本發(fā)明涉及一種雙面冷卻型電源模塊，更具體地，涉及這樣一種雙面冷卻型電源模塊，其在兩側(cè)上包括冷卻器并且包括一對(duì)開關(guān)。

背景技術(shù)：

電源模塊用于在混合動(dòng)力車輛和電動(dòng)車輛中驅(qū)動(dòng)電機(jī)。通常，具有六個(gè)開關(guān)的電源模塊用于驅(qū)動(dòng)一個(gè)電機(jī)，每個(gè)開關(guān)由絕緣柵雙極型晶體管(igbt)和二極管組成，并且通過傳輸操作信號(hào)來控制電流的流動(dòng)。

圖1示出了這樣的電源模塊的結(jié)構(gòu)(其為相關(guān)技術(shù))。如圖1中所示，由igbt和二極管組成的半導(dǎo)體芯片安裝在開關(guān)中，并且兩個(gè)開關(guān)組成一個(gè)單元。第一電線a和第二電線b中的每一個(gè)連接一個(gè)開關(guān)，而開關(guān)都連接至第三電線c，其中第一電線a和第二電線b連接至電池，第三電線c連接至電機(jī)。

與常用的單側(cè)冷卻電源模塊相比，雙面冷卻型電源模塊(基板安裝在半導(dǎo)體的頂部和底部，并且冷卻器安裝在基板的外側(cè))具有更高的冷卻性能，并且可以采用更緊湊的尺寸制造，使得雙面冷卻型電源模塊得到廣泛地應(yīng)用。

此外，如圖2中所示(其為相關(guān)技術(shù))，通過順序地層疊第一基板11或者第三基板13、半導(dǎo)體芯片20、間隔區(qū)30以及第三基板13或者第二基板12來制造相關(guān)技術(shù)的雙面冷卻型電源模塊，其中，通過在這些組件之間設(shè)置焊接材料40并且將它們焊接來將這些組件組合。

半導(dǎo)體芯片20部分暴露于焊接材料40的外部，并且用于發(fā)送/接收半導(dǎo)體芯片20的控制信號(hào)的電線60連接至暴露的表面。經(jīng)由電線60發(fā)送和/或接收的信號(hào)經(jīng)由引線框架50而傳輸。

需要具有預(yù)定高度的空間用于安裝電線60，并且設(shè)置間隔區(qū)30以保證該空間。

然而，間隔區(qū)30具有相當(dāng)大的熱阻和電阻，并且熱阻和電阻對(duì)于冷卻能力和信號(hào)傳輸能力具有不利的影響，此外，每一個(gè)開關(guān)需要一個(gè)間隔區(qū)30，從而增加了制造成本。

因此，需要這樣的雙面冷卻型電源模塊，其可以制造成具有較小尺寸、具有簡(jiǎn)單的封裝結(jié)構(gòu)，并且具有最小的熱阻和電阻。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了這樣一種雙面冷卻型電源模塊，其包括由一對(duì)開關(guān)組成的電源模塊單元，通過用公共電極代替間隔區(qū)而可以將其制造成更緊湊的尺寸。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的雙面冷卻型電源模塊包括：第一開關(guān)，其在兩側(cè)上具有冷卻器；第二開關(guān)，其與所述第一開關(guān)分開地設(shè)置，并且在兩側(cè)上具有冷卻器；以及公共電極，其聯(lián)接到所述第一開關(guān)和所述第二開關(guān)兩者。

所述第一開關(guān)可以通過在第一基板和第三基板之間層疊第一半導(dǎo)體芯片和所述公共電極而形成，其中，所述第一基板連接到電池，所述第三基板連接到電機(jī)；所述第二開關(guān)可以通過在連接到電機(jī)的所第三基板和連接到電池的第二基板之間層疊所述公共電極和第二半導(dǎo)體芯片而形成；所述公共電極可以在所述第一開關(guān)和所述第二開關(guān)兩者中層疊并且可以連接到所述第三基板。

所述第一開關(guān)和所述第二開關(guān)可以形成為具有相反的形狀，并且所述第一開關(guān)的第一基板和所述第二開關(guān)的第三基板可以位于相同的平面上。

