具有可缩放架构和改善布局的用于半桥电路的功率模块制造技术

本公开涉及有可缩放架构和改善布局的用于半桥电路的功率模块。一种功率模块，包括支撑件，支撑件上的第一控制接触区域，支撑件上的第二控制接触区域，第一电子功率器件，第二电子功率器件，第一夹具，第二夹具，第三夹具，以及嵌入支撑件、第一和第二电子功率器件以及部分嵌入第一、第二和第三夹具的封装。第一电子功率器件具有电耦合到第一夹具的第一导电焊盘，电耦合到第三夹具的第二导电焊盘，以及耦合到第一控制接触区域的控制焊盘。第二电子功率器件具有电耦合到第三夹具的第一导电焊盘，电耦合到第二夹具的第二导电焊盘，以及耦合到第二控制接触区域的控制焊盘。合到第二控制接触区域的控制焊盘。合到第二控制接触区域的控制焊盘。

【技术实现步骤摘要】
具有可缩放架构和改善布局的用于半桥电路的功率模块


[0001]本公开涉及具有可缩放架构和改善布局的功率模块。

技术介绍

[0002]特别地，本功率模块实现了半桥拓扑结构，并且可用于逆变器，整流器，静态相位补偿器，用于汽车领域中的电动机的驱动器件，用于一般的电动运输器件的驱动器件，工业或家用驱动器件(例如在大型“白色”工业器件中，在诸如洗衣机等的大型家用电器中)，以及其他应用。
[0003]模块通常封装在绝缘材料的封装体中，例如模制环氧树脂，或者使用凝胶封装技术制成，其中塑料盒填充有绝缘凝胶并封装部件。在这两种情况下，封装具有大致平行六面体的形状，具有两个主(顶部和底部)表面和四个较小面积的侧表面，具有从其突出的用于电耦合的引线。其它信号引线也可以从顶面延伸。
[0004]具有半桥拓扑结构的功率模块包括布置在图案化的金属和/或陶瓷基板上的多个(至少两个)集成电子器件。基板通常由称为引线框的导电掩模连接和支撑，所述导电掩模由也可形成功率模块的引线的平面导电材料片获得。
[0005]这需要相当大的布局复杂性以避免寄生部件，通常是寄生电感，并且需要精确的设计以确保间隙隔离距离(“间隙和爬电距离”)并且不允许有效利用可用空间。
[0006]此外，由于需要保持间隙距离，功率模块的整体尺寸不能随意减小。
[0007]此外，不容易根据具体设计修改和调整外部引线的类型及其与外部连接元件的连接。

