一种功率模块及电子设备的制作方法

本实用新型涉及电子电路技术领域，特别涉及一种功率模块及电子设备。

背景技术：

智能功率模块，即ipm(intelligentpowermodule)，是一种将电力电子和集成电路技术结合的功率驱动类产品。为了获得更高的电流密度并节约成本，功率模块的体积和厚度均在不断减小，但是受限于芯片的材料特性，在追求高电流密度的同时，不得不考虑器件的大小和散热问题，例如：在半导体行业被普遍认可的硅，其制成的器件电流密度对应的面积基本确定，已经很难再有所突破。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种功率模块及电子设备，用于提高功率模块的电流密度。

为达到上述目的，本实用新型提供以下技术方案：

一种功率模块，包括：由多块板体拼接而成的具有立体结构的基体，其中，所述基体具有多个面，且至少两个面对应的板体上设有功能芯片，相互对应、且位于不同板体上的功能芯片之间通过引线键合。

本实用新型提供的功率模块中，用于设置功能芯片的基体为多个板体拼接而成的立体结构，且至少基体两个面对应的板体上设有功能芯片，将功率模块中的功能芯片设置在了立体结构的基体的至少两个面上，相比于功能芯片的平面封装，在相同体积下，能够封装更大面积的功能芯片，功率模块的电流密度更大。

此外，本实用新型提供的功率模块中，随着功能芯片设置面积的增大，散热面积也相应增大，使得功率模块的散热效果更好。

可选地，所述基体为长方体状，所述多块板体包括顶板、底板以及四个侧板。

可选地，所述功率模块具有的功能芯片包括：

用于构成三相全桥逆变电路的三个第一igbt芯片和三个第一frd芯片；

用于驱动所述三相全桥逆变电路的三相全桥驱动hvic芯片；

用于构成boost-pfc电路的一个第二igbt芯片、一个第二frd芯片和一个igbt栅极驱动芯片；

用于构成整流电路的四个二极管芯片。

可选地，所述三相全桥逆变电路的每一相均包括一个第一igbt芯片和一个第一frd芯片，所述基体的三个侧板上分别设有所述三相全桥逆变电路一相中的两个芯片。

可选地，所述基体包括连接于各所述板体围设而成的空间内且平行于所述基体的顶板的中间板，所述三相全桥驱动hvic芯片设于所述中间板上。

可选地，所述第二igbt芯片、所述第二frd芯片和所述igbt栅极驱动芯片均设于所述基体的第四个侧板上。

可选地，四个所述二极管芯片均设于所述基体的顶板上。

可选地，所述基体的底板上设有供所述功率模块的引脚穿出的孔，所述功率模块的引脚由所述底板上的孔穿出，并与所述底板上的孔密封连接。

可选地，所述基体内部为真空，或者所述基体内部设有充填体，所述充填体封堵所述基体内部的空隙。

可选地，各所述板体均为覆铜陶瓷基板，相邻的两块所述板体之间焊接连接。

本实用新型还提供一种电子设备，该电子设备设有上述技术方案中提供的任意一种功率模块，至少能够达到上述功率模块所达到的技术效果：相比于功能芯片的平面封装，在相同体积下，能够封装更大面积的功能芯片，功率模块的电流密度更大；同时，随着功能芯片设置面积的增大，散热面积也相应增大，使得功率模块的散热效果更好。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的功率模块的结构示意图(部分功能芯片未示出)；

图2为本实用新型实施例提供的功率模块的电路原理图；

图3为本实用新型实施例提供的功率模块设置有三相全桥逆变电路的一相的侧板的示意图；

图4为本实用新型实施例提供的功率模块顶板的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的功率模块设有boost-pfc电路的侧板的示意图；

图6为本实用新型实施例提供的功率模块中间板的结构示意图。

图标：11-顶板；12-底板；13-侧板；14-中间板；20-功能芯片；30-三相全桥逆变电路；40-boost-pfc电路；50-整流电路。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实施例提供的功率模块包括：由多块板体拼接而成的具有立体结构的基体，其中，基体具有多个面，且至少两个面对应的板体上设有功能芯片20，相互对应、且位于不同板体上的功能芯片20之间通过引线键合。其中，相互对应的功能芯片20是指相互之间需要电连接的两个功能芯片20；相互对应、且位于同一板体上的两个功能芯片20之间可以通过引线键合，也可以通过二者共处的板体电连接。

本实施例提供的功率模块中，用于设置功能芯片20的基体为多个板体拼接而成的立体结构，且至少基体两个面对应的板体上设有功能芯片20，将功率模块中的功能芯片20设置在了立体结构的基体的至少两个面上，相比于功能芯片20的平面封装，在相同体积下，能够封装更大面积的功能芯片20，功率模块的电流密度更大。

