塊電路圖。
具體實施方式
下面通過具體地實施例并結(jié)合附圖對本實用新型的技術(shù)方案進(jìn)行說明請參閱圖1和圖2，本實用新型的功率器件單橋臂模塊，包括雙面敷銅陶瓷基板1、 第一引線銅基板2、第二引線銅基板3、功率MOSFET或IGBT芯片4及蓋子5。雙面敷銅陶瓷基板1上表面的銅箔以兩邊及中部的分布方式被分割成三片銅箔 11、12、13。第一引線銅基板2通過釬焊敷設(shè)在雙面敷銅陶瓷基板1的一邊銅箔11的上表面； 第二引線銅基板3通過釬焊敷設(shè)在雙面敷銅陶瓷基板1的另一邊銅箔13的上表面。第一引線銅基板2和第二引線銅基板3的厚度相同，它們的厚度根據(jù)功率器件(M0SFET或IGBT) 的負(fù)載電流大小而定，一般在1 5mm。功率MOSFET或IGBT芯片4通過釬焊敷設(shè)在第一塊引線銅基板2的上表面，功率 MOSFET或IGBT芯片4的漏極D固定在第一塊引線銅基板2上，功率MOSFET或IGBT芯片4 的源極S通過連線41連接在第二塊引線銅基板3上，功率MOSFET或IGBT芯片4的柵極G 通過連線42連接在中部銅箔12上，該中部銅箔12的上表面固定一柵極G端子43。蓋子5封裝在第一引線銅基板2的中部和第二引線銅基板3的中部之間，并將功率MOSFET或IGBT芯片4和中部銅箔12覆蓋在其內(nèi)腔中，柵極G端子43穿出蓋子5。功率器件的漏極D和源極S分別與第一引線銅基板2和第二引線銅基板3連接， 由于第一引線銅基板2和第二引線銅基板3的厚度大大地大于雙面敷銅陶瓷基板1上的銅箔厚度，使它們的導(dǎo)電面積增大，因此能減少熱阻。將八個本實用新型的功率器件單橋臂模塊并聯(lián)后構(gòu)成一電源模塊(見圖3并結(jié)合參見圖1和圖2)，其中Rgj為柵極G的均流電阻，Rgx為柵極G的泄放電阻。第一引線銅基板2和第二引線銅基板3的厚度選用1. 5mm,第一引線銅基板2和第二引線銅基板3的長度和寬度根據(jù)電源模塊的功率芯片并聯(lián)數(shù)量而定。將八個功率器件安裝在一塊底板6上，即在每個功率器件的雙面敷銅陶瓷基板1的邊緣錯開蓋子5開設(shè)四個安裝孔7，再通過螺栓和螺母安裝在底板6上。這八個并聯(lián)的功率器件可以各種形式排列。外接母線和第一引線銅基板2和第二引線銅基板3接觸而引出各個功率器件的漏極D和源極S，各個功率器件的柵極通過柵極端子43與外接母線連接，使雙面敷銅陶瓷基板1受力均勻，不會壓裂。這種電源模塊便于封裝，封裝后體積小，便于組裝和出線。當(dāng)封裝時選用不同的功率器件以及不同的連接方式，可得到不同功能的功率模塊。本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，以上的實施例僅是用來說明本實用新型，而并非用作為對本實用新型的限定，只要在本實用新型的實質(zhì)精神范圍內(nèi)，對以上所述實施例的變化、變型都將落在本實用新型的權(quán)利要求書范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種功率器件的單橋臂模塊，包括雙面敷銅陶瓷基板、功率MOSFET或IGBT芯片及蓋子，其特征在于，所述模塊還包括第一引線銅基板和第二引線銅基板，所述雙面敷銅陶瓷基板上表面的銅箔以兩邊及中部的分布方式被分割成三部分；所述第一引線銅基板敷設(shè)在一邊銅箔的上表面，所述第二引線銅基板敷設(shè)在另一邊銅箔的上表面；所述功率MOSFET或IGBT芯片敷設(shè)在第一引線銅基板上，并且所述功率MOSFET或IGBT 芯片的漏極固定在所述第一引線銅基板上，所述功率MOSFET或IGBT芯片的源極通過引線連接在所述第二引線銅基板上，所述功率MOSFET或IGBT芯片的柵極通過連線連接在所述中部銅箔上；所述蓋子封裝在所述第一引線銅基板的中部和第二引線銅基板的中部之間，并將所述功率MOSFET或IGBT芯片和所述中部銅箔覆蓋在其內(nèi)腔中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率器件的單橋臂模塊，其特征在于，所述第一引線銅基板和所述第二引線銅基板分別通過釬焊敷設(shè)在兩邊銅箔的上表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率器件的單橋臂模塊，其特征在于，所述功率MOSFET或 IGBT芯片通過釬焊敷設(shè)在第一引線銅基板的上表面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的功率器件的單橋臂模塊，其特征在于，所述第一引線銅基板和第二引線銅基板的厚度相同并為1 5mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率器件的單橋臂模塊，其特征在于，所述中部銅箔的上表面固定一穿出所述蓋子的柵極端子。
專利摘要本實用新型公開了一種功率器件的單橋臂模塊，包括雙面敷銅陶瓷基板、功率芯片、蓋子、第一引線銅基板和第二引線銅基板。雙面敷銅陶瓷基板上表面的銅箔以兩邊及中部的分布方式被分割成三部分；第一引線銅基板敷設(shè)在一邊銅箔的上表面，第二引線銅基板敷設(shè)在另一邊銅箔的上表面；功率芯片敷設(shè)在第一引線銅基板上，它的漏極固定在第一引線銅基板上，源極通過引線連接在第二引線銅基板上，柵極通過連線連接在中部銅箔上；蓋子封裝在第一引線銅基板的中部和第二引線銅基板的中部之間，并將功率芯片和中部銅箔覆蓋在其內(nèi)腔中。本實用新型的功率器件的單橋臂模塊具有熱容量大，有利抗短期大電流的沖擊；熱阻小，芯片均流性好；體積小，成本低等特點。
文檔編號H01L23/367GK201947157SQ201120025359
公開日2011年8月24日 申請日期2011年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月26日
發(fā)明者彭健強(qiáng), 彭昌宗, 徐鳴謙, 肖子淵, 袁佳 申請人:上海能能電動車輛有限公司