[實(shí)用新型]較低雜散電感的功率模塊

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200920116980.6
• 申請日: 2009-04-02
• 公開（公告）號: CN201417771Y
• 公開（公告）日: 2010-03-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉志宏;朱翔;李馮;沈華
• 申請（專利權(quán)）人: 嘉興斯達(dá)微電子有限公司
• 主分類號: H01L25/07
• 分類號: H01L25/07;H01L23/48;H01L23/29
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司
• 代理人: 沈志良

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于功率電子學(xué)領(lǐng)域，涉及一種功率模塊，具體地說是一種有較低雜散電感的功率模塊。

背景技術(shù)

功率模塊包括絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)模塊、二極管模塊，MOSFET模塊，智能功率(IPM)模塊等。現(xiàn)有的這些功率模塊中由于功率端子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的問題，造成在模塊內(nèi)部有較高的寄生電感，使得模塊關(guān)斷的時(shí)候承受較大的電壓應(yīng)力。

現(xiàn)以絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)模塊為例說明因較高寄生電感存在，導(dǎo)致關(guān)斷的時(shí)候是如何承受較大的電壓應(yīng)力的。絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)模塊是一種新型電力電子器件，兼有MOSFET的輸入特性和BJT的輸出特性，它在關(guān)斷的時(shí)候承受較大的電壓應(yīng)力現(xiàn)以圖6說明。如圖6所示，在絕緣柵雙極型晶體管模塊的內(nèi)部以絕緣基板(DBC)、鍵合鋁線以及功率端子組成的電路中存在著寄生電感和電阻，該寄生電感包括與正極母線連結(jié)處模塊內(nèi)部的寄生電感L1、與負(fù)極母線連結(jié)處模塊內(nèi)部的寄生電感L2、模塊輸出部分的內(nèi)部寄生電感L3。當(dāng)絕緣柵雙極型晶體管模塊關(guān)斷時(shí)在寄生電感上會產(chǎn)生一個(gè)瞬間電壓V_L，該電壓疊加在總線電壓上，這樣在IGBT的C-E間實(shí)際電壓為V_DD+V_L，瞬間電壓V_L正比于寄生電感的大小和電流的變化率di_CE/dt，隨著器件的工作頻率越來越高，瞬間di_CE/dt越來越大。

而現(xiàn)有的絕緣柵雙極型晶體管模塊的耐壓主要是由絕緣柵雙極型晶體管芯片決定的，但該芯片只有一定的耐壓。所以在要求V_DD+V_L小于器件耐壓的條件下，一條可行的改善途徑是盡量減小模塊內(nèi)的總寄生電感。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是設(shè)計(jì)出一種有較低雜散電感的功率模塊。

本實(shí)用新型要解決的是現(xiàn)有功率模塊存在的寄生電感過大的問題

本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)施方案是：包括芯片、絕緣基板、散熱板和功率端子，絕緣基板位于散熱板上，芯片焊接到絕緣基板上，功率模塊內(nèi)至少設(shè)有兩個(gè)功率端子且分別連結(jié)到直流母線的正極和負(fù)極上，而該二個(gè)連結(jié)到直流母線上的功率端子采用層疊母線結(jié)構(gòu)。

本實(shí)用新型相比現(xiàn)有的功率模塊的優(yōu)點(diǎn)是：寄生電感小、關(guān)斷時(shí)承受的電壓應(yīng)力小。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型IGBT模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本實(shí)用新型IGBT模塊內(nèi)部的結(jié)構(gòu)示意圖

圖3是功率端子寄生電感的等效電路圖。

圖4是本實(shí)用新型IGBT模塊與層疊母線的連接示意圖。

圖5是層疊母線的結(jié)構(gòu)圖。

圖6是寄生電感引起電壓過沖的電路原理圖。

具體實(shí)施方式：

現(xiàn)結(jié)合附圖及實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。

本實(shí)施例的功率模塊為絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)模塊。如圖1到圖5所示。所述的功率模塊15包括雙極型晶體管芯片2、二極管芯片8、絕緣基板(DBC)12、散熱板10、鍵合鋁線9、功率端子4和功率端子5、支架13、信號端子1和外殼7。絕緣基板12位于散熱板10上，絕緣柵雙極型晶體管芯片2和二極管芯片8回流焊接到絕緣基板12上。

功率端子4和功率端子5設(shè)于功率模塊15內(nèi)，且它們分別連結(jié)到母線的正極(P)3和母線的負(fù)極(N)6上，該二個(gè)連結(jié)到母線上的功率端子4和功率端子5采用層疊母線結(jié)構(gòu)。

連結(jié)到母線上的功率端子4和功率端子5的層疊母線結(jié)構(gòu)包括功率端子4、功率端子5和絕緣層11，絕緣層11位于功率端子4和功率端子5之間，且緊貼于功率端子4和功率端子5上。在功率端子4和功率端子5之間間距在滿足絕緣的條件下，盡可能接近。所述的功率端子4和功率端子5之間的絕緣層用硅膠或者是H型聚酰亞胺薄膜(KaptonHN)。如用H型聚酰亞胺薄膜，當(dāng)模塊絕緣要求為1200V時(shí)，H型聚酰亞胺薄膜的厚度只要25μm即可滿足。

上述層疊母線結(jié)構(gòu)的功率端子4和功率端子5，由于分別與母線的正極(P)3和負(fù)極(N)6相連，所以流經(jīng)它們的電流方向剛好相反，它們所產(chǎn)生的磁場剛好互相抵消。