具有增强的高功率密度的电子组件制造技术

一种电子组件包括：栅极驱动模块，所述栅极驱动模块包括夹在一起的多个电路板层，其中每层具有与其他层对准的中心开口。开关电路芯片组位于所述中心开口中。所述开关电路芯片组具有多个引线框架，以用于提供到所述开关电路芯片组的电连接。所述引线框架能够与多个电路板层的两层或更多个层中的容纳部对准，以便于使得所述引线框架的接触部分与电路板上的相应的导电焊盘对准。

Electronic Modules with Enhanced High Power Density

【技术实现步骤摘要】
具有增强的高功率密度的电子组件相关申请的交叉引用本申请要求2017年12月28日提交的美国临时申请序列号62/610,990和2018年3月15日提交的美国临时申请序列号15/922,202的申请日和优先权的权益，该临时申请通过引用整体并入本文。
本公开涉及一种具有增强的高功率密度的电子组件。
技术介绍
诸如逆变器或转换器等的电子组件与车辆上的马达、发电机或电动机器结合使用。在一些现有技术中，逆变器设计和制造有分立元件，例如分立的功率开关晶体管，这些分立的功率开关晶体管倾向于增加空间要求或者增大壳体或外壳的尺寸。在其他现有技术中，逆变器驱动模块可能需要带状电缆到电路板的连接或电路板到电路板的连接，这会降低可靠性或占据壳体或外壳的额外空间。在撰写本文件时，电力电子芯片组中的典型半导体使用25微米至50微米直径的铝或铜键合线作为从一个半导体器件到另一个半导体器件的互连部件，以用于电力电子芯片组或模块内的有源半导体材料的并联连接和串联连接。然而，导电键合线支持半导体芯片组的有限的最大电流密度。此外，导电键合线易受热问题的影响，因为键合线不利于这些互连部件的任何直接热管理(例如，散热)。因此，需要一种具有增强的高功率密度的电子组件。
技术实现思路
根据一个实施例，电子组件包括栅极驱动模块，该栅极驱动模块包括夹在一起的多个电路板层，其中每个层具有与其他层对准的中心开口。开关电路芯片组位于中心开口。开关电路芯片组具有引线框架，以用于提供到开关电路芯片组的电连接。引线框架可与多个电路板层的两层或更多个层中的容纳部对准，以便于引线框架的接触部分与电路板的外层上的相应的导电焊盘对准。外侧电路板层上的一组直流迹线用于向开关电路芯片组提供直流电。所述外侧电路板层上的输出迹线用于输出交流电相位输出信号。附图说明图1A是根据一个实施例的电路板的顶层或第一层的平面图。图1B是根据一个实施例的电路板的内层或第二层的平面图。图1C是根据一个实施例的电路板的内层或第三层的平面图。图1D是根据一个实施例的电路板的内层或第四层的平面图。图1E是根据一个实施例的电路板的内层或第五层的平面图。图1F是根据一个实施例的电路板的底层或第六层的平面图。图2是与图1A至1F(包括图1A和1F)一致的电路板的底侧或外侧。图3是与图1A至1F(包括图1A和1F)一致的电路板的顶侧或外侧，并且装配有用于驱动器控制电路的部件。图4是电子组件的一个实施例的透视图，该电子组件的特征在于交流输出端子和跨越直流总线端子的电容器，其中冷却剂腔室的特征在于其位于电路板的上方和下方。图5是电子组件的另一实施例的透视图，其特征在于交流输出端子和跨越直流总线端子的电容器。图6是引线框架的一个实施例的透视图。图7是图6的引线框架的另一实施例的透视图，该引线框架具有热管理涂层(例如，石墨烯涂层)。图8是引线框架的一个实施例的透视图。图9是图8的引线框架的另一实施例的透视图，该引线框架具有热管理涂层(例如，石墨烯涂层)。任何两个或更多个图中的类似附图标记表示类似的特征或元件。具体实施方式如这里所使用的，电路板30的顶层11和底层16表示电路板30的外层28。根据一个实施例，电子组件包括栅极驱动模块10，栅极驱动模块10包括夹在一起(例如，电气和机械连接)的多个电路板30层。每层具有中心开口18，该中心开口18与其他层(例如，11、12、13、14、15和16)对准。开关电路芯片组20(图5中)位于中心开口18中。开关电路芯片组20具有多个引线框架22(图5中)，以用于提供到开关电路芯片组20(例如，没有任何键合线)的电连接。引线框架(22、122、222、322)可与两个或更多个层(例如，第一层11和第二层12)中的容纳部24对准(例如，通过连续或不连续的接触或接合而对准、对正或自对准)，以便于引线框架(22、122、222、322)的接触部分与位于电路板30的外层28上的相应的导电焊盘26(在图3中)对准(例如，在制造期间和在单程或多程中在回流焊炉中进行焊接之前)。图1A至图1F(包括图1A和1F)示出了用于图3的栅极驱动模块10的电路板30。栅极驱动模块提供用于关闭和打开开关电路芯片组20的半导体的控制信号，以实现对马达，发电机或电气装置的期望控制。例如，栅极驱动模块10可以向开关电路芯片组20提供脉冲宽度调制信号(例如，空间矢量脉冲宽度46调制信号)。图1A是根据一个实施例的用于栅极驱动模块10的电路板30的顶侧27或第一层11的平面图。中心开口18附近的边缘具有对准容纳部24或切口，该对准容纳部24或切口与引线框架22的形状和尺寸匹配或重合，以使得引线框架22和相关的开关电路芯片组20与位于电路板30上的导电焊盘26对准或对正。这些容纳部24迫使开关电路芯片组20的引线框架22以及功率开关半导体(例如晶体管、绝缘栅双极结型晶体管和其他晶体管)的相关端子与相应的导电焊盘26对准，以用于机械和电连接(例如，通过焊接)。电路板30的顶侧27或外层28具有与一个或多个引线框架22配合的导电焊盘26。在一个实施例中，导电焊盘26实际上形成在电路板30的内层(即，层13、14和/或15)上，该导电焊盘26例如与电路板30的第一层11和第二层12中的对准容纳部24的相应开口或部分对准。在图1A中，电路板30的顶侧27或第一层11包括多个导电迹线(102、104)，其中导电迹线(102、204)可终止于一个或多个导电焊盘106、导电过孔或镀金属通孔中。此外，多个电气或电子部件35可以与相应的导电焊盘106对准并且安装(例如，焊接)在电路板30的顶侧27或第一层上。在一个示例中，电子部件35(诸如半导体芯片)可以安装在相应的导电焊盘108的阵列上。在某些实施例中，可以遮住金属接地平面区域116以限定介电区域115或介电岛，以将导电焊盘(106、108)和相关导电迹线102与金属接地平面区域116电隔离。在介电区域115中，导电焊盘108的阵列可以定位成接收相应的电子部件35。类似地，在介电区域115内，一个或多个导电迹线102可以终止于一个或多个导电焊盘106、导电过孔或镀金属通孔中。如图所示，导电焊盘108的阵列可以接收相应的电子部件35(在图3中)。在一个实施例中，电子部件35布置在电路中，例如用于驱动或控制安装在中心开口18中的开关电路芯片组20(例如，功率半导体或功率晶体管)的输入端子(例如，栅极端子或基极端子)的控制电路。图1B是根据一个实施例的电路板30的内层或第二层12的平面图。中心开口18附近的边缘具有对准容纳部24或切口，该对准容纳部24或切口与引线框架22的形状和尺寸匹配或重合，以使得引线框架22和相关的开关电路芯片组20与位于电路板30上的导电焊盘26对准或对正。这些容纳部24迫使开关电路芯片组20的引线框架22的对准以及功率开关半导体(例如晶体管、绝缘栅双极结型晶体管和其他晶体管)的相关端子的对准。在图1B中，电路板30的内层或第二层12包括一个或多个金属接地平面区域(112、116)。如图所示，金属接地平面区域(112、116)包括导电过孔114，镀金属通孔110或两者。例如，金属接地平面区域112具有导电过孔114(例如，导电过孔114的阵列)，导电过孔本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电子组件，包括：栅极驱动模块，所述栅极驱动模块包括夹在一起的多个电路板层，其中每层具有与其他层对准的中心开口；开关电路芯片组，所述开关电路芯片组位于所述中心开口中，所述开关电路芯片组具有多个引线框架，以用于提供到所述开关电路芯片组的电连接，所述引线框架能够与所述多个电路板层中的两层或更多个层中的容纳部对准，以便于使得所述引线框架的接触部分与电路板的外层上的相应的导电焊盘对准；一组直流迹线，所述一组直流迹线位于外侧电路板层上以用于向所述开关电路芯片组提供直流电；和输出迹线，所述输出迹线位于所述外侧电路板层上以用于输出交流相位输出信号。

