一种低成本MOSFET模块的制作方法

本发明属于电力电子技术领域，具体涉及一种低成本mosfet模块。

背景技术：

mosfet在电机控制器应用中常采用多颗单管并联的或者是mosfet模块的方案以获得更大的功率输出。单管并联方案，即使用多颗的单管mosfet并联来提高设计产品的过流能力。不同的单管由于可能是不同的批次，造成电气特性出现差异，在并联使用中会增加mosfet器件的失效率；同时增加产品开发难度和成本以及产品的开发周期；增加产品的生产成本以及生产周期。单管并联方案虽然成本较低，但是单管并联方案存在热阻高、由于单管特性不一致而导致的电气特性较差和安装工序多等缺陷。这些缺陷常常使用mosfet模块来解决，但是mosfet模块的成本又比较高。mosfet模块化方案，即将多颗mosfet的晶圆并联封装至一起，将相同电气特性的引脚引出，以提高产品的过电流能力以及降低应用开发的难度。mosfet模块的开发需要开通模具，在初期开发时会造成产品开发周期长，开发成本高。mosfet模块一经定型无法更改，灵活性差；如若有新的需求，需要重新开发。在这种背景下提出了一种新型低成本的mosfet模块解决方案，既能解决单管并联热阻高、工序多和电气特性较差等问题，又能拥有mosfet模块的优势。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决mosfet在大电流场景应用的问题，提出了一种低成本mosfet模块。

本发明的技术方案是：一种低成本mosfet模块包括mosfet晶片、mosfet基板和绑定线；

mosfet晶片通过绑定线和mosfet基板固定连接，且mosfet晶片和mosfet基板通信连接。

进一步地，mosfet晶片包括第一上桥晶片、第二上桥晶片、第一下桥晶片和第二下桥晶片；

第一上桥晶片、第二上桥晶片、第一下桥晶片和第二下桥晶片的结构相同，均包括mosfet漏极、mosfet源极和mosfet门极；第一上桥晶片和第二上桥晶片形成mosfet模块的上桥臂；第一下桥晶片和第二下桥晶片形成mosfet模块的下桥臂。

进一步地，mosfet基板包括从上至下依次固定连接的导电材料层、绝缘绝热材料层和散热材料层；

导电材料层和绝缘绝热材料层之间以及绝缘绝热材料层和散热材料层之间均通过粘接的方式固定连接。

进一步地，导电材料层包括依次设置的母线正极端、上桥门极控制信号端、相线信号输出端、下桥源极控制信号输出端、下桥门极控制信号端、相线功率输出端和母线负极端。

进一步地，第一上桥晶片的mosfet漏极和第二上桥晶片的mosfet漏极均通过焊接的方式与母线正极端固定连接，且第一上桥晶片和第二上桥晶片均与母线正极端通信连接；第一下桥晶片的mosfet漏极和第二下桥晶片的mosfet漏极均通过焊接的方式与相线功率输出端固定连接，且第一下桥晶片和第二下桥晶片均与相线功率输出端通信连接。

进一步地，第一上桥晶片的mosfet源极和第二上桥晶片的mosfet源极均通过绑定线与相线信号输出端和相线功率输出端通信连接；第一下桥晶片的mosfet源极和第二下桥晶片的mosfet源极均通过绑定线与母线负极端通信连接。

进一步地，第一上桥晶片的mosfet门极和第二上桥晶片的mosfet门极均通过绑定线与上桥门控制信号端通信连接；第一下桥晶片的mosfet门极和第二下桥晶片的mosfet门极均通过绑定线与下桥门控制信号端通信连接。

进一步地，低成本mosfet模块还包括封装材料；mosfet晶片和绑定线均通过封装材料封装。

本发明的有益效果是：

(1)晶圆的一致性好，封装的模块电气特性好，且具有产品开发周期短，开发成本低和开发灵活的优势。

(2)体积小，杂散电感低，成本低，节省大部分的封装成本，如模具、mosfet框架和塑封料等。

(3)热阻低，晶片直接贴于基板上，减少框架等中间层。

(4)多场景且灵活的应用场合，可根据需求来进行不同的布局。且无需开模，开发周期短。

附图说明

图1为mosfet模块的内部结构图；

图2(a)为mosfet模块的正面结构图；

图2(b)为mosfet模块的背面结构图；

图3为mosfet基板的结构图；

图4为mosfet模块的封装结构图；

图5为mosfet模块的导体材料排列结构图；

图中，1、mosfet晶片；1-1、第一上桥晶片；1-2、第二上桥晶片；1-3、第一下桥晶片；1-4、第二下桥晶片；2、mosfet漏极；3、mosfet源极；4、mosfet门极；5、封装材料；6、导电材料层；6-1、母线正极端；6-2、上桥门极控制信号端；6-3、相线信号输出端；6-4、下桥源极控制信号输出端；6-5、下桥门极控制信号端；6-6、相线功率输出端；6-7、母线负极端；7、绝缘绝热材料层；8、散热材料层；9、绑定线；11、mosfet基板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作进一步的说明。