此外，本实施例提供的功率模块中，随着功能芯片20设置面积的增大，散热面积也相应增大，使得功率模块的散热效果更好。

可选的技术方案中，设置有功能芯片20的每个板体上可以设有一个功能芯片20，也可以设置有多个功能芯片20；各板体均可以为覆铜陶瓷基板(即dbc敷铜基板)，功能芯片20可以焊接在相应的覆铜陶瓷基板上，相邻的两块板体之间可以焊接连接。

基体的每个面可以对应一块板体，也可以对应多块板体，为了便于描述，本实施例中以基体的每个面对应一块板体为例进行说明。

具体设置上述立体结构的基体时，基体可以为长方体状，多块板体包括顶板11、底板12以及四个侧板13。当然，在其他实施例中，基体也可以为棱柱状、棱锥状或者棱台状等等。

本实施例中基体为长方体状，顶板和四个侧板均能够与外部散热器接触，不但能够改善功率密度上升引起的温升问题，而且，能够使得基体的加工制作难度较低、功能芯片20在基体上的设置更为便捷。

一种具体的技术方案中，功率模块具有的功能芯片20包括：

用于构成三相全桥逆变电路30的三个第一igbt(insulatedgatebipolartransistor，绝缘栅双极型晶体管)芯片和三个第一frd芯片(frd芯片即快恢复二极管芯片)；

用于驱动三相全桥逆变电路30的三相全桥驱动hvic芯片(即高压驱动芯片)；

用于构成boost-pfc电路40的一个第二igbt芯片、一个第二frd芯片和一个igbt栅极驱动芯片；其中，boost-pfc电路可以为升压功率因数校正转换器；

用于构成整流电路50的四个二极管芯片。

本实施例提供的功率模块集成了三相全桥逆变电路30、三相全桥驱动hvic芯片、boost-pfc电路40和整流电路50，集成度更高。其中，功率模块中各功能芯片20之间的电连接关系可以参照现有技术(如图2所示)。

三相全桥逆变电路30的每一相均包括一个第一igbt芯片和一个第一frd芯片，具体设置上述三相全桥逆变电路30时，可以在基体的三个侧板13上分别设置三相全桥逆变电路30一相中的两个芯片，例如：在左侧板、右侧板和背板上分别设置三相全桥逆变电路30一相中的两个芯片。

基体可以包括连接于各板体围设而成的空间内且平行于基体的顶板11的中间板14，具体设置上述三相全桥驱动hvic芯片时，可以将上述三相全桥驱动hvic芯片设于中间板14上。

具体设置上述boost-pfc电路40时，可以将上述第二igbt芯片、第二frd芯片和igbt栅极驱动芯片均设于基体的第四个侧板13上。

具体设置上述整流电路50时，可以将上述四个二极管芯片均设于基体的顶板11上。

一种可选的技术方案中，基体的底板12上设有供功率模块的引脚穿出的孔，功率模块的引脚由底板12上的孔穿出。为了防止灰尘、水汽等进入基体内部，影响功率模块的性能，优选地，功率模块的引脚与底板12上的孔密封连接，例如：通过焊接的方式密封。

进一步地，基体内部可以为真空，或者基体内部设有充填体，充填体封堵基体内部的空隙，具体的，充填体可以为硅胶。

下面对本实施例提供的一种基体为长方体状的功率模块的制作方法进行说明，具体地，该功率模块包括七块dbc敷铜基板，其中，三块用于焊接构成三相全桥逆变电路30的功能芯片20，一块用于焊接三相全桥驱动hvic芯片及引出脚，一块用于焊接构成整流电路50的功能芯片20，一块用于焊接构成boost-pfc电路40的功能芯片，一块为底板12，用于引脚穿出。该功率模块的制作方法包括以下步骤：

步骤s1、按照预先设计好的电路对各dbc敷铜基板进行蚀刻；

步骤s2、在dbc敷铜基板上焊接相应的功能芯片20，如图3-6所示；

步骤s3、在dbc敷铜基板上对应的引出pad处焊接铜针；

步骤s4、对各块dbc敷铜基板进行焊接，以形成长方体状的基体；其中，底板12最后焊接，最终的引脚通过底板12引出；底板12上对应位置有孔，其他dbc敷铜基板处的引脚与底板12上的孔的位置对应；

步骤s5、对底板12的孔进行处理，通过焊接的方式进行密封；功率模块表面至少预留一个孔，用于步骤s6；

步骤s6、从预留的孔处对功率模块内部空腔抽真空或者向功率模块内部空腔填充硅胶并固化；

步骤s7、对引脚进行处理，切除多余引脚等。

本实施例提供的功率模块可以为用于变频空调等白色家电类产品或者工业变频器等工业变频类产品的高集成度智能功率模块。

本实施例还提供一种电子设备，该电子设备设有上述技术方案中提供的任意一种功率模块，至少能够达到上述功率模块所达到的技术效果：相比于功能芯片20的平面封装，在相同体积下，能够封装更大面积的功能芯片20，功率模块的电流密度更大；同时，随着功能芯片20设置面积的增大，散热面积也相应增大，使得功率模块的散热效果更好。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。