功率模块和具有其的车辆的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电子制造领域，更具体地，涉及一种功率模块和具有其的车辆。
【背景技术】
[0002]相关技术中的功率模块是通过在芯片上下表面焊接陶瓷覆铜基板，再将金属散热底板与陶瓷覆铜基板的金属层进行粘结来实现模块封装，最后通过对金属散热底板进行液体冷却的方式对模块进行双面冷却。这种功率模块由多层材料组成，结构较复杂，多层的结构阻碍了散热；散热底板材料热膨胀系数与芯片不匹配；多层结构及热膨胀系数不匹配使得每一层都会成为潜在的损坏点；封装过程中需要进行两次焊接工序，增加了成本。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种功率模块，该功率模块的结构简单、散热性好、可靠性高。
[0004]本实用新型还提出一种具有上述功率模块的车辆。
[0005]根据本实用新型第一方面的功率模块，包括:功率芯片，所述功率芯片的上表面引出有门极；两个绝缘散热基板，所述两个绝缘散热基板分别焊接在所述功率芯片的上下表面上，每个所述绝缘散热基板朝向另一个所述绝缘散热基板的表面上均设有第一金属层，位于所述功率芯片上方和下方的所述两个绝缘散热基板上分别引出有发射极和集电极，所述发射极和集电极分别与相对应的所述第一金属层相连。
[0006]根据本实用新型的功率模块，通过将功率芯片的上下表面分别与两个绝缘散热基板相连，省去了相关技术中的双面覆铜陶瓷基板，缩短了散热路径、减小了热阻，同时两个绝缘散热基板可以使功率芯片的上下表面实现同时散热的目的，大大地增强了功率模块的散热能力，从而提高了功率模块的可靠性，延长了功率模块的使用寿命，该功率模块的结构简单、生产工序简易、生产率较高。
[0007]根据本实用新型第二方面的车辆，包括根据上述实施例所述的功率模块。
[0008]本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
【附图说明】
[0009]图1是根据本实用新型实施例的功率模块的结构示意图；
[0010]图2是根据本实用新型一个实施例的功率模块的绝缘散热基板的部分结构示意图。
[0011]附图标记:
[0012]功率模块100 ;
[0013]壳体10 ;冷却液11 ;入口 12 ;出口 13 ;
[0014]芯片20 ;第二金属层201 ;焊料21 ;门极22 ;
[0015]绝缘散热基板30 ;散热部31 ;散热片311 ;第一金属层32 ;发射极33 ;集电极34 ;
[0016]塑封体40 ;连接垫50。
【具体实施方式】
[0017]下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
[0018]下面首先结合附图1至图2具体描述根据本实用新型第一方面实施例的功率模块100。
[0019]根据本实用新型实施例的功率模块100包括功率芯片20和两个绝缘散热基板30。具体而言，功率芯片20的上表面引出有门极22，两个绝缘散热基板30分别焊接在功率芯片20的上下表面上，每个绝缘散热基板30朝向另一个绝缘散热基板30的表面上均设有第一金属层32，位于功率芯片20上方和下方的两个绝缘散热基板30上分别引出有发射极33和集电极34，发射极33和集电极34分别与相对应的第一金属层32相连。
[0020]如图1所示，功率模块100主要由功率芯片20和两个绝缘散热基板30组成。其中，功率芯片20和两个绝缘散热基板30均沿水平方向(如图1所示的左右方向)延伸，而两个绝缘散热基板30分别设在功率芯片20的上下两侧，可以理解的是，功率芯片20的上表面与两个绝缘散热基板30中的一个的下表面焊接相连，而功率芯片20的下表面与另一个绝缘散热基板30的上表面焊接相连，即功率芯片20的上表面和下表面分别与两个绝缘散热基板30之间通过焊料21实现连接。
[0021]其中，功率芯片20的上表面和下表面上分别具有有第二金属层201，两个绝缘散热基板30分别与功率芯片20上的第二金属层201焊接相连。
[0022]可选地，功率芯片20的背面(如图1所示的下表面)的第二金属层201可以是分层设置的钛层、镍层、银层，即首先功率芯片20的下表面设置钛层，然后在钛层上分别依次设置镍层和银层，当然，功率芯片20的下表面的第二金属层201还可以为其他可以焊接的金属。
[0023]而功率芯片20的正面(如图1所示的上表面)上的第二金属层201可以为铝层，然后在铝层上化学镀镍磷合金；或者首先在铝层上化学镀镍磷合金，然后在镍磷合金层上镀金层；还可以为分层设置的镍层、钯层、金层等可焊的金属，即首先在功率芯片20的上表面设置镍层，然后在镍层上分别依次设置钯层和金层。这样既易于实现功率芯片20与两个绝缘散热基板30的焊接，又方便使得功率芯片20与两个绝缘散热基板30之间进行热量的传导。
