[實用新型]一種絕緣基板結構及使用該基板的功率模塊

有效

• 申請號: 201620600255.6
• 申請日: 2016-06-17
• 公開（公告）號: CN206194727U
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 徐文輝;滕鶴松;方賞華;劉凱
• 申請（專利權）人: 揚州國揚電子有限公司
• 主分類號: H01L23/15
• 分類號: H01L23/15;H01L23/498
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙)32204
• 代理人: 陳靜

技術領域

本實用新型涉及功率半導體模塊，尤其涉及一種絕緣基板結構及使用該基板的功率模塊。

背景技術

全球能源危機與氣候變暖的威脅讓人們在追求經濟發展的同時越來越重視節能減排、低碳發展。隨著綠色環保在國際上的確立與推進，功率半導體的發展、應用前景更加廣闊。

當前功率模塊的功率等級不斷提高，盡管現在功率器件的電流、電壓等級不斷提升，但單個功率器件仍然無法滿足大功率變流器的需求，于是功率模塊內部器件的并聯成為一種必然選擇，而并聯的多個器件的均流問題也隨之凸顯。現有的功率模塊所有半橋結構共同連接兩個直流輸入端子，并且由于功率器件在功率模塊內部的位置布局不同，往往造成多個并聯器件的寄生參數不一致。功率模塊在工作時，寄生參數不同會引起并聯器件通過的電流不一致，通過電流較大的芯片可能會出現過流燒毀失效，即使沒有造成過流燒毀，此芯片損耗也會比較大、發熱比較嚴重，長期如此功率模塊的可靠性也會受到影響。

實用新型內容

實用新型目的：針對上述現有技術存在的缺陷，本實用新型旨在提供一種改善并聯芯片均流性的絕緣基板結構及使用該基板的功率模塊，均衡并聯芯片的寄生參數，提高功率模塊的可靠性。

技術方案：一種絕緣基板結構，包括陶瓷絕緣層以及形成于該陶瓷絕緣層上的金屬層，所述金屬層包括上橋臂金屬層和下橋臂金屬層，上橋臂金屬層上設有上橋臂芯片單元，下橋臂金屬層上設有下橋臂芯片單元，下橋臂金屬層包括接線區，上橋臂芯片單元與接線區通過邦定線相連，下橋臂金屬層在接線區與下橋臂芯片單元之間設有絕緣的均衡槽。

進一步的，所述均衡槽起始于靠近直流輸入端子的下橋臂金屬層的邊緣，向遠離直流輸入端子的方向延伸。

進一步的，所述均衡槽的延伸方向與邦定線的邦定方向垂直。

進一步的，所述下橋臂芯片單元包括多個并聯的功率器件，所述均衡槽最短延伸至與第一個功率器件的頂部平齊，最長延伸至與最后一個功率器件的頂部平齊。

進一步的，所述均衡槽為單段絕緣槽或者多段絕緣槽。

進一步的，所述上橋臂芯片單元的材料為Si、SiC和GaN中的一種或多種，下橋臂芯片單元的材料為Si、SiC和GaN中的一種或多種。

進一步的，所述上橋臂芯片單元的芯片類型為IGBT、MOSFET和FRD中的一種或多種，下橋臂芯片單元的芯片類型為IGBT、MOSFET和FRD中的一種或多種。

一種功率模塊，使用上述任一種絕緣基板結構。

進一步的，包括直流輸入端子、輸出端子和多個并聯的半橋結構，半橋結構包括絕緣基板和絕緣基板上的芯片集合，每個半橋結構分別連接兩個直流輸入端子和一個輸出端子，至少一個絕緣基板的下橋臂金屬層在接線區與下橋臂芯片單元之間設有絕緣的均衡槽。

進一步的，包括順序排列的三個半橋結構，每個半橋結構包括一個絕緣基板，位于中間的一個絕緣基板其下橋臂金屬層在接線區與下橋臂芯片單元之間設有絕緣的均衡槽。

進一步的，包括橫向排列的三個半橋結構，每個半橋結構包括縱向排列的兩個絕緣基板，靠近直流輸入端子的一行三個絕緣基板其下橋臂金屬層在接線區與下橋臂芯片單元之間均設有絕緣的均衡槽。

進一步的，包括兩個半橋結構，每個半橋結構包括一個絕緣基板，每個絕緣基板其下橋臂金屬層在接線區與下橋臂芯片單元之間均設有絕緣的均衡槽。

有益效果：本實用新型在絕緣基板上設有均衡槽，能夠保護靠近直流輸入端子的功率器件，降低器件因過載而燒毀的風險；此外，本實用新型的功率模塊使半橋結構直流輸入端彼此獨立，減少了輸入電阻，便于濾波器的安裝。本實用新型采用每個半橋結構分別連接兩個直流輸入端子和一個輸出端子的結構，避免了現有的功率模塊所有半橋結構共同連接兩個直流輸入端子，保護了靠近直流輸入端子的功率器件，解決了距離直流輸入端子較遠的半橋結構的輸入電阻偏大以及無法單獨安裝濾波電容的問題。本實用新型均衡了并聯器件的寄生參數，尤其是寄生電感及回路電阻，從而達到均流的效果，降低器件因過載而燒毀的風險，提高了功率模塊的可靠性。

附圖說明

圖1是本實用新型絕緣基板的結構示意圖；

圖2(a)、圖2(b)、圖2(c)是三種不同的絕緣基板結構示意圖；

圖3是不同的絕緣基板提取到的寄生電感對比圖；

圖4是MOSFET三相橋功率模塊示意圖；

圖5是三相橋MOSFET功率模塊電氣結構拓撲圖；

圖6是MOSFET功率模塊示意圖；

圖7是實施例3的電氣結構拓撲圖；