用于车辆的功率模块及其制造方法与流程

本发明涉及一种用于车辆的功率模块，具体地涉及一种安装到用于操作设置在电动车辆中的驱动电机的逆变器的用于车辆的功率模块。

背景技术：

1、功率转换器(例如逆变器)是混合动力电动车辆和电动车辆的关键组件之一。功率转换器是环保车辆的主要组件，并且已经开发了许多用于功率转换器的技术。环保车辆领域的关键技术是开发作为功率转换器的核心部分并且成本最高的功率模块。

2、在这样的功率模块中，有一种双面冷却功率模块，其中对应于不同的基板并且面向彼此的两个表面被单独冷却。双面冷却功率模块采用过孔间隔件来连接不同的基板并确保不同基板之间的间隔，由于过孔间隔件的电导通功能，过孔间隔件的放置位置很重要。此外，确保过孔间隔件的耐久性很重要。

3、包含于本发明背景技术部分中的信息仅仅旨在增强对本发明的总体背景的理解，而不应被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

1、本发明的各个方面致力于提供一种双面冷却功率模块，其中上基板和下基板通过间隔件连接，所述间隔件与上基板和下基板的金属电路一体地形成并且从金属电路沿着上基板和下基板彼此面对的方向延伸。

2、根据本发明的示例性实施方案，提供一种用于车辆的功率模块，其包括：第一基板、第二基板以及半导体芯片，所述第一基板包括布置于第1-1表面的第一金属电路和从所述第一金属电路沿第一方向延伸的第一间隔件；所述第二基板与第一基板间隔开并沿第二方向面向第一基板，并且包括第二金属电路和第二间隔件，所述第二金属电路布置于面向第1-1表面的第2-1表面，所述第二间隔件从所述第二金属电路沿第二方向延伸；所述半导体芯片布置在第一基板和第二基板之间；其中第一间隔件和第二间隔件朝向彼此延伸。

3、半导体芯片的第一表面可以连接到第二间隔件，半导体芯片的第二表面与第一表面相反并连接到第一金属电路。

4、第一间隔件和第二间隔件可以彼此电连接，以用于第一基板和第二基板之间的电连接。

5、第一间隔件和第二间隔件可以在除了它们的端部之外的内部部分包括玻璃料。

6、可以通过利用丝网印刷和固化导电膏或者通过固化导电熔融材料来使间隔件从金属电路延伸。

7、当利用丝网提供间隔件时，在丝网解除过程中沿着解除丝网的方向拉伸的导电膏的变形部分可以通过冲压工艺或研磨工艺进行后处理。

8、连接到冷却器的冷却层可以布置于第一基板的第1-2表面和第二基板的第2-2表面的每一者，第一基板的第1-2表面与第1-1表面相反，第二基板的第2-2表面与第2-1表面相反。

9、功率模块可以进一步包括通过引线键合而连接到半导体芯片的第一表面的信号引线。

10、基于连接到半导体芯片的引线键合的高度，第二金属电路可以设置为具有预设的第一厚度，第二间隔件可以设置为具有比第一厚度更厚的第二厚度。

11、半导体芯片、第一基板和第二基板中的至少两者可以通过包括焊接或烧结的键合工艺彼此连接。

12、功率模块可以进一步包括布置在第一金属电路和第二金属电路之间的功率引线。

13、根据本发明的示例性实施方案，提供一种制造功率模块的方法，其包括：在绝缘层的第一表面形成金属电路；以及形成从金属电路沿一定方向延伸的多个间隔件，形成多个间隔件包括：印刷导电膏；以及固化印刷的导电膏；印刷和固化被重复多次。

14、印刷可以包括：安置形成有图案的丝网；将导电膏涂覆到图案；解除丝网；以及去除所涂覆的导电膏随着丝网的解除而拉伸的变形部分。

15、方法可以进一步包括在绝缘层的与绝缘层的第一表面相反的第二表面形成冷却层。

16、方法可以进一步包括电镀金属电路和多个间隔件。

17、根据本发明的示例性实施方案，一体地形成为从朝向彼此的上基板和下基板的金属电路延伸的间隔件用于连接上基板和下基板，因此，在不添加用于连接上基板和下基板的单独的过孔间隔件或间隔件部件的情况下连接上基板与下基板，从而具有简化工艺和由于部件数量的减少而降低制造成本的效果。