【技术特征摘要】
2017.12.28 US 62/610,990;2018.03.15 US 15/922,2021.一种电子组件，包括：栅极驱动模块，所述栅极驱动模块包括夹在一起的多个电路板层，其中每层具有与其他层对准的中心开口；开关电路芯片组，所述开关电路芯片组位于所述中心开口中，所述开关电路芯片组具有多个引线框架，以用于提供到所述开关电路芯片组的电连接，所述引线框架能够与所述多个电路板层中的两层或更多个层中的容纳部对准，以便于使得所述引线框架的接触部分与电路板的外层上的相应的导电焊盘对准；一组直流迹线，所述一组直流迹线位于外侧电路板层上以用于向所述开关电路芯片组提供直流电；和输出迹线，所述输出迹线位于所述外侧电路板层上以用于输出交流相位输出信号。2.根据权利要求1所述的电子组件，其中所述一组直流迹线耦合到电容器，以用于对直流信号进行滤波。3.根据权利要求1所述的电子组件，还包括：在所述中心开口的周围，多个铜垫沉积在所述多个电路板层的相邻层上，以促进不同电路板层之间的直流信号和/或交流信号的通信，并用于散热。4.根据权利要求3所述的电子组件，其中所述多个铜垫与所述容纳部的朝向所述开关电路芯片组的向内部分相关联。5.根据权利要求1所述的电子组件，其中所述引线框架包覆有石墨烯膜以增强导热性和导电性。6.根据权利要求1所述的电子组件，其中所述栅极驱动模块提供用于所述开关电路芯片组的晶体管的电控制信号。7.根据权利要求1所述的电子组件，其中所述一组直流迹线的宽度大于所述直流迹线的厚度或高度。8.根据权利要求1所述的电子组件，其中所述输出迹线的宽度大于所述输出迹线的厚度或高度。9.根据权利要求1所述的电子组件，其中用于冷却剂的第一腔室具有第一入口和第一出口，所述第一腔室覆盖所...

【专利技术属性】
技术研发人员：布里杰·N·辛格，托马斯·J·罗恩，迈克尔·J·朱恩，布拉德·G·帕尔默，罗伯特·K·金扬朱伊，杰夫·K·汉森，
申请(专利权)人：迪尔公司，
类型：发明
国别省市：美国,US