一种功率变换器、封装结构以及散热结构制造技术

本发明专利技术提供了一种功率变换器、封装结构以及散热结构。功率变换器包括散热结构和外壳。散热结构包括封装结构和PCB。封装结构包括第一基板、第二基板、封装体、引脚和裸片。封装结构和PCB通过引脚相连。第一基板、第二基板和裸片封装在封装体内部。其中，第一基板包括依次层叠的第一布线层、第一绝缘层和第一金属层，第二基板包括依次层叠的第二布线层、第二绝缘层和第二金属层。第二布线层包括第一部分和第二部分，第一金属层与第二布线层的第一部分机械地、电气地相连，且二者均与静点相连。第一布线层和第二布线层的第二部分上分别设置至少一个裸片。该封装结构简单、成本低，且具有较好的散热、安规以及电磁屏蔽功能。安规以及电磁屏蔽功能。安规以及电磁屏蔽功能。

【技术实现步骤摘要】
一种功率变换器、封装结构以及散热结构


[0001]本申请涉及电子产品领域，尤其涉及一种功率变换器、封装结构以及散热结构。

技术介绍

[0002]近年来，光伏优化器、电源模块及其它功率变换器的设计逐渐向着小型化和高功率密度的方向演进。对于光伏优化器产品，若其外壳接地，一般会涉及较为复杂的走线，导致成本较高，维护较难，因此业界通常省略接地的线。但是，若光伏优化器不接地，其内部的功率器件在开通和关断的过程中会产生较大的dv/dt和di/dt，使电磁噪声增强，导致其电磁兼容能力(Electromagnetic Compatibility，EMC)恶化，可靠性降低。为了解决EMC问题，通常需要在光伏优化器内部功率器件的开关动点和光伏优化器的金属外壳之间增加金属屏蔽层。但金属屏蔽层的设置一方面会使得层间热阻增大，不利于MOS管等功率器件的散热，另一方面也会使其成本增加，体积增大。因此，如何采取有效方案解决光伏优化器的EMC问题，让清洁能源走进千家万户，意义重大。

