[發(fā)明專利]一種低寄生電感雙面散熱功率模塊

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710448408.9
• 申請日: 2017-06-14
• 公開（公告）號: CN107146775A
• 公開（公告）日: 2017-09-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 牛利剛;王玉林;滕鶴松;徐文輝
• 申請（專利權(quán)）人: 揚州國揚電子有限公司
• 主分類號: H01L23/14
• 分類號: H01L23/14;H01L23/367;H01L23/49;H01L25/07
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務(wù)所(普通合伙)32204
• 代理人: 陳靜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力電子功率模塊，尤其是一種低寄生電感雙面散熱功率模塊。

背景技術(shù)

電力電子技術(shù)在當(dāng)今快速發(fā)展的工業(yè)領(lǐng)域占有非常重要的地位，電力電子功率模塊作為電力電子技術(shù)的代表，已廣泛應(yīng)用于電動汽車，光伏發(fā)電，風(fēng)力發(fā)電，工業(yè)變頻等行業(yè)。隨著我國工業(yè)的崛起，電力電子功率模塊有著更加廣闊的市場前景。

現(xiàn)有電力電子功率模塊封裝體積大，重量重，不符合電動汽車、航空航天等領(lǐng)域的高功率密度、輕量化的要求。體積較大的電力電子功率模塊，其寄生電感往往也比較大，這會造成過沖電壓較大、損耗增加，而且也限制了在高開關(guān)頻率場合的應(yīng)用。SiC電力電子器件具有高頻、高溫、高效的特性，但現(xiàn)有功率模塊的寄生電感較大，限制了SiC性能的發(fā)揮。另外，隨著應(yīng)用端功率密度的不斷升級，現(xiàn)有功率模塊的封裝結(jié)構(gòu)已經(jīng)阻礙了功率密度的進一步提升，必須開發(fā)出更加有效的散熱結(jié)構(gòu)才能滿足功率密度日益增長的需求。

現(xiàn)有的雙面散熱功率模塊如CN105161477A，由于芯片單層設(shè)置，電流的換流回路面積仍然較大，往往寄生電感也比較大，而且芯片單層設(shè)置，使得功率模塊的體積相對較大，另外功率端子與控制端子只與第一襯板連接，設(shè)置不夠靈活、襯板面積無法進一步減小，還會由于電流路徑較長造成損耗增加。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明旨在提供一種體積小、重量輕、寄生電感小的雙面散熱功率模塊。

技術(shù)方案：一種低寄生電感雙面散熱功率模塊，包括正極功率端子、負極功率端子、輸出功率端子、頂部金屬絕緣基板、底部金