18、此外，一体地形成间隔件而不分离，从而可以精确地控制间隔件的位置。

19、此外，基板和间隔件形成为一体，因此需要通过焊料补偿的一体的误差的公差比使用单独的间隔件的情况下基板和间隔件的各自厚度误差的公差变得更小。

20、此外，当通过堆叠铜膏形成间隔件时，由于铜的导热性而使间隔件表现出更高的散热性能，从而改善热特性。

21、本发明的方法和装置具有其它特征和优点，这些特征和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行更详细的陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。

技术特征：

1.一种用于车辆的功率模块，所述功率模块包括：

2.根据权利要求1所述的用于车辆的功率模块，其中，所述半导体芯片的第一表面连接到第二间隔件，所述半导体芯片的第二表面与半导体芯片的第一表面相反并连接到第一金属电路。

3.根据权利要求1所述的用于车辆的功率模块，其中，所述第一间隔件和第二间隔件彼此电连接，以用于第一基板和第二基板之间的电连接。

4.根据权利要求3所述的用于车辆的功率模块，其中，所述第一间隔件和第二间隔件在除了它们的端部之外的内部部分包括玻璃料。

5.根据权利要求1所述的用于车辆的功率模块，其中，所述第一间隔件和第二间隔件通过利用丝网印刷和固化导电膏或者通过固化导电熔融材料而分别从第一金属电路和第二金属电路延伸。

6.根据权利要求1所述的用于车辆的功率模块，其中，关于丝网解除过程中沿解除丝网的方向拉伸的导电膏的变形部分，通过冲压工艺或研磨工艺对使用丝网制备的第一间隔件和第二间隔件进行后处理。

7.根据权利要求1所述的用于车辆的功率模块，其进一步包括冷却层，所述冷却层连接到冷却器并且布置于第一基板的第二表面和第二基板的第二表面的每一者，所述第一基板的第二表面与第一基板的第一表面相反，所述第二基板的第二表面与第二基板的第一表面相反。

8.根据权利要求1所述的用于车辆的功率模块，其进一步包括信号引线，所述信号引线通过引线键合而连接到半导体芯片的第一表面。

9.根据权利要求8所述的用于车辆的功率模块，其中，基于连接到半导体芯片的引线键合的高度，所述第二金属电路具有预设的第一厚度，所述第二间隔件具有比所述第一厚度更厚的第二厚度。

10.根据权利要求1所述的用于车辆的功率模块，其中，所述半导体芯片、第一基板和第二基板中的至少两者通过包括焊接或烧结的键合工艺彼此连接。

11.根据权利要求1所述的用于车辆的功率模块，其进一步包括布置在第一金属电路和第二金属电路之间的功率引线。

12.一种用于车辆的功率模块，所述功率模块包括：

13.根据权利要求12所述的用于车辆的功率模块，其中，所述第一间隔件和附加的第二间隔件通过包括焊接或烧结的键合工艺彼此电连接，以用于第一基板和第二基板之间的电连接。

14.根据权利要求12所述的用于车辆的功率模块，其中，所述第一间隔件、第二间隔件以及附加的第二间隔件在除了它们的端部之外的内部部分包括玻璃料。

15.根据权利要求12所述的用于车辆的功率模块，其进一步包括冷却层，所述冷却层连接到冷却器并且布置于第一基板的第二表面和第二基板的第二表面的每一者，所述第一基板的第二表面与第一基板的第一表面相反，所述第二基板的第二表面与第二基板的第一表面相反。

16.根据权利要求12所述的用于车辆的功率模块，其进一步包括信号引线，所述信号引线通过引线键合而连接到半导体芯片的第一表面，

17.一种制造功率模块的方法，所述方法包括：

18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述印刷包括：

19.根据权利要求17所述的方法，其进一步包括在绝缘层的与绝缘层的第一表面相反的第二表面形成冷却层。

20.根据权利要求17所述的方法，其进一步包括电镀金属电路和多个间隔件。

技术总结
本发明涉及用于车辆的功率模块及其制造方法。用于车辆的功率模块包括：第一基板，其包括布置于第1‑1表面的第一金属电路和从第一金属电路沿第一方向延伸的第一间隔件；第二基板，其与第一基板间隔开并沿第二方向面向第一基板，并且包括第二金属电路和第二间隔件，所述第二金属电路布置于面向第1‑1表面的第2‑1表面，所述第二间隔件从第二金属电路沿第二方向延伸；以及半导体芯片，其布置在第一基板和第二基板之间；所述第一间隔件和第二间隔件朝向彼此延伸。

技术研发人员：朴准熙,黄升泽,孔南植,俞明日
受保护的技术使用者：现代自动车株式会社
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27