CN1271900C - 夹层结构的功率模块 - Google Patents

夹层结构的功率模块 Download PDF

Info

Publication number
CN1271900C
CN1271900C CNB008080518A CN00808051A CN1271900C CN 1271900 C CN1271900 C CN 1271900C CN B008080518 A CNB008080518 A CN B008080518A CN 00808051 A CN00808051 A CN 00808051A CN 1271900 C CN1271900 C CN 1271900C
Authority
CN
China
Prior art keywords
circuit board
power
module
base plate
control
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CNB008080518A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1352869A (zh
Inventor
M·弗里施
B·温肯斯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Vincotech Holdings SARL
Original Assignee
Tyco Electronics Logistics AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tyco Electronics Logistics AG filed Critical Tyco Electronics Logistics AG
Publication of CN1352869A publication Critical patent/CN1352869A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1271900C publication Critical patent/CN1271900C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/36—Assembling printed circuits with other printed circuits
    • H05K3/366—Assembling printed circuits with other printed circuits substantially perpendicularly to each other
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/16—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof the devices being of types provided for in two or more different main groups of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. forming hybrid circuits
    • H01L25/162—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof the devices being of types provided for in two or more different main groups of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. forming hybrid circuits the devices being mounted on two or more different substrates
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/02—Details
    • H05K1/14—Structural association of two or more printed circuits
    • H05K1/144—Stacked arrangements of planar printed circuit boards
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/04—Assemblies of printed circuits
    • H05K2201/048—Second PCB mounted on first PCB by inserting in window or holes of the first PCB
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/09—Shape and layout
    • H05K2201/09145—Edge details
    • H05K2201/09172—Notches between edge pads
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/09—Shape and layout
    • H05K2201/09209—Shape and layout details of conductors
    • H05K2201/095—Conductive through-holes or vias
    • H05K2201/09645—Patterning on via walls; Plural lands around one hole

Abstract

根据本发明，功率底板用作外壳(1)中的基板，与外壳一起形成标准化的功率部分，从它的上表面(11)突出连接引脚(5)。通过控制印刷电路板(4)上的孔焊接所述的突出引脚实现内部界面连接。印刷电路板(4)包括位于开放条形区域(6)上的接触焊点(7)，它用作控制接头和功率接头，通过它模块可以直接焊接到系统印刷电路板(8)的槽口。