技术实现思路

[0003]本申请实施例提供了一种功率变换器、封装结构以及散热结构，该功率变换器具有较好的电磁屏蔽功能，因此无需其额外设置实现噪声回流的金属屏蔽层，简化了功率变换器的结构，节省了物料成本。
[0004]第一方面，本申请实施例提供了一种功率变换器，该功率变换器包括散热结构和外壳，且散热结构位于外壳围设的容置空间内。散热结构包括封装结构和印刷电路板(Printed circuit board，PCB)。封装结构包括第一基板、第二基板、封装体、引脚以及裸片，且封装结构通过引脚与PCB相连。第一基板、第二基板以及裸片塑封在封装体内部。具体地，第一基板包括依次层叠的第一布线层、第一绝缘层以及第一金属层，第二基板包括依次层叠的第二布线层、第二绝缘层以及第二金属层。第二布线层包括第一部分和第二部分，且第二布线层的第一部分与第二布线层的第二部分间隔设置。其中，第一金属层设置在第二布线层的第一部分远离第二金属层的表面上。第一金属层与第二布线层的第一部分电气相连，且第一金属层，或者，第二布线层的第一部分与静点相连，以实现电磁屏蔽功能。另外，在第一布线层以及第二布线层的第二部分上各自设置至少一个裸片，裸片之间通过导线等实现电连接。
[0005]示例地，当封装结构包括两个裸片时，一个裸片设置在第一布线层上，另一个裸片设置在第二布线层的第二部分上。其中，裸片的位置主要与裸片的发热量、裸片的自身结构以及裸片在电路中的连接关系有关。
[0006]具体地，由于第一基板与第二基板通过第一金属层和第二布线层的第一部分实现固定连接，且裸片的散热由与之相连的布线层指向第二金属层，因此，在工作状态下，第一裸片在散热过程中会面临更大的界面热阻，散热效率更低。为了更好地实现散热，本申请将发热量较大的裸片设置在第二布线层的第二部分上，将发热量较小的裸片设置在第一布线
层上。
[0007]除此之外，本申请所述的裸片指的是未经封装的功率半导体芯片。基于裸片的自身结构，裸片与第一布线层或第二布线层相连的一面一般为漏极，而与该面相对的另一面一般为源极。基于封装结构中功率变换电路的不同，可以将漏极为动点的裸片设置在第一布线层上，而将漏极为静点的裸片设置在第二布线层的第二部分上。其中，由于设置在第二布线层的第二部分上裸片的漏极为静点，因此与之电气互连的第二布线层的第二部分也为静点，这使得第二布线层的第二部分与功率变换器的金属外壳或其他金属层构成的电容基本不会因为该裸片的导通或关断而出现充放电，进而避免了电磁噪声的产生。而由于设置在第一布线层上的裸片的漏极为动点，因此需将第一金属层或第二布线层的第一部分与静点相连，以实现噪声回流的屏蔽效果。上述静点可以位于封装结构的内部，也可以位于封装结构的外部。
[0008]实际应用时，封装结构中裸片的数量可以不局限于两个，当裸片大于两个时，基于相同原理，可以将发热量较大的裸片设置在第二布线层的第二部分上，将发热量较小的裸片设置在第一布线层上，将与布线层相连的一面为动点的裸片设置在第一布线层上，将与布线层相连的一面为静点的裸片设置在第二布线层的第二部分上。
[0009]在一种可能的实现方式中，引脚固定在封装结构的侧面，且引脚的一端与第一金属层，或者，与第二布线层的第一部分电气互连，引脚的另一端与PCB上的静点电气互连。也就是说，第一金属层和第二布线层的第一部分的电位与PCB上静点的电位相同。如此设置，可以使第一金属层的电位以及第二布线层的第一部分的电位相对大地基本保持不变，因此设置在第一布线层上的裸片在开通和关断的过程中，不会产生电磁噪声，进一步提高了该功率变换器的电磁屏蔽效果。
[0010]在一种可能的实现方式中，在封装结构的厚度方向上，第一基板的投影位于第二基板的投影的轮廓范围之内，即第一基板相比第二基板更小。如此设置，可以灵活地基于裸片在电路中的连接关系，调整它们的放置位置，以更好地实现光伏优化器的电磁屏蔽功能。与此同时，第二布线层的第二部分也与静点相连。其中，静点可以为封装结构的内部静点也可以为外部静点。如上所述，当第二布线层的第二部分与静点相连时，设置在第二布线层的第二部分在导通或关断的过程中，不会使得第二布线层的第二部分与光伏优化器的金属外壳或其他金属层构成的电容出现明显的充放电现象，即不会产生电磁噪声。
[0011]在一种可能的实现方式中，对于第二基板，在封装结构的厚度方向上，第二布线层的投影以及第二金属层的投影位于第二绝缘层的投影的轮廓范围之内。也就是说，第二布线层和第二金属层的边缘相对于第二绝缘层的边缘存在回缩的距离。在实际应用中，可以灵活地调整第二布线层以及第二金属层相对第二绝缘层的回缩距离，以满足该封装结构对基本绝缘、加强绝缘或者功能绝缘等安规要求。
