直插式功率器件、半导体组件、轮毂电机驱动器或汽车驱动器和新能源汽车制造技术

本发明专利技术提供了直插式功率器件、半导体组件、轮毂电机驱动器或汽车驱动器和新能源汽车，该直插式功率器件包括：包括功率芯片和包裹在功率芯片外表面的包裹层的本体及多个间隔设置在本体的第一侧边上的引脚，多个引脚包括功率引脚、辅助控制引脚和控制信号引脚，每个引脚包括设置在包裹层内的第一段和设置在所述包裹层之外的第二段，且辅助控制引脚的第二段和控制信号引脚的第二段位于第一平面内，功率引脚的第二段和第一侧边位于第二平面内，第一平面和第二平面不平行。该直插式功率器件可以大大降低功率大电流与控制信号的互相串扰，改善主功率端的连接部件布局，降低寄生电感，极大地增加系统功率密度，减少系统震荡，优化并联的一致性。

Direct Plug-in Power Devices, Semiconductor Modules, Hub Motor Drivers or Automotive Drivers and New Energy Vehicles

【技术实现步骤摘要】
直插式功率器件、半导体组件、轮毂电机驱动器或汽车驱动器和新能源汽车
本专利技术涉及半导体
，具体的，涉及直插式功率器件、半导体组件、轮毂电机驱动器或汽车驱动器和新能源汽车。
技术介绍
分立直插式功率器件，因为其设计简单，通用性强，交货时间好，性价比高等特点，是功率器件应用最多的封装类型。但是，由于功率半导体器件的发展，随着电压和电流的提高，同时其速度也越来越快，电流的变化率di/dt通过功率与控制信号共同端(源极/发射极)引脚的寄生电感对控制信号的产生干扰也越来越严重。因此，分立直插式功率器件相关技术仍需要进行改进和优化。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。本专利技术是基于专利技术人的以下发现和认识而完成的：由于常用的功率器件如晶闸管，晶体管(如IGBT(绝缘栅双极型晶体管)，MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管))等是由三端构成的，例如MOSFET是由漏极(Drain)，源极(Source)以及控制端门极(Gate)构成，IGBT则是由集电极(Collector)，发射极(Emitter)以及控制端子门极(Gate)构成。所以分立直插式功率器件的封装一般是三个引脚，两个为功率引脚，另外一个为控制信号引脚，随着功率器件的电流、电压和速度等的提升，相关技术中可以设置用来避免寄生电感串扰的辅助控制引脚，形成四脚封装。相关技术中还可以通过引入辅助引脚的方式用来检测压降以配合门极驱动器做短路保护功能或者其他用途，然而专利技术人在研究过程中发现，增加辅助控制引脚虽然达到了电路上的控制信号抗寄生电感干扰的目的，但是在客户端的布局上，例如连接部件(如印刷电路板(PCB))的引线布局(Layout)，因为功率大电流跟控制信号位于同一个平面上，为了达到安规爬电距离等要求，Layout的走线会有所取舍，会对驱动的布局造成一定程度的不利影响，不能完全以多层叠层方式进行引线布局，进而导致主回路寄生电感过大，驱动回路太长，回路震荡，不但会造成并联的一致性及均流等问题，而且还会降低系统的功率密度和速度，牺牲了效率。专利技术人发现该问题后进行了深入研究，提出了一种新的功率器件封装结构，具体的，将直插式功率器件的功率引脚以及辅助控制引脚和控制信号引脚进行调整，使其不位于同一个平面上，从而可以将功率引脚和辅助控制引脚及控制信号引脚在三维空间上分别与功率连接部件和控制信号连接部件相连接，充分利用了三维空间，降低了连接部件布局的要求，且可以大大降低功率大电流与控制信号的互相串扰，提高可靠性，改善主功率端的连接部件布局，降低寄生电感，极大地增加系统功率密度，减少系统震荡，优化并联的一致性等问题。有鉴于此，本专利技术提供了一种可以大大降低串扰、改善主功率端的连接部件布局、降低寄生电感、增加系统功率密度、减少系统震荡或者优化并联一致性问题的直插式功率器件及其相关应用。在本专利技术的一个方面，本专利技术提供了一种直插式功率器件。根据本专利技术的实施例，该直插式功率器件包括：本体，所述本体包括功率芯片和包裹在所述功率芯片外表面的包裹层；多个引脚，多个所述引脚间隔设置在所述本体的第一侧边上，包括功率引脚、辅助控制引脚和控制信号引脚，每个所述引脚包括第一段和第二段，所述第一段设置在所述包裹层内，并与所述功率芯片电气连接，所述第二段与所述第一段电气连接，并设置在所述包裹层之外，且所述辅助控制引脚的第二段和所述控制信号引脚的第二段位于第一平面内，所述功率引脚的第二段和所述第一侧边位于第二平面内，所述第一平面和第二平面不平行，且所述第一平面与所述本体所在的第三平面之间的第一夹角大于等于-180°且小于等于+180°，所述第二平面和所述第三平面之间的第二夹角大于等于-180°且小于等于+180°。