Description

夹层结构的功率模块
技术领域
本发明涉及具有控制和功率接头的智能功率模块，其中在平行于底板的第二平面中配置一层电路板，底板中具有至少一个功率半导体元件。
背景技术
目前使用的IPM(智能功率模块)结构，也就是带有在模块中集成的功率半导体元件和逻辑或控制单元的模块，例如，可用于连接焊接装置、电源以及用于驱动工程中。尤其在异步电动机的领域中，频率转换器以增大方式用于速度控制，特别的是模块中的功率部分使用IGBT(绝缘栅双极型晶体管)功率半导体。
选择功率底板作为所需功率元件的载体，要注意到对于通常需要冷却的板，一方面要确保较高的电绝缘，另一方面要确保较好的热传递。用熟知的塑料材质的电路板不能获得后者，因此根据应用的需要，在相对复杂的底板上构造功率元件，例如DCB(直接铜粘合)氧化铝、IMS(铝聚酰亚胺铜)、或亚硝酸铝。另一方面，逻辑单元可以简单地以传统环氧电路板为基础制造。
传统模块技术的问题一方面是逻辑元件和功率元件之间的连接，另一方面是模块和系统电路板之间的连接。这些连接通常使用焊接、接头、连接器或压力连接，它们在质量上通常是弱点，并且所需费用较高。如果因为空间的原因要求模块为夹层结构，那么连接技术的问题就变得很更严重了，例如其中功率底板通过引脚连接到配置在其上的控制或驱动电路板，众所周知欧洲专利EP 0463 589中的实例和其中的图1。尤其，在这个公知的模块中，将带有功率半导体的底板插入模块外壳的框架中，焊接连接线，并灌注绝缘混合物，于是控制电路板就插入模块外壳中，并与连接线焊接。根据特殊的应用，从模块外壳上突出各种独立焊接到底板上的接头引脚。
除了复杂的连接技术外，已知夹层结构模块的主要缺点在于该结构只适用于高度发展或适当费用的定制模块。例如，控制或驱动电路中期望的变化可能需要连接线或接头引脚的不同配置或设计，这样可能对模块整体有影响，因此需要改变模块整体。
发明内容
本发明的目的是实现智能功率模块，它不需要复杂的内部和外部连接技术，因此可以低成本地制造，并且相对于定制驱动电路它更容易改装。
根据本发明，完成了开始所指明类型的智能功率模块，其中将功率底板作为基板插入电绝缘材料的外壳中，功率底板和外壳一起形成功率部分，从它朝向电路板的上表面，至少是在边缘部分突出接头引脚，穿过电路板上的孔完全焊接该引脚，沿电路板上没有通过孔和控制元件的一边有至少一个条形部分，其中电路板的这一边上有作为控制和功率接头的接触焊点，通过它模块可以直接焊接到系统电路板的槽口中。
因此，本发明的模块基本上包括逻辑部分和独立的或分离的标准化功率部分。由于接头引脚已经是功率部分的一部分，机械设计标准化的功率部分可以在单流焊接过程中通过完全焊接很容易地连接到控制或驱动部分。相对于驱动电路提供给用户的电路板几乎没有设计的可能性，由于在电路板上形成了适当的接触焊点，所以存在能特别简单地连接到另一块电路板可能性。这种适于直接焊接到系统电路板上的电路板事实上已经众所周知一段时间了，但是至今仍未在功率模块的连接中使用，该功率模块使用更坚固的结构设计单元，例如引脚、螺栓和栓塞，尤其它们还未在IPM的连接中使用。
本发明有益的进步是附属权利要求的主题。
附图说明
现在将在下文中通过参考附图用实施例更详细地描述本发明，附图中
图1显示了本发明模块处于未焊接到系统电路板状态的透视图。
图2显示了如图1中同样模块处于完成焊接状态的剖面图。
具体实施方式
图1显示了作为实例的具有标准化功率部分的模块，其中例如将作为功率元件2的载体的陶瓷底板插入塑料外壳1中作为基板。基板的下表面通常连接着散热器3。如图1和图2中所示的电路板4处于配置在功率部分接头引脚5的上端的状态，它的背面指向上方；接头引脚5被射流焊接到电路板4的背面。电路板4的条形部分6没有通过孔和控制或驱动元件12，它必须足够宽以允许电路板4上适当形成的接触焊点7以及它的插入物能通过第二电路板即这里称为系统电路板8的槽口。图2显示了焊接入系统电路板8中带有焊点9的模块。
如图所示，如果电路板4在它的所有边都可能大于功率部分，也就是从功率部分延伸出那么是有利的，因为电路板4可以有效地将功率部分插入其中，并与之焊接，只有在之后才分割成独立的模块。例如电路板4可以是市场上常见的塑料板，如FR4。
特别有利的是图中所示的设计，其中可以将控制元件12只配置电路板4的一部分上，该部分直接相对于功率部分的上表面11。这提供了功率和空间的优势。尤其是在100kHz范围内的较高切换频率，应该配置电子控制元件12，使之尽可能地接近功率半导体元件2的栅极。图1显示了额外的空隙10，它在外壳1上整体地形成，并与电路板4和功率部分相互支撑。所示功率部分的接头引脚5有利地沿功率部分上表面的外缘成行排列。图1中所示外壳1具有槽口13只是为了说明的目的。
本发明的结构设计，以及适于直接焊接到第二电路板上的定制控制或驱动电路板与标准化功率部分的组合一方面确保了单个元件插入和低装配损耗。另一方面，该结构确保了如驱动器的重要部分能直接位于嵌入功率部分中的元件2的上部或下部。该模块可用于较宽的功率范围，例如：600V/5-30A，120V/2.5-15A。

Claims (3)