[0012]在一种可能的实现方式中，对于第一基板，在封装结构的厚度方向上，第一布线层的投影以及第一金属层的投影与第一绝缘层的投影重合，或者，第一布线层的投影以及第一金属层的投影位于第一绝缘层的投影的轮廓范围之内。当第一绝缘层的投影与第一布线层和第一金属层的投影重合时，可以更加方便第一基板的加工。当第一布线层的投影和第一金属层的投影位于第一绝缘层的投影的轮廓范围之内时，可以起到更好的绝缘效果。
[0013]在一种可能的实现方式中，设置在第一布线层上的裸片的发热量小于设置在第二
布线层的第二部分上的裸片的发热量。如上所述，如此设置可以更好地适应不同裸片的发热情况，使发热量较高的裸片面对相对小的散热热阻，进而加强该封装结构的散热效率，提高封装结构中裸片的工作效率和稳定性。
[0014]在一种可能的实现方式中，封装结构在第二布线层的第一部分的垂直方向上的厚度大于封装结构在第二布线层的第二部分的垂直方向上的厚度。如此设置，可以减薄第二布线层的第一部分垂直方向上封装体的厚度，因此，当设置在第二布线层的第二部分上的裸片出现热失控时，能量将更容易从封装结构的底面释放，进而保护第二绝缘层，防止功率变换器出现漏电等事故，提高该功率变换器的安全性。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种功率变换器，其特征在于，所述功率变换器包括：散热结构和外壳；所述散热结构设置在所述外壳围设的空间内；所述散热结构包括封装结构以及印刷电路板PCB；所述封装结构包括：第一基板、第二基板、封装体、引脚以及裸片；所述封装结构与所述PCB通过所述引脚相连；所述第一基板、所述第二基板以及所述裸片塑封在所述封装体内；所述第一基板包括依次层叠的第一布线层、第一绝缘层以及第一金属层；所述第二基板包括依次层叠的第二布线层、第二绝缘层以及第二金属层；所述第二布线层包括第一部分和第二部分，且所述第二布线层的第一部分与所述第二布线层的第二部分间隔设置；所述第一金属层设置在所述第二布线层的第一部分远离所述第二金属层的表面上；所述第一金属层与所述第二布线层的第一部分电气相连，且所述第一金属层，或者，所述第二布线层的第一部分与静点相连；所述第一布线层以及所述第二布线层的第二部分上各自设置至少一个所述裸片。2.如权利要求1所述的功率变换器，其特征在于，所述引脚固定在所述封装结构的侧面，所述引脚的一端与所述第一金属层，或者，与所述第二布线层的第一部分电气互连，所述引脚的另一端与所述PCB的静点电气互连。3.如权利要求1或2所述的功率变换器，其特征在于，所述第一基板在所述封装结构厚度方向上的投影位于所述第二基板在所述封装结构厚度方向上的投影的轮廓范围之内，且所述第二布线层的第二部分与静点相连。4.如权利要求1
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3任一项所述的功率变换器，其特征在于，在所述封装结构的厚度方向上，所述第二布线层的投影以及所述第二金属层的投影位于所述第二绝缘层的投影的轮廓范围之内。5.如权利要求1
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4任一项所述的功率变换器，其特征在于，在所述封装结构的厚度方向上，所述第一布线层的投影以及所述第一金属层的投影与所述第一绝缘层的投影重合，或者，所述第一布线层的投影以及所述第一金属层的投影位于所述第一绝缘层的投影的轮廓范围之内。6.如权利要求1
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5任一项所述的功率变换器，其特征在于，设置在所述第一布线层上的裸片的发热量小于设置在所述第二布线层的第二部分上的裸片的发热量。7.如权利要求1
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6任一项所述的功率变换器，其特征在于，所述封装结构在所述第二布线层的第一部分的垂直方向上的厚度大于所述封装结构在所述第二布线层的第二部分的垂直方向上的厚度。8.如权利要求1
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7任一项所述的功率变换器，其特征在于，所述封装结构的侧面上设置有绝缘栅栏。9.如权利要求1
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8任一项所述的功率变换器，其特征在于，所述封装结构的顶面的一端与所述第二金属层的边缘相连，所述封装结构的顶面的另一端与所述封装结构的侧面相连。10.如权利要求1
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9任一项所述的功率变换器，其特征在于，所述散热结构通过...

【专利技术属性】
技术研发人员：张兴中，陈善武，程杰斌，吴宝善，宋卫平，
申请(专利权)人：华为数字能源技术有限公司，
类型：发明
国别省市：