该直插式功率器件通过将功率引脚和辅助控制引脚及控制信号引脚设置在不平行的两个平面上，可以大大降低、甚至完全避免功率大电流与控制信号的互相串扰，改善主功率端的连接部件布局，降低寄生电感，极大地增加系统功率密度，减少系统震荡，优化并联的一致性等，特别适用于减少体积，高功率高要求场合，譬如新能源汽车驱动器，特别是轮毂电机驱动器，以及电网、机车、光伏、风电、高功率密度电源等领域。根据本专利技术的实施例，所述第一平面与所述本体所在的第三平面之间的夹角大于等于-90°且小于等于+90°，所述第二平面和所述第三平面之间的夹角大于等于-90°且小于等于+90°。根据本专利技术的实施例，所述第一平面和所述第二平面中的一个与所述本体所在的第三平面平行。根据本专利技术的实施例，所述第一平面和所述第二平面中的另一个与所述第三平面之间的夹角为+90°。根据本专利技术的实施例，所述第一平面和所述第二平面之间的夹角为90°。根据本专利技术的实施例，所述第一平面和所述第二平面中的一个与所述第三平面之间的夹角为+45°，所述第一平面和所述第二平面中的另一个与所述第三平面之间的夹角为-45°。根据本专利技术的实施例，引脚还包括辅助引脚，所述辅助引脚的第二段位于所述第一平面内。根据本专利技术的实施例，所述功率芯片包括晶体管。根据本专利技术的实施例，所述晶体管包括绝缘栅双极晶体管、金属氧化物半导体场效应晶体管、结型场效应晶体管、二极管、晶闸管和高电子迁移率场效晶体管中的至少一种。在本专利技术的另一方面，本专利技术提供了一种半导体组件。根据本专利技术的实施例，该半导体组件包括：前面所述的直插式功率器件；第一连接部件，所述第一连接部件与所述直插式功率器件中的辅助控制引脚的第二段和控制信号引脚的第二段电气连接；第二连接部件，所述第二连接部件与所述直插式功率器件中的功率引脚电气连接。该半导体组件具有前面所述的直插式功率器件的所有特征和优点，在此不再一一赘述。根据本专利技术的实施例，所述第一连接部件和所述第二连接部件分别包括印刷电路板、复合母排、铜排、螺钉螺母和接线端子中的至少一种。根据本专利技术的实施例，该半导体组件还包括：散热器，所述散热器的形状为圆形、多边形、三角形、长条形中的至少一种，所述散热器的至少一个表面上设置有至少一个所述直插式功率器件。根据本专利技术的实施例，所述半导体组件包括逆变器、功率变换器、电源和整流器中的至少一种。在本专利技术的又一个方面，本专利技术提供了一种轮毂电机驱动器或汽车驱动器。根据本专利技术的实施例，该轮毂电机驱动器或汽车驱动器包括前面所述的直插式功率器件或者前面所述的半导体组件。该轮毂电机驱动器或汽车驱动器具有前面所述的直插式功率器件的全部特征和优点，在此不再一一赘述。在本专利技术的再一个方面，本专利技术提供了一种新能源汽车。根据本专利技术的实施例，该新能源汽车包括前面所述的直插式功率器件、前面所述的半导体组件或者前面所述的轮毂电机驱动器或汽车驱动器。该新能源汽车具有前面所述的直插式功率器件的全部特征和优点，在此不再一一赘述。附图说明图1是本专利技术一个实施例的直插式功率器件的结构示意图。图2是本专利技术另一个实施例的直插式功率器件的结构示意图。图3是本专利技术另一个实施例的直插式功率器件的结构示意图。图4是本专利技术另一个实施例的直插式功率器件的结构示意图。图5是本专利技术另一个实施例的直插式功率器件的结构示意图。图6是本专利技术一个实施例的半导体组件的结构示意图。图7是本专利技术另一个实施例的半导体组件的结构示意图。图8是本专利技术另一个实施例的半导体组件的结构示意本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种直插式功率器件，其特征在于，包括：本体，所述本体包括功率芯片和包裹在所述功率芯片外表面的包裹层；多个引脚，多个所述引脚间隔设置在所述本体的第一侧边上，包括功率引脚、辅助控制引脚和控制信号引脚，每个所述引脚包括第一段和第二段，所述第一段设置在所述包裹层内，并与所述功率芯片电气连接，所述第二段与所述第一段电气连接，并设置在所述包裹层之外，且所述辅助控制引脚的第二段和所述控制信号引脚的第二段位于第一平面内，所述功率引脚的第二段和所述第一侧边位于第二平面内，所述第一平面和第二平面不平行，且所述第一平面与所述本体所在的第三平面之间的第一夹角大于等于‑180°且小于等于+180°，所述第二平面和所述第三平面之间的第二夹角大于等于‑180°且小于等于+180°。