[0024]而如图1和图2所示，每个绝缘散热基板30上设有第一金属层32，其中第一金属层32可以附着在每个绝缘散热基板30的外表面以增强绝缘散热基板30的散热功能，也可以设在绝缘散热基板30朝向功率芯片20的一侧表面上(如图1所示，位于功率芯片20上方的绝缘散热基板30的下表面和位于功率芯片20下方的绝缘散热基板30的上表面)。
[0025]其中，位于功率芯片20下方的绝缘散热基板30上设有的集电极34，也就是说，集电极34通过绝缘散热基板30上的第一金属层32与功率芯片20的背面(如图1所示的下表面)实现电连接，而功率芯片20的正面(如图1所示的上表面)上设有门极22，位于功率芯片20上方的绝缘散热基板30上设有发射极33，发射极33通过第一金属层32与功率芯片20的正面(如图1所示的上表面)实现电连接。
[0026]而相关技术中的功率模块的芯片首先需焊接在覆铜陶瓷基板上，然后再在覆铜陶瓷基板上焊接散热板，结构较复杂，多层结构阻碍了芯片的散热，芯片的散热效果较差，并且该功率模块的生产工序复杂、成本高、生产效率较低。
[0027]由此，根据本实用新型实施例的功率模块100，通过将功率芯片20的上下表面分别与两个绝缘散热基板30相连，省去了相关技术中的覆铜陶瓷基板，缩短了散热路径、减小了热阻，同时两个绝缘散热基板30可以使功率芯片20的上下表面实现同时散热的目的，大大地增强了功率模块100的散热能力，从而提高了功率模块100的可靠性，延长了功率模块100的使用寿命，该功率模块100的结构简单、生产工序简易、生产率较高。
[0028]可选地，该第一金属层32可以为铜层或铝层，两个绝缘散热基板30可以为陶瓷基板，陶瓷基板的外表面附着有铜层或铝层，采用陶瓷基板进行散热可以确保了热源紧靠在绝缘散热基板30上，陶瓷基板以其惰性的优势，可以随意选择需要的冷却液11。当然，本实用新型的绝缘散热基板30的材料并不限于此，两个绝缘散热基板30须具有散热好、与功率芯片20以及其他电器件连接和导电性好、与外界绝缘等的特点。
[0029]进一步地，两个绝缘散热基板30与功率芯片20相背的一侧分别设有散热部31，两个散热部31增大了功率模块100与周围流体的热交换面积，即增大了散热面积，使功率芯片20的上表面和下表面能够同时得到散热，从而增强了功率模块100的散热性能，提高了可靠性。
[0030]可选地，每个散热部31为多个沿相应的绝缘散热基板30的长度方向间隔布置的散热片311。也就是说，位于功率芯片20下方的绝缘散热基板30的散热部31和位于功率芯片20上方的绝缘散热基板30的散热部31均形成为多个散热片311，多个散热片311分别沿对应的绝缘散热基板30的长度方向(如图1所示的左右方向)间隔开布置，每个散热片311沿垂直于绝缘散热基板30的表面的方向延伸。由此，通过在两个绝缘散热基板30与功率芯片20相背的一侧分别设置多个散热片311，大大地增加了散热部31与外界流体对流的散热面积，从而提尚了功率t旲块100的散热能力，进一步提尚了功率t旲块100的可靠性。
[0031]在本实用新型的一些【具体实施方式】中，功率模块100还包括填充有冷却液11的壳体10，至少一个绝缘散热基板30的至少一部分位于壳体10内。也就是说，功率模块100主要由壳体10、功率芯片20和两个绝缘散热基板30组成，其中，两个绝缘散热基板30的至少一部分设在壳体10内。这样，壳体10内的冷却液11可以与绝缘散热基板30接触，从而提高功率模块100的散热能力和可靠性。优选地，壳体10的制造材料为耐腐蚀性强、高绝缘性、耐高温的材料，从而提高功率模块100的壳体10的使用寿命。
[0032]如图1所示，在本实施例中，壳体10为两个，每个绝缘散热基板30的至少一部分位于壳体10内。可以理解的是，两个绝缘散热基板30的散热部31均设在壳体10内，这样功率芯片20产生的热量由功率芯片20的上下表面的第二金属层201传导到两个绝缘散热基板30，再利用循环流动的冷却液11流经置于壳体10内的绝缘散热基板30，冷却液11直接对两个绝缘散热基板30进行循环冷却散热，从而实现对功率模块100散热的目的，从而提高功率模块100的散热能力和可靠性。
[0033]进一步地，壳体10具有入口 12和出口 13以构造出冷却液11循环的流动通道(未示出)，绝缘散热基板30的散热部31位于设在壳体10内。具体地，如图1所示，壳体10上具有相互连通的入口 12和出口 13，入口 12和出口 13分别设在壳体10的左右两侧以增加冷却液11在壳体10内的流动时间，保证绝缘散热基板30的散热部31可以与周围的冷却液11进行充分的热