采用石墨铜垫块的双面散热模块的封装结构和电动汽车制造技术

本实用新型专利技术公开了采用石墨铜垫块的双面散热模块的封装结构和电动汽车。封装结构包括底层DBC衬板、贴装于底层DBC衬板上的功率芯片和驱动电阻、垫块以及顶层DBC衬板。功率芯片、驱动电阻和垫块均设置于顶层DBC衬板与底层DBC衬板之间，使得封装结构具有三明治构造。垫块由石墨铜制成，并且封装结构包括第一散热器和第二散热器，第一散热器和第二散热器分别装配于底层DBC衬板和顶层DBC衬板的外侧上。配于底层DBC衬板和顶层DBC衬板的外侧上。配于底层DBC衬板和顶层DBC衬板的外侧上。

【技术实现步骤摘要】
采用石墨铜垫块的双面散热模块的封装结构和电动汽车


[0001]本技术涉及功率半导体模块的封装集成
，具体而言，涉及采用石墨铜垫块的双面散热模块的封装结构和包括该封装结构的电动汽车。

技术介绍

[0002]现代电力电子装置正朝着高功率密度和高效率的方向发展。随着电动汽车的发展，车用电机控制器的设计变得尤为重要。为了满足客户的需求和大型车辆对于功率水平要求的提高，业内人士一直致力于功率模块的功率密度的增加。然而，功率密度的增加会提高工作温度，这可能威胁到功率模块的可靠性。此外，宽禁带半导体器件的工作温度相比于传统硅基半导体器件的工作温度更是有大幅度升高。
[0003]为了进一步提升车用电机驱动器的功率密度和可靠性，双面散热模块在电动汽车上的应用得到了越来越多的关注。相比于传统的单面散热模块，双面散热模块具有更强的散热能力和更低的寄生参数；而为了确保双面散热模块的高性能和可靠性，降低热阻和热应力是设计双面散热模块时的两个重要目标。垫块是双面散热模块中的一种独特的组件，它主要用于通过连接功率半导体芯片及其顶部衬板来实现它们之间的电气连接和热量传递，因而在双面散热模块的散热路径中承担着重要角色。因此，垫块的导热性能直接关乎整个双面散热模块的散热能力。在现有技术水平下，通常采用由铜钼合金制成的垫块，然而该类型的垫块仍具有较高的热阻，从而使得双面散热模块的散热能力在一定程度上受到限制。
[0004]因此，本领域仍需要继续改进现有的双面散热模块的封装结构，以进一步降低双面散热模块的热阻，并且提升模块的可靠性。<br/>
技术实现思路