可以通過焊接對(duì)所述第一開關(guān)的所述第一基板、所述第一半導(dǎo)體芯片、所述公共電極和所述第三基板進(jìn)行結(jié)合，并且可以通過焊接對(duì)所述第二開關(guān)的所述第三基板、所述公共電極、所述第二半導(dǎo)體芯片和所述第二基板進(jìn)行結(jié)合。

所述第一開關(guān)的第一基板和所述第二開關(guān)的第三基板可以是分開的基板；所述第一開關(guān)的第三基板和所述第二開關(guān)的第二基板可以是分開的基板。

在所述第一開關(guān)中，所述第一基板可以制成為比所述第三基板寬；在所述第二開關(guān)中，所述第三基板制成為比所述第二基板寬。

所述第一基板、所述第二基板和所述第三基板可以分別由外層、內(nèi)層和中間層組成，所述外層由銅或鋁制成并且與冷卻器接觸，所述內(nèi)層由銅或鋁制成并且與所述第一半導(dǎo)體芯片、所述第二半導(dǎo)體芯片或所述公共電極接觸，所述中間層在所述外層和所述內(nèi)層之間由陶瓷制成；在所述第一開關(guān)的第一基板和所述第二開關(guān)的第三基板中，所述外層和所述中間層可以形成一體，并且所述內(nèi)層可以被分開；以及在所述第一開關(guān)的第三基板和所述第二開關(guān)的第二基板中，所述外層和所述中間層可以形成一體，并且所述內(nèi)層可以被分開。

通過形成一體所述第一開關(guān)的第一基板和所述第二開關(guān)的第三基板而形成的基板可以被制成為比通過形成一體所述第一開關(guān)的第三基板和所述第二開關(guān)的第二基板而形成的基板更寬。

可以利用密封劑而將所述第一開關(guān)和所述第二開關(guān)密封，所述密封劑由環(huán)氧樹脂模制化合物或硅膠制成。

電源模塊可以進(jìn)一步包括電線，其分別連接至所述第一半導(dǎo)體芯片和所述第二半導(dǎo)體芯片，以發(fā)送和接收信號(hào)。

所述公共電極可以是引線框架或由銅或鋁制成的薄板。

本發(fā)明的雙面冷卻電源模塊具有如下效果。

第一，由于沒有間隔區(qū)，所以可以防止由于間隔區(qū)而造成的冷卻效率和導(dǎo)電效率下降。

第二，由于可以將電源模塊制造成更緊湊的尺寸，所以可以減小體積。

第三，可以簡(jiǎn)化電源模塊的電路結(jié)構(gòu)。

附圖說明

通過下面結(jié)合附圖所呈現(xiàn)的詳細(xì)描述，將會(huì)更為清楚地理解本發(fā)明的以上和其它目的、特征以及其他優(yōu)點(diǎn)，在這些附圖中：

圖1為簡(jiǎn)單地示出通常的2開關(guān)電源模塊的結(jié)構(gòu)的圖(相關(guān)技術(shù))；

圖2為示出傳統(tǒng)的雙面冷卻型電源模塊的視圖(相關(guān)技術(shù))；

圖3為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的雙面冷卻型電源模塊的視圖；以及

圖4為根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案的雙面冷卻型電源模塊的視圖。

具體實(shí)施方式

應(yīng)當(dāng)理解，此處所使用的術(shù)語“車輛”或“車輛的”或其它類似術(shù)語一般包括機(jī)動(dòng)車輛，例如包括運(yùn)動(dòng)型多用途車輛(suv)、大客車、大貨車、各種商用車輛的乘用車輛，包括各種舟艇、船舶的船只，航空器等等，并且包括混合動(dòng)力車輛、電動(dòng)車輛、插電式混合動(dòng)力電動(dòng)車輛、氫動(dòng)力車輛以及其它替代性燃料車輛(例如源于非石油的能源的燃料)。正如此處所提到的，混合動(dòng)力車輛是具有兩種或更多動(dòng)力源的車輛，例如汽油動(dòng)力和電力動(dòng)力兩者的車輛。