如图1所示，本发明提供了一种低成本mosfet模块，包括mosfet晶片1、mosfet基板11和绑定线9；

mosfet晶片1通过绑定线9和mosfet基板11固定连接，且mosfet晶片1和mosfet基板11通信连接。

在本发明实施例中，如图1所示，mosfet晶片1包括第一上桥晶片1-1、第二上桥晶片1-2、第一下桥晶片1-3和第二下桥晶片1-4；

第一上桥晶片1-1、第二上桥晶片1-2、第一下桥晶片1-3和第二下桥晶片1-4的结构相同，如图2所示，均包括mosfet漏极2、mosfet源极3和mosfet门极4；第一上桥晶片1-1和第二上桥晶片1-2形成mosfet模块的上桥臂；第一下桥晶片1-3和第二下桥晶片1-4形成mosfet模块的下桥臂。

在本发明实施例中，上桥晶片和下桥晶片的颗数可根据实际情况确定。

在本发明实施例中，如图3所示，mosfet基板11包括从上至下依次固定连接的导电材料层6、绝缘绝热材料层7和散热材料层8；

导电材料层6和绝缘绝热材料层7之间以及绝缘绝热材料层7和散热材料层8之间均通过粘接的方式固定连接。

在本发明实施例中，如图1所示，导电材料层6包括母线正极端6-1、上桥门极控制信号端6-2、相线信号输出端6-3、下桥源极控制信号输出端6-4、下桥门极控制信号端6-5、相线功率输出端6-6和母线负极端6-7。

在本发明实施例中，如图1所示，第一上桥晶片1-1的mosfet漏极2和第二上桥晶片1-2的mosfet漏极2均通过焊接的方式与母线正极端6-1固定连接，且第一上桥晶片1-1和第二上桥晶片1-2均与母线正极端6-1通信连接；第一下桥晶片1-3的mosfet漏极2和第二下桥晶片1-4的mosfet漏极2均通过焊接的方式与相线功率输出端6-6固定连接，且第一下桥晶片1-3和第二下桥晶片1-4均与相线功率输出端6-6通信连接。

在本发明实施例中，如图1所示，第一上桥晶片1-1的mosfet源极3和第二上桥晶片1-2的mosfet源极3均通过绑定线9与相线信号输出端6-3和相线功率输出端6-6通信连接；第一下桥晶片1-3的mosfet源极3和第二下桥晶片1-4的mosfet源极3均通过绑定线9与母线负极端6-7通信连接。

在本发明实施例中，如图1所示，第一上桥晶片1-1的mosfet门极4和第二上桥晶片1-2的mosfet门极4均通过绑定线9与上桥门控制信号端6-2通信连接；第一下桥晶片1-3的mosfet门极4和第二下桥晶片1-4的mosfet门极4均通过绑定线9与下桥门控制信号端6-5通信连接。

在本发明实施例中，如图4所示，低成本mosfet模块还包括封装材料5；mosfet晶片1和绑定线9均通过封装材料5封装。

本发明的工作原理及过程为：在应用开发中，由于低成本mosfet模块已做绝缘处理，因此模块可以直接焊接或者压接在散热器上。上桥门极控制信号端6-2、相线信号输出端6-3、下桥源极控制信号输出端6-4和下桥门极控制信号端6-5均可焊接或者压接导体连接驱动信号；相线功率输出端6-6、母线负极端6-7和母线正极端6-1均可焊接或者压接导体连接功率导线。绑定线9在除绑定线焊接点以外的其他地方没有电气连接关系。

同时模块形状与导体材料形状可根据具体应用场合进行更改，晶片的并联不局限于2个，可以是多个。

如图5所示，是另外一种导体材料的排列方式(不局限于出现的两种)。其信号与功率的引出方向和图4不同，适用于不同的应用场景。

本发明的有益效果是：

(1)晶圆的一致性好，封装的模块电气特性好，且具有产品开发周期短，开发成本低和开发灵活的优势。

(2)体积小，杂散电感低，成本低，节省大部分的封装成本，如模具、mosfet框架和塑封料等。

(3)热阻低，晶片直接贴于基板上，减少框架等中间层。

(4)多场景且灵活的应用场合，可根据需求来进行不同的布局。且无需开模，开发周期短。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。