[0005]本技术的目的在于提供可克服上述缺点的双面散热模块的封装结构和包括该封装结构的电动汽车，其能够进一步降低热阻，从而提升整个模块的可靠性。
[0006]此外，本技术还旨在解决或者缓解现有技术中存在的其它技术问题。
[0007]本技术通过提供采用石墨铜垫块的双面散热模块的封装结构和包括该封装结构的电动汽车来解决上述问题。
[0008]根据本技术的第一方面，提供了一种采用石墨铜垫块的双面散热模块的封装结构，其包括底层DBC衬板、贴装于所述底层DBC衬板上的功率芯片和驱动电阻、垫块以及顶层DBC衬板，其中，所述功率芯片、所述驱动电阻和所述垫块均设置于所述顶层DBC衬板与所述底层DBC衬板之间，使得所述封装结构具有三明治构造，其特征在于，所述垫块由石墨铜制成，并且所述封装结构还包括第一散热器和第二散热器，所述第一散热器和所述第二散热器分别装配于所述底层DBC衬板和所述顶层DBC衬板的外侧上。
[0009]可选地，根据本技术的一种实施方式，所述功率芯片包括形成半桥电路的多个上桥臂功率芯片和多个下桥臂功率芯片，其中，所述多个上桥臂功率芯片相互并联，并且
所述多个下桥臂功率芯片相互并联；所述驱动电阻包括多个上桥臂驱动电阻和多个下桥臂驱动电阻；其中，所述多个上桥臂功率芯片和所述多个上桥臂驱动电阻形成所述半桥电路的上桥臂，并且所述多个下桥臂功率芯片和所述多个下桥臂驱动电阻形成所述半桥电路的下桥臂。
[0010]可选地，根据本技术的一种实施方式，所述垫块包括多个上桥臂垫块、多个下桥臂垫块和用于电连接所述半桥电路的所述上桥臂和所述下桥臂的AC垫块，其中，所述多个上桥臂垫块和所述多个下桥臂垫块分别连接到所述多个上桥臂功率芯片和所述多个下桥臂功率芯片。
[0011]可选地，根据本技术的一种实施方式，所述封装结构还包括多个端子，其包括功率端子、驱动端子和保护端子，其中，所述功率端子包括功率DC+端子、功率DC
‑
端子和功率AC端子，并且所述驱动端子包括上桥臂源极驱动端子、上桥臂栅极驱动端子、下桥臂源极驱动端子和下桥臂栅极驱动端子。
[0012]可选地，根据本技术的一种实施方式，所述功率DC+端子和所述功率DC
‑
端子构成叠层母排结构，并且布置于所述封装结构的一个端部处，而所述功率AC端子布置于所述封装结构的相反的另一个端部处。
[0013]可选地，根据本技术的一种实施方式，所述多个端子相对于所述功率芯片对称地布置，使得从所述多个端子到每个功率芯片的物理长度相等。
[0014]可选地，根据本技术的一种实施方式，所述功率芯片包括源极、栅极和漏极，并且所述底层DBC衬板包括多个铜块，其中，所述上桥臂功率芯片的所述源极通过上桥臂源极键合线连接到相应的铜块，所述上桥臂功率芯片的所述栅极通过上桥臂栅极键合线连接到相应的铜块且继而连接到上桥臂驱动电阻，并且所述上桥臂功率芯片的所述漏极连接到相应的铜块且继而连接到所述功率DC+端子；并且其中，所述下桥臂功率芯片的所述源极通过下桥臂源极键合线连接到相应的铜块，所述下桥臂功率芯片的所述栅极通过下桥臂栅极键合线连接到相应的铜块且继而连接到下桥臂驱动电阻，并且所述下桥臂功率芯片的所述漏极连接到相应的铜块且继而连接到所述AC垫块。
[0015]可选地，根据本技术的一种实施方式，所述顶层DBC衬板包括多个铜块，其中，所述上桥臂垫块和所述AC垫块的上表面连接到相应的铜块且继而连接到所述功率AC端子，并且所述下桥臂垫块的上表面连接到相应的铜块且继而连接到所述功率DC
‑
端子。
[0016]可选地，根据本技术的一种实施方式，所述功率芯片、所述上桥臂源极驱动端子、所述上桥臂栅极驱动端子和所述功率DC+端子通过纳米银焊料焊接到所述底层DBC衬板；并且所述垫块、所述功率AC端子、所述功率DC
‑
端子、所述下桥臂源极驱动端子和所述下桥臂栅极驱动端子通过纳米银焊料焊接到所述顶层DBC衬板。
[0017]可选地，根据本技术的一种实施方式，所述底层DBC衬板和所述顶层DBC衬板各自包括第一导电层、第二导电层和设置于所述第一导电层与所述第二导电层之间的绝缘层，其中，所述第一导电层印制有电路图案。
[0018]可选地，根据本技术的一种实施方式，所述第一导电层和所述第二导电层由铜制成，并且所述绝缘层由氧化铝、氮化铝或氮化硅陶瓷制成。
[0019]根据本技术的第二方面，提供了一种电动汽车，其特征在于，所述电动汽车包括根据本技术的第一方面所述的双面散热模块的封装结构。
[0020]相比于现有技术，本技术所提供的采用石墨铜垫块的双面散热模块的封装结构和包括该封装结构的电动汽车具有如下的有益效果：由于构成垫块的石墨铜材料具有高导热系数和优良的导热性能，因而进一步降低了双面散热模块的热阻，并且大大提升了整个模块的散热能力和可靠性；同时，封装结构的顶层和底层衬板均直接连接有散热器，从而有效实现双面散热，相比于传统单面散热模块大幅度地降低了热阻。
[0021]在以下对附图和具体实施方式的描述中，将阐述本技术的一个或多个实施例的细节。从这些描述、附图以及权利要求中，可以清楚本技术的其它特征、目的和优点。
附图说明
[0022]可参考附图通过实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种采用石墨铜垫块的双面散热模块的封装结构，其包括底层DBC衬板、贴装于所述底层DBC衬板上的功率芯片和驱动电阻、垫块以及顶层DBC衬板，其中，所述功率芯片、所述驱动电阻和所述垫块均设置于所述顶层DBC衬板与所述底层DBC衬板之间，使得所述封装结构具有三明治构造，其特征在于，所述垫块由石墨铜制成，并且所述封装结构还包括第一散热器和第二散热器，所述第一散热器和所述第二散热器分别装配于所述底层DBC衬板和所述顶层DBC衬板的外侧上。2.根据权利要求1所述的双面散热模块的封装结构，其特征在于，所述功率芯片包括形成半桥电路的多个上桥臂功率芯片和多个下桥臂功率芯片，其中，所述多个上桥臂功率芯片相互并联，并且所述多个下桥臂功率芯片相互并联；所述驱动电阻包括多个上桥臂驱动电阻和多个下桥臂驱动电阻；其中，所述多个上桥臂功率芯片和所述多个上桥臂驱动电阻形成所述半桥电路的上桥臂，并且所述多个下桥臂功率芯片和所述多个下桥臂驱动电阻形成所述半桥电路的下桥臂。3.根据权利要求2所述的双面散热模块的封装结构，其特征在于，所述垫块包括多个上桥臂垫块、多个下桥臂垫块和用于电连接所述半桥电路的所述上桥臂和所述下桥臂的AC垫块，其中，所述多个上桥臂垫块和所述多个下桥臂垫块分别连接到所述多个上桥臂功率芯片和所述多个下桥臂功率芯片。4.根据权利要求3所述的双面散热模块的封装结构，其特征在于，所述封装结构还包括多个端子，其包括功率端子、驱动端子和保护端子，其中，所述功率端子包括功率DC+端子、功率DC
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端子和功率AC端子，并且所述驱动端子包括上桥臂源极驱动端子、上桥臂栅极驱动端子、下桥臂源极驱动端子和下桥臂栅极驱动端子。5.根据权利要求4所述的双面散热模块的封装结构，其特征在于，所述功率DC+端子和所述功率DC
‑
端子构成叠层母排结构，并且布置于所述封装结构的一个端部处，而所述功率AC端子布置于所述封装结构的相反的另一个端部处。6.根据权利要求4所述的双面散热模块的封装结构，其特征在于，所述多个端子相对于所述功率芯片对称地布置，使得从所述多个端子到每个功率...

【专利技术属性】
技术研发人员：李道会，齐放，赵子豪，张铃，
申请(专利权)人：蔚来动力科技合肥有限公司，
类型：新型
国别省市：