本文中所使用的術(shù)語僅出于描述具體實(shí)施方案的目的，并非旨在限制本發(fā)明。如本文所使用的，單數(shù)形式“一個(gè)”和“所述”旨在也包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文清楚指明了另外的情況。應(yīng)該進(jìn)一步理解的是，當(dāng)被用在該說明書中時(shí)，術(shù)語“包括(comprises)”和/或“包括(comprising)”指定了存在陳述的特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、和/或組件，但不排除存在或增加一個(gè)或多個(gè)其他特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、組件、和/或其組合。如本文所使用的，術(shù)語“和/或”包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)聯(lián)的所列出的項(xiàng)目的任何和全部組合。在全文中，除非明確地記載了相反的情況，詞語“包括(comprise)”及其變型(比如，“包括(comprises)”或“包括(comprising)”)，將會(huì)理解成表示包括所述元件而不排除任何其他元件。另外，本說明書中描述的術(shù)語“單元”、“…器(er)”、“…設(shè)備(or)”、“模塊”指的是用于處理至少一個(gè)功能和操作的單元，并且可以通過硬件組件、或者軟件組件、以及其組合來實(shí)現(xiàn)。

此外，本發(fā)明的控制邏輯可以實(shí)施為在包含由處理器、控制器等執(zhí)行的可執(zhí)行程序指令的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上的非易失性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的示例包括但不限于rom、ram、光盤(cd)-rom、磁帶、軟盤、閃存驅(qū)動(dòng)器、智能卡和光學(xué)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)也可以分布在網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，使得計(jì)算機(jī)可讀媒介以分布式進(jìn)行存儲(chǔ)和執(zhí)行，例如，通過遠(yuǎn)程信息處理服務(wù)器或控制器局域網(wǎng)(can)。

在下文中，參照附圖對(duì)根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的雙面冷卻型電源模塊進(jìn)行詳細(xì)描述。

如圖1至圖3中所示，本發(fā)明涉及一種在兩側(cè)上具有冷卻器的雙面冷卻型電源模塊，其中，該雙面冷卻型電源模塊包括第一開關(guān)、與第一開關(guān)分開地設(shè)置的第二開關(guān)以及聯(lián)接到第一開關(guān)和第二開關(guān)兩者的公共電極300。

冷卻器(未示出)設(shè)置在第一開關(guān)和第二開關(guān)中的每一個(gè)的兩側(cè)上，并且去除阻熱。即，冷卻器去除從第一開關(guān)和第二開關(guān)中的半導(dǎo)體、經(jīng)由側(cè)面而傳遞的熱量。

第一開關(guān)是通過位于第一基板110和第三基板130之間的組件形成的層疊結(jié)構(gòu)；即，順序地層疊第一基板110、第一半導(dǎo)體芯片210、公共電極300和第三基板130。

類似地，第二開關(guān)是通過順序地層疊第三基板130、公共電極300、第二半導(dǎo)體芯片220和第二基板120而形成的結(jié)構(gòu)。

第一基板110和第二基板120分別連接到電池(未示出)，而第三基板130連接到電機(jī)(未示出)。

聯(lián)接到第一開關(guān)和第二開關(guān)二者的公共電極300將第一開關(guān)和第二開關(guān)物理地并電學(xué)地連接。公共電極300也連接到第三基板130并且將信號(hào)傳輸?shù)诫姍C(jī)。

公共電極可以與現(xiàn)存的引線框架相同的材料制成，或者其可以為由銅或鋁制成的薄板。當(dāng)公共電極為由銅或鋁制成的薄板時(shí)，增加了熱傳遞效率，使得可以提高冷卻效率并且可以減小電源模塊(即，雙面冷卻型電源模塊)的厚度。

電源模塊可以進(jìn)一步地包括電線60，其分別連接到第一半導(dǎo)體芯片210和第二半導(dǎo)體芯片220，以發(fā)送和/或接收信號(hào)。電線60連接到引線框架50以發(fā)送和/或接收控制信號(hào)。

在第一開關(guān)和第二開關(guān)中的層疊順序描述了在相同方向上順序地層疊的層，因此，第一開關(guān)的第一基板110和第二開關(guān)的第三基板130位于相同的平面上，并且第一開關(guān)的第三基板130和第二開關(guān)的第二基板120位于相同的平面上。

