[發明專利]一種功率模塊

有效

• 申請號: 201310540815.4
• 申請日: 2013-11-01
• 公開（公告）號: CN103545305A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發明（設計）人: 徐員娉
• 申請（專利權）人: 徐員娉
• 主分類號: H01L25/18
• 分類號: H01L25/18;H01L23/492;H01L23/48
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• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及電力電子領域，具體涉及一種功率模塊

背景技術

功率模塊是功率電子電力器件如金屬氧化物半導體(功率MOS管)、絕緣柵型場效應晶體管(IGBT)，快恢復二極管(FRD)按一定的功能組合封裝成的電力開關模塊，其主要用于電動汽車，風力發電，工業變頻等各種場合下的功率轉換。

電動汽車的電機驅動電路通常包括三組分別具有上下橋臂的功率模塊，圖1為現有的一種功率模塊的電路示意圖，其示出的是一組具有上下橋臂的功率模塊的電路示意圖，其包括：作為上橋臂的絕緣柵型場效應晶體管Z1，以及與其反向并聯的快恢復二極管D1，作為下橋臂的絕緣柵型場效應晶體管Z2，以及與其反向并聯的快恢復二極管D2，其中絕緣柵型場效應晶體管Z1的集電極連接功率模塊的正極p+，其發射極連接緣柵型場效應晶體管Z2的集電極，緣柵型場效應晶體管Z2的發射極連接功率模塊的負極p-，絕緣柵型場效應晶體管Z1的發射極和Z2的集電極共同連接功率模塊的輸出端子。在實際應用中，通常使用三組該功率模塊來為電機提供三相交流電；在此僅以一組功率模塊的電路示意圖來說明其工作原理：當絕緣柵型場效應晶體管Z1接通時，電流依次經功率模塊的正極p+、絕緣柵型場效應晶體管Z1的集電極、發射極、功率模塊輸出端子OUTPUT輸出至電機；當絕緣柵型場效應晶體管Z1關斷時，由于電機為感性負載，為保證電流流向不變，續流電流需經其它組的功率模塊經該功率模塊的負極p-、二極管D2、功率模塊輸出端子OUTPUT輸出至電機。

在某些較小功率的應用下，功率模塊中的電子器件也可以采用功率MOS管，圖2是另一種功率MOS管模塊的電路示意圖，其包括：作為上橋臂的功率MOS管M1、作為下橋臂的功率MOS管M2、其中功率MOS管M1的漏極連接功率模塊的正極p+，功率MOS管M1的源極連接功率MOS管M2的漏極，功率MOS管M2的源極連接功率模塊的負極p-，功率MOS管M1的源極和功率MOS管M2的漏極共同連接接功率模塊的輸出端子，其工作原理與采用絕緣柵型場效應晶體管的模塊類似，其兩者之間的區別主要在于功率MOS管內置反向二極管，因此不需要并聯反向二極管。另外，逆導型IGBT與功率MOS有相同的結構和功能，由于內置二極管，不需反向并聯二極管，模塊設計及結構與功率MOS相似，在此不再贅述。

在實際應用中，為了增大功率模塊的過流能力，其上下橋臂通常采用多個電力器件并聯的形式，圖3是現有的一種功率模塊的結構圖；其包括底板1，上橋臂絕緣基板2和下橋臂絕緣基板3，上橋臂芯片組4，，下橋臂芯片組5，正電極6，負電極7，輸出電極8，其中絕緣基板2和3上表面均設有導電層，其中上橋臂芯片組4包括四個功率MOS管，均設置于上橋臂絕緣基板2的導電層上，且上橋臂的四個功率MOS管的漏極均分別與導電層連接，導電層通過導電邦線與正電極6連接，源極均分別通過導電邦線與輸出電極8連接；下橋臂芯片組5也包括四個功率MOS管，均設置于下橋臂絕緣基板的導電層上，且下橋臂的四個功率MOS管的漏極均分別與下橋臂絕緣基板的導電層連接，源極均分別通過導電邦線與負電極7連接，下橋臂絕緣基板的導電層通過導電邦線分別連接上橋臂四個功率MOS管的源極。工作時：上橋臂的功率MOS管柵極接受控制信號接通，電流I1從正極經正電極6、上橋臂絕緣基板通過電流導電層、上橋臂功率MOS管的漏極、源極以及導電邦線傳輸至輸出電極8；續流時，電流I2經負電極7、導電邦線、下橋臂的功率MOS管并聯二極管的正極、下橋臂的功率MOS管并聯二極管的負極、下橋臂絕緣基板通過電流導電層、導電邦線、上橋臂功率MOS管的源極、導電邦線傳輸至輸出電極8。此一方案有幾塊半導體開關并聯，模塊的開關損耗大，可靠性低。

發明內容