[发明专利]集成电流传感器的功率模块结构

说明书

本发明公开了一种集成电流传感器的功率模块结构，本结构包括散热器、塑壳、覆铜陶瓷基板、晶圆、盖板和交流母排，覆铜陶瓷基板设于散热器表面，晶圆设于覆铜陶瓷基板构成控制电路，塑壳设于散热器并包覆覆铜陶瓷基板，交流母排连接覆铜陶瓷基板并伸出塑壳，盖板设于塑壳顶面，本结构还包括电流感应芯片、电流感应板和金属屏蔽罩，电流感应芯片焊接于电流感应板，电流感应板设于塑壳并正对伸出塑壳的交流母排，金属屏蔽罩包裹交流母排和电流感应板，电流感应芯片检测交流母排的电流信号。本结构提高功率模块与电流传感器的集成度，避免采集的电流信号被干扰或干扰其他信号，提高电流采样精度和采样可靠性，确保功率模块的功率密度，降低成本。

技术领域

本发明涉及功率半导体技术领域，尤其涉及一种集成电流传感器的功率模块结构。

背景技术

功率模块是将晶圆按照一定的功能组合封装成一个整体,具有尺寸小、功率密度高等优点,因此在新能源汽车领域有着广泛的应用。随着新能源汽车高功率、长续航的发展，功率模块的应用环境日益严苛，功率模块的集成化得到广泛关注。

如图1所示，通常电流传感器输出信号连接至控制板，并检测流经交流母排的电流信号，电流传感器检测交流母排电流时，根据公式（1）,

（1）

其中，B为穿过电流传感器的磁场，K为系数，I为交流母排的电流，W₁为交流母排的宽度，h为交流母排与电流传感器之间距离。

可知穿过电流传感器的磁场B，其大小很大程度上取决于交流母排宽度W₁以及交流母排与电流传感器的间距h。实际制造过程中，将电流传感器安装在交流母排上时，如果两个部件之间的距离h发生偏差，那么电流的测量误差就会变大。另外，该结构应用在新能源汽车等振动较大的场合时，因受到振动影响，距离h很容易发生变化，从而电流值的测量误差也会变大。

如图2和图3所示，传统新能源汽车逆变器中,通常使用电流传感器6来检测三相交流控制器中交流母排4的电流值,传统功率模块由散热器1、塑壳2、覆铜陶瓷基板7和晶圆8构成，覆铜陶瓷基板7设于散热器1表面，晶圆8设于覆铜陶瓷基板7构成控制电路，塑壳2设于散热器1并包覆覆铜陶瓷基板7，交流母排4连接覆铜陶瓷基板7，控制器的控制板3位于塑壳2顶面，由于功率模块与电流传感器6为两个独立的零部件,需要将电流传感器6的检测信号传递到控制板3上,一般采用信号线的方式将检测信号传递到控制板3；其中电流传感器6需要固定安装位置且交流母排4需要穿过电流传感器6，因此控制器需要预留一部分空间来安装固定电流传感器6；且由于采用信号线的方式传递电流信号,该电流信号容易受到外部环境干扰或者干扰其他信号，并受车辆行驶振动的影响，电流传感器6与交流母排4之间会发生相对位移，降低新能源汽车逆变器的可靠性。现阶段新能源汽车驱动控制器要求功率密度越来越高,成本越来越低,以往功率模块和电流传感器独立布置方式已无法满足车载驱动功率模块的应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种集成电流传感器的功率模块结构，本结构克服传统功率模块的缺陷，提高功率模块与电流传感器的集成度，避免采集的电流信号被干扰或干扰其他信号，提高电流的采样精度和采样可靠性，确保功率模块的功率密度，降低成本。

为解决上述技术问题，本发明集成电流传感器的功率模块结构包括散热器、塑壳、覆铜陶瓷基板、晶圆、盖板和交流母排，所述覆铜陶瓷基板设于所述散热器表面，所述晶圆设于所述覆铜陶瓷基板构成控制电路，所述塑壳设于所述散热器并包覆所述覆铜陶瓷基板，所述交流母排连接所述覆铜陶瓷基板并伸出所述塑壳，所述盖板设于所述塑壳顶面，本结构还包括电流感应芯片、电流感应板和金属屏蔽罩，所述电流感应芯片焊接于所述电流感应板所述电流感应板设于所述塑壳并正对伸出所述塑壳的交流母排，所述金属屏蔽罩包裹所述交流母排和电流感应板，所述电流感应芯片检测所述交流母排的电流信号。