即，第一開關(guān)和第二開關(guān)具有相反層疊的結(jié)構(gòu)。具體地，假設(shè)連接到電池的第一基板110或第二基板120是第一側(cè)，而連接到電機(jī)的第三基板130是第二側(cè)，那么第一開關(guān)和第二開關(guān)具有相同的層疊順序(半導(dǎo)體芯片-公共電極)。然而，當(dāng)安裝開關(guān)時(shí)，第一開關(guān)和第二開關(guān)中的任意一個(gè)倒置，使得層疊順序彼此相反。

由于第一開關(guān)和第二開關(guān)安裝為具有相反的層疊順序，所以第一半導(dǎo)體芯片210和第二半導(dǎo)體芯片220之間的干擾最小，因此可以將電源模塊制造成更緊湊的尺寸。

此外，通過在組件之間插入焊接材料40并且將它們焊接而將第一開關(guān)和第二開關(guān)的組件結(jié)合。例如，關(guān)于第一開關(guān)，焊接材料40插入在第一基板110、第一半導(dǎo)體芯片210、公共電極300和第三基板130之間，然后焊接。

焊接材料40的具體配置或者焊接不包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)，因此，本文中不對(duì)其進(jìn)行描述。

另外，可以通過除了焊接以外的方法將組件進(jìn)行結(jié)合，例如，可以使用燒結(jié)。

在第一開關(guān)中，第一基板110可以制造成比第三基板130更寬，并且在第二開關(guān)中，第三基板130可以制造成比第二基板120更寬，從而保證用于結(jié)合電線的空間。即使基板的面積部分地減小，也不會(huì)對(duì)電源模塊的性能具有很大的影響，因此，可以調(diào)節(jié)基板的面積，以能夠容易地結(jié)合電線。

第一開關(guān)和第二開關(guān)可以由密封劑70(由環(huán)氧樹脂模制化合物或硅膠制成)來密封，以防止第一開關(guān)和第二開關(guān)的移動(dòng)，并且防止開關(guān)由于外界空氣或潮濕而腐蝕。

下文中對(duì)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案進(jìn)行了描述。

如圖3和圖4中所示，該實(shí)施方案的特征是，第一開關(guān)的第一基板110和第二開關(guān)的第三基板130形成一體，并且第一開關(guān)的第三基板130和第二開關(guān)的第二基板120形成一體。

為了便于描述，形成一體的第一開關(guān)的第一基板110和第二開關(guān)的第三基板130稱作為下部基板410，形成一體的第一開關(guān)的第三基板130和第二開關(guān)的第二基板120稱作為上部基板420。

下部基板410和上部基板420分別由外層、中間層和內(nèi)層組成。外層和內(nèi)層由鋁或銅制成以便能夠發(fā)送/接收電信號(hào)，而中間層由用于絕緣的陶瓷制成。

下部基板410由外層411、中間層412、第一開關(guān)側(cè)內(nèi)層413和第二開關(guān)側(cè)內(nèi)層414組成，其中，外層411和中間層412形成一體，內(nèi)層分別被分開并結(jié)合至第一開關(guān)和第二開關(guān)。

由于內(nèi)層被分開，所以可以實(shí)現(xiàn)與第一基板110和第三基板130分開的之前的實(shí)施方案相同的效果。而且，由于外層和中間層形成一體，所以可以增強(qiáng)抗物理變形。

類似地，在上部基板420中，外層421和中間層422形成一體，并且內(nèi)層被分開成第一開關(guān)側(cè)內(nèi)層423和第二開關(guān)側(cè)內(nèi)層424，因此上部基板與下部基板410的操作類似。

有利的是，通過使得上部基板420的面積小于下部基板410的面積，來保證用于結(jié)合電線60的空間。

盡管上面已經(jīng)參照附圖對(duì)本發(fā)明的示例性實(shí)施方案進(jìn)行了描述，但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，可以以各種方式來實(shí)施本發(fā)明，而不改變本發(fā)明的必要特征或精神。

因此，應(yīng)該理解，示例性實(shí)施方案不是限制性的，而在各個(gè)方面是示例性的。本發(fā)明的范圍不是由說明書進(jìn)行限定的，而是由所附權(quán)利要求書進(jìn)行限定的，并且，根據(jù)權(quán)利要求的含義和范圍而獲得的所有改變和修改以及等同構(gòu)思應(yīng)該理解為包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。