[發明專利]功率轉換模塊

有效

• 申請號: 201610826033.0
• 申請日: 2016-09-14
• 公開（公告）號: CN107818971B
• 公開（公告）日: 2019-11-05
• 發明（設計）人: 洪守玉;程娟;王濤;趙振清
• 申請（專利權）人: 臺達電子企業管理（上海）有限公司
• 主分類號: H01L25/07
• 分類號: H01L25/07;H02M7/00
• 代理公司: 北京律智知識產權代理有限公司 11438
• 代理人: 姜怡;闞梓瑄

本申請公開了一種功率轉換模塊，包括：一基板，包括一布線層和一絕緣層，布線層包括：一第一布線區域和一第二布線區域；一電子器件，設置在第一布線區域上，分別與第一布線區域和第二布線區域電性連接；一垂直型功率器件，設置在第二布線區域上，與第二布線區域電性連接；以及一電容，設置于基板上，且設置于電子器件與垂直型功率器件之間，分別與電子器件和垂直型功率器件電性連接。該功率轉換模塊，將所有器件布設于同基板上，從而能夠降低成本、提升良品率與可靠性、且能降低功率轉換模塊內部的寄生電感。

技術領域

本發明涉及電力電子領域，具體而言，涉及一種功率轉換模塊。

背景技術

電力電子轉換裝置中的功率開關器件通常在開關過程中會在線路中產生較大的電流變化率，而由于寄生電感的存在，會在功率開關器件上產生較高的電壓尖峰，且寄生電感越大，電壓尖峰值越高。過高的電壓尖峰值會降低功率開關器件的可靠性，增加功率開關器件的開關損耗。因此在電力電子轉換裝置設計中提出了降低線路上寄生電感的要求。線路寄生電感降低后，會降低功率開關器件承受的電壓尖峰值，允許功率開關器件使用更小的驅動電阻來達到更快的開關速度、降低開關損耗以提升效率。

線路寄生電感的大小與功率開關器件的封裝及連接形式有關，因此目前通常采用減小功率開關器件連接形成的回路面積、電感抵消等方式來減小線路的寄生電感。

圖1A示出了現有電力電子裝置中的一種兩電平拓撲電路的電路圖，圖1B示出了圖1A所示的兩電平拓撲電路的功率轉換模塊的俯視圖，圖1C示出了圖1A所示的兩電平拓撲電路的功率轉換模塊的剖面圖。如圖1A所示，在該兩電平電路中，功率開關器件S1、S2為垂直型IGBT，S1、S2分別與二極管D1和D2反向并聯，功率開關器件S1的漏極電性連接電容C的一端并引出正輸入端Vbus+；功率開關器件S2的漏極電性連接功率開關器件S1的源極并引出AC端；功率開關器件S2的源極電性連接電容C的另一端并引出負輸入端Vbus-，最終形成一個兩電平橋臂。如圖1B和圖1C所示，該模塊包含第一基板4與第二基板9，其中第一基板由導電層1、絕緣層2及導電層3組成，第二基板9由導電層6、絕緣層7及導電層8組成。導電層3和導電層6之間通過導電材料(圖中未示出)電性連接。功率開關器件S1、S2、二極管D1及D2布設于導電層3上，電容C布設于導電層8上。鍵合引線11用于實現功率器件S1、S2、D1及D2與電容C之間的電氣連接。該模塊在實際工作時，功率開關器件S1、二極管D2和電容C形成一第一回路，該第一回路流經導電層3的電流與流經導電層8的電流方向相反，可以降低該第一回路的寄生電感。功率開關器件S2、二極管D1和電容C形成一第二回路，該第二回路流經導電層3的電流與流經導電層8的電流方向相反，同樣可以降低該第二回路的寄生電感。

但該功率轉換模塊模塊存在以下幾點技術局限性：

(1)需要除上述第一基板4外額外的第二基板9作為電容C的載板，引起成本的增加；

(2)工藝難度的增加(如噴錫等)，造成良品率損失；

(3)多次回流焊會降低可靠性；

(4)兩個基板的結構還會使模塊高度增加，進一步使模塊尺寸增加，引出引腳高度的增加會進一步導致寄生電感的增加。

在所述背景技術部分公開的上述信息僅用于加強對本發明的背景的理解，因此它可以包括不構成對本領域普通技術人員已知的現有技術的信息。

發明內容

有鑒于此，本發明提供一種功率轉換模塊，將所有器件布設于同基板上，從而能夠降低成本、提升良率與可靠性、且能降低功率轉換模塊內部的寄生電感。

本發明的其他特性和優點將通過下面的詳細描述變得顯然，或部分地通過本發明的實踐而習得。