【技术特征摘要】
1.一种直插式功率器件，其特征在于，包括：本体，所述本体包括功率芯片和包裹在所述功率芯片外表面的包裹层；多个引脚，多个所述引脚间隔设置在所述本体的第一侧边上，包括功率引脚、辅助控制引脚和控制信号引脚，每个所述引脚包括第一段和第二段，所述第一段设置在所述包裹层内，并与所述功率芯片电气连接，所述第二段与所述第一段电气连接，并设置在所述包裹层之外，且所述辅助控制引脚的第二段和所述控制信号引脚的第二段位于第一平面内，所述功率引脚的第二段和所述第一侧边位于第二平面内，所述第一平面和第二平面不平行，且所述第一平面与所述本体所在的第三平面之间的第一夹角大于等于-180°且小于等于+180°，所述第二平面和所述第三平面之间的第二夹角大于等于-180°且小于等于+180°。2.根据权利要求1所述的直插式功率器件，其特征在于，所述第一夹角大于等于-90°且小于等于+90°，所述第二夹角大于等于-90°且小于等于+90°。3.根据权利要求1或2所述的直插式功率器件，其特征在于，所述第一平面和所述第二平面中的一个与所述本体所在的第三平面平行。4.根据权利要求3所述的直插式功率器件，其特征在于，所述第一平面和所述第二平面中的另一个与所述第三平面之间的夹角为+90°。5.根据权利要求1或2所述的直插式功率器件，其特征在于，所述第一平面和所述第二平面之间的夹角为+90°。6.根据权利要求5所述的直插式功率器件，其特征在于，所述第一平面和所述第二平面中的一个与所述第三平面之间的夹角为+45°，所述第一平面和所述第二平面中的另一个与所述第三平面之间的夹角为-45°。7....

【专利技术属性】
技术研发人员：叶春显，詹旭标，李涛，阮胜超，
申请(专利权)人：深圳市鹏源电子有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44