1.一种具有控制和功率接头的功率模块，其中将电路板(4)配置在平行于底板的第二平面中，该底板具有至少一个功率半导体元件(2)，
其特征在于
-功率底板被作为基板插入电绝缘材料的外壳(1)中，它和外壳一起形成功率部分，在功率部分朝向电路板(4)的上表面(11)至少在边缘部分上有突出的接头引脚(5)，
-所述接头引脚(5)穿过电路板(4)上的孔焊接，在沿电路板(4)没有通过孔和控制元件(12)的一边上有至少一个条形部分(6)，
-其中在电路板(4)的具有条形部分的一边上有作为控制和功率接头的接触焊点(7)，通过它模块可以直接焊接到系统电路板(8)的槽口。
2.如权利要求1所述的功率模块，其特征在于，将控制元件(12)配置在电路板(4)的一部分中，该部分直接相对于功率部分的上表面(11)。
3.如权利要求1或2所述的功率模块，其特征在于，矩形的电路板(4)超过功率部分的上表面(11)，从所有边上延伸出来。
CNB008080518A 1999-05-31 2000-05-30 夹层结构的功率模块 Expired - Fee Related CN1271900C (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19924993A DE19924993C2 (de) 1999-05-31 1999-05-31 Intelligentes Leistungsmodul in Sandwich-Bauweise
DE19924993.8 1999-05-31

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1352869A CN1352869A (zh) 2002-06-05
CN1271900C true CN1271900C (zh) 2006-08-23

Family

ID=7909824

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB008080518A Expired - Fee Related CN1271900C (zh) 1999-05-31 2000-05-30 夹层结构的功率模块

Country Status (6)

Country Link
US (1) US6646884B1 (zh)
EP (1) EP1183916A1 (zh)
JP (1) JP2003501811A (zh)
CN (1) CN1271900C (zh)
DE (1) DE19924993C2 (zh)
WO (1) WO2000074445A1 (zh)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10125696A1 (de) * 2001-05-25 2002-12-05 Eupec Gmbh & Co Kg Leistungshalbleitermodul
DE10232566B4 (de) * 2001-07-23 2015-11-12 Fuji Electric Co., Ltd. Halbleiterbauteil
DE10250674A1 (de) * 2002-10-31 2004-05-13 Hella Kg Hueck & Co. Spiegelsymmetrische elektronische Baugruppe
DE10306643B4 (de) * 2003-02-18 2005-08-25 Semikron Elektronik Gmbh Anordnung in Druckkontaktierung mit einem Leistungshalbleitermodul
DE102004021122B4 (de) 2004-04-29 2007-10-11 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Anordnung in Druckkontaktierung mit einem Leistungshalbleitermodul
DE102004025609B4 (de) 2004-05-25 2010-12-09 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Anordnung in Schraub- Druckkontaktierung mit einem Leistungshalbleitermodul
DE102004040592A1 (de) 2004-08-21 2006-03-09 Robert Bosch Gmbh Elektrische Vorrichtung
JP4583122B2 (ja) * 2004-09-28 2010-11-17 三菱電機株式会社 半導体装置及びその製造方法
KR100630960B1 (ko) * 2004-10-05 2006-10-02 삼성전자주식회사 Ｐｃｂ조립체
JP2006140192A (ja) * 2004-11-10 2006-06-01 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電子回路装置
JP2006332247A (ja) * 2005-05-25 2006-12-07 Sansha Electric Mfg Co Ltd 電源装置および電気装置の放熱構造
US7872868B2 (en) * 2006-10-06 2011-01-18 Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki Mounting structure for power module, and motor controller including the same
CN102208403B (zh) * 2011-05-24 2013-03-20 嘉兴斯达半导体股份有限公司 一种半桥功率模块
JP5456843B2 (ja) * 2012-05-24 2014-04-02 三菱電機株式会社 電源装置
DE102013215648A1 (de) * 2013-08-08 2015-02-12 Siemens Aktiengesellschaft Leistungselektronikmodul mit Substrat, Bauelement und Leiterplatte
CN106298713A (zh) 2015-06-09 2017-01-04 台达电子工业股份有限公司 一种垂直连接的功率模块及其堆叠连接的引脚
JP6432712B2 (ja) * 2016-07-11 2018-12-05 三菱電機株式会社 半導体装置