技术实现思路

[0008]本公开的一个实施例提供了一种具有半桥拓扑的功率模块，其克服了现有技术的一些缺点。
[0009]在一个实施例中，功率模块包括支撑件，支撑件上的第一控制接触区域和支撑件上的第二控制接触区域。该功率模块包括具有第一主面和第二主面的第一电子功率器件，第一主面上的第一导电焊盘，第二主面上的第二导电焊盘和第二主面上的控制焊盘。该功率模块包括具有第一主面和第二主面的第二电子功率器件，第一主面上的第一导电焊盘，第二主面上的第二导电焊盘和第二主面上的控制焊盘。功率模块包括第一夹具，第二夹具和第三夹具。功率模块包括嵌入支撑件、第一和第二电子功率器件以及部分地嵌入第一、第二和第三夹具的封装。所述第一电子功率器件具有电耦合至第一夹具的第一导电焊盘；所述第二导电焊盘电耦合到所述第三夹具，并且所述控制焊盘耦合到所述第一控制接触区域。第二电子功率器件具有电耦合到第三夹具的第一导电焊盘，电耦合到第二夹具的第二导电焊盘，以及耦合到第二控制接触区域的控制焊盘。第一和第二电子功率器件形成半桥电路。
[0010]在一个实施例中，一种方法包括：将第一电子功率器件的第一导电焊盘电耦合到
第一夹具，所述第一夹具耦合到具有第一接触区域和第二接触区域的支撑件；将所述第一电子器件的第二导电焊盘电耦合到耦合到所述支撑件的第二夹具；以及将所述第一电子器件的控制焊盘耦合到所述第一控制接触区域。该方法包括将第二电子功率器件的第一导电焊盘电耦合到第二夹具，将第二电子功率器件的第二导电焊盘电耦合到耦合到支撑件的第三夹具，以及将第二电子功率器件的控制焊盘耦合到第二控制接触区域，其中第一和第二电子功率器件形成半桥电路。
[0011]在一个实施例中，功率模块包括支撑件和半桥电路，该支撑件包括第一夹具，第二夹具，第三夹具，第一接触区域和第二接触区域。该半桥电路包括第一电子器件，该第一电子器件具有耦合到第一夹具的第一导电焊盘，电耦合到第二夹具的第二导电焊盘，以及耦合到第一控制接触区域的控制焊盘。该半桥电路包括第二电子器件，该第二电子器件具有电耦合到第二夹具的第一导电焊盘，电耦合到第三夹具的第二导电焊盘，以及耦合到第二控制接触区域的第二电子器件的控制焊盘。
附图说明
[0012]为了更好地理解本公开，现在参照附图仅通过非限制性示例来描述其一些实施例，其中：
[0013]图1是根据一个实施例的可用本功率模块获得的半桥电路的等效电路图。
[0014]图2是根据一个实施例的本功率模块的实施例的俯视图，包括封装在封装中的四个功率器件。
[0015]图3是根据一个实施例的图2的功率模块的底部透视图。
[0016]图4是根据一个实施例的没有封装件的图2的功率模块的顶部透视图。
[0017]图5是根据一个实施例的没有封装件的图2的功率模块的俯视图。
[0018]图6是根据一个实施例的图2的没有连接夹的图2的功率模块的俯视图。
[0019]图7是根据一个实施例的具有虚线功率器件的图2的功率模块的基板的顶视图。
[0020]图8－图10是根据一个实施例的在图2的功率模块中使用的连接夹的俯视图。
[0021]图11A－图11D示出了根据一个实施例的在半桥电路包括用于半桥电路的每个开关的一至八个功率器件的情况下基板的一部分的可能配置。
[0022]图12A和图12B是根据一个实施例的本功率模块的其它不同配置的顶视图，其特征分别在于用于半桥电路的每个开关的三个器件和四个电子功率器件。
[0023]图13是根据一个实施例的本功率模块的又一可能配置的俯视图。
[0024]图14是根据一个实施例的具有虚线功率器件的图13的功率模块的基板的顶视图。
[0025]图15是根据一个实施例的在图2的功率模块中使用的其他连接夹的俯视图。
[0026]图16是根据一个实施例的在图2的功率模块中使用的另外的连接夹的俯视图。
[0027]以下描述涉及所示的布置；因此，诸如“上面”，“下面”，“顶部”，“底部”，“右”，“左”的表述涉及附图，并且不旨在以限制的方式。
具体实施方式
[0028]图1示出了由下面参考图2－图14描述的功率模块实现的半桥电路1的电路图。
[0029]已知类型的半桥电路1包括串联连接的两个功率MOSFET晶体管3，4(也称为顶部晶
体管3和底部晶体管4)，这里是N沟道晶体管。
[0030]顶部和底部晶体管3，4可以是任何类型，例如电荷平衡晶体管(也称为“超结”晶体管)，碳化硅垂直功率MOSFET晶体管，氮化镓(GaN)平面功率MOSFET晶体管或其它三端子(源极，漏极，栅极)功率器件。
[0031]半桥电路1具有第一端子10，第二端子11，第三端子12，第四端子13和第五端子14。