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3777324D1 (de) * 1986-10-15 1992-04-16 Sanyo Electric Co Integrierte hybridschaltungsanordnung, die in einen sockel eingesteckt werden kann.
JPH02170597A (ja) * 1988-12-23 1990-07-02 Mazda Motor Corp 車載用制御ユニツト構造
JPH0432291A (ja) 1990-05-29 1992-02-04 Taiyo Yuden Co Ltd 電子回路基板の実装方法
DE9007439U1 (zh) 1990-06-29 1991-11-14 Abb-Ixys Semiconductor Gmbh, 6840 Lampertheim, De
US5200917A (en) 1991-11-27 1993-04-06 Micron Technology, Inc. Stacked printed circuit board device
JP2956363B2 (ja) * 1992-07-24 1999-10-04 富士電機株式会社 パワー半導体装置
DE4305793A1 (de) * 1993-02-25 1994-09-01 Telefunken Microelectron Leistungsmodul
JPH0730061A (ja) 1993-06-25 1995-01-31 Sanyo Electric Co Ltd 混成集積回路装置
US5644475A (en) 1994-09-30 1997-07-01 Allen-Bradley Company, Inc. Solder mask for a finger connector on a single in-line package module
US5484965A (en) * 1994-09-30 1996-01-16 Allen-Bradley Company, Inc. Circuit board adapted to receive a single in-line package module
JP3396566B2 (ja) * 1995-10-25 2003-04-14 三菱電機株式会社 半導体装置
US5907475A (en) * 1996-04-16 1999-05-25 Allen-Bradley Company, Llc Circuit board system having a mounted board and a plurality of mounting boards
DE19646004A1 (de) * 1996-11-07 1998-05-14 Siemens Ag Aufbautechnik eines elektronischen Schaltgerätes
JPH10242385A (ja) 1997-02-27 1998-09-11 Yamaha Motor Co Ltd 電力用混合集積回路装置
WO1998041071A1 (en) * 1997-03-11 1998-09-17 Xemod, Inc. Hybrid module assembling method and apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
WO2000074445A1 (de) 2000-12-07
CN1352869A (zh) 2002-06-05
DE19924993C2 (de) 2002-10-10
US6646884B1 (en) 2003-11-11
DE19924993A1 (de) 2000-12-21
JP2003501811A (ja) 2003-01-14
EP1183916A1 (de) 2002-03-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1271900C (zh) 夹层结构的功率模块
JP6764807B2 (ja) 半導体モジュール
AU2006335521B2 (en) Drive circuit of motor and outdoor unit of air conditioner
US7800222B2 (en) Semiconductor module with switching components and driver electronics
EP1931183B1 (en) Electronic device
JP3773268B2 (ja) サンドイッチ構造のマイクロエレクトロニクス構成部材
CN108701677B (zh) 基于多层式电路板的功率模块
US7919854B2 (en) Semiconductor module with two cooling surfaces and method
JP2003197862A (ja) 電力モジュール及びその組立て方法
JPS60194555A (ja) 電力用半導体モジユール
US20230245960A1 (en) Semiconductor module
US11955414B2 (en) Semiconductor module
CN110176451A (zh) 功率模块及其封装方法
US20230402421A1 (en) Semiconductor module
US6841869B1 (en) Electronic package assembly
US11037867B2 (en) Semiconductor module
KR101073286B1 (ko) 전력용 반도체 모듈
CN217182187U (zh) 一种功率模块封装结构
JPH07226481A (ja) パワー半導体モジュールとその製造方法
US7952204B2 (en) Semiconductor die packages with multiple integrated substrates, systems using the same, and methods using the same
JPH07263622A (ja) 半導体装置
WO2020254143A1 (en) Half-bridge power assembly
JP4114902B2 (ja) 複合半導体装置
CN214411192U (zh) 一种低成本高散热智能功能模块
CN219419024U (zh) 智能功率模块和具有其的设备

Legal Events

Date Code Title Description
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C06 Publication
PB01 Publication
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: WENKE TAIKE HOLDING CO.,LTD.

Free format text: FORMER OWNER: TYCO ELECTRONICAL LOGISTICS CO., LTD.

Effective date: 20091211

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20091211

Address after: Luxemburg Luxemburg

Patentee after: Vincotech Holdings S. A. R. L.

Address before: Swiss Skei Tai Bernard Beh

Patentee before: Tyco Electronics Logistics AG

C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20060823

Termination date: 20120530