[0032]半桥电路1的第一端子10耦合到顶部晶体管3的漏极端；半桥电路1的第二端子11耦合到顶部晶体管3的栅极端子；半桥电路1的第三端子12耦合到顶部晶体管3的源极端子和底部晶体管4的漏极端子；半桥电路1的第四端子13与底部晶体管4的栅极端子耦合；第五端子14耦合到底部晶体管4的源极端子。
[0033]实现半桥电路1的功率模块2的实施例在图2－图14中示出并在下面描述。
[0034]特别地，图2－图10示出了功率模块2的第一实施例。
[0035]在此，功率模块2包括通常为平行六面体形状的绝缘材料(例如树脂)的封装9，其具有四个侧表面5，第一主表面6和第二主表面7(图3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种功率模块，包括：支撑件；第一控制接触区域，在所述支撑件上；第二控制接触区域，在所述支撑件上；第一电子功率器件，具有第一主面和第二主面、所述第一主面上的第一导电焊盘、所述第二主面上的第二导电焊盘和所述第二主面上的控制焊盘；第二电子功率器件，具有第一主面和第二主面、所述第一主面上的第一导电焊盘、所述第二主面上的第二导电焊盘和所述第二主面上的控制焊盘；第一夹具；第二夹具；第三夹具；以及封装件，嵌入所述支撑件、所述第一电子功率器件和所述第二电子功率器件，并且封装件部分地嵌入所述第一夹具、所述第二夹具和所述第三夹具，其中所述第一电子功率器件具有电耦合到所述第一夹具的第一导电焊盘、电耦合到所述第三夹具的所述第二导电焊盘、以及耦合到所述第一控制接触区域的所述控制焊盘；以及所述第二电子功率器件具有电耦合到所述第三夹具的所述第一导电焊盘、电耦合到所述第二夹具的所述第二导电焊盘、以及耦合到所述第二控制接触区域的所述控制焊盘；所述第一功率器件和所述第二电子功率器件形成半桥电路。2.根据权利要求1所述的功率模块，其中所述第一电子功率器件相对于所述第二电子功率器件围绕在所述第一电子功率器件和所述第二电子功率器件之间延伸的支撑中轴线被翻转。3.根据权利要求1所述的功率模块，进一步包括第三电子功率器件和第四电子功率器件；所述第三电子功率器件具有第一主面和第二主面、所述第一主面上的第一导电焊盘、所述第二主面上的第二导电焊盘和所述第二主面上的控制焊盘；所述第四电子功率器件具有第一主面和第二主面、所述第一主面上的第一导电焊盘、所述第二主面上的第二导电焊盘和所述第二主面上的控制焊盘；所述第三电子功率器件具有电耦合到所述第三夹具的所述第二导电焊盘、电耦合到所述第一夹具的所述第一导电焊盘以及耦合到所述第一控制接触区域的所述控制焊盘；以及所述第四电子功率器件具有电耦合到所述第三夹具的所述第一导电焊盘、电耦合到所述第二夹具的所述第二导电焊盘、以及耦合到所述第二控制接触区域的所述控制焊盘。4.根据权利要求3所述的功率模块，其中所述第三电子功率器件相对于所述第四电子功率器件围绕支撑中轴线被翻转。5.根据权利要求1所述的功率模块，还包括金属导电体，所述金属导电体将所述第二电子功率器件的所述控制焊盘耦合到所述第二控制接触区域。6.根据权利要求1所述的功率模块，还包括金属导电体，所述金属导电体将所述第一电子功率器件的所述控制焊盘耦合到所述第一控制接触区域。7.根据权利要求1所述的功率模块，其中所述第一夹具和所述第二夹具形成从所述封
装件的第一侧突出的相应功率引脚，并且所述第三夹具具有从所述封装件的与所述第一侧相对的第二侧突出的相应功率引脚。8.根据权利要求7所述的功率模块，其中所述第一夹具和所述第二夹具具有彼此叠加并且通过所述封装件彼此电绝缘的部分。9.根据权利要求1所述的功率模块，进一步包括：第一栅极连接元件，耦合到所述第一控制接触区域；以及第二栅极连接元件，耦合到所述第二控制接触区域；所述第一栅极连接元件和所述第二栅极连接元件横向于所述支撑件延伸并且具有从所述封装件的主表面突出的相应端部。10.根据权利要求9所述的功率模块，其中所述第一夹具和所述第二夹具形成从所述封装件的第一侧突出的相应功率引脚，并且所述第三夹具具有从所述封装件的与所述第一侧相对的第二侧突出的相应功率引脚，其中所述封装件的所述第一侧和所述第二侧横向于所述封装件的所述主表面延伸。11.根据权利要求1所述的功率模块，进一步包括相接触区域，所述相接触区域在所述支撑件上延伸并且电耦合到所述第三夹具；其中所述第一电子功率器件具有面向所述支撑件的所述第二主面和电耦合到所述相接触区域的所述第二导电焊盘；所述第二电子功率器件具有面向所述支撑件的所述第一主表面，所述第一导电焊盘电耦合到所述相接触区域；所述第一夹具覆盖所述第一电子功率器件的所述第一主表面并且被耦合到所述第一电子功率器件...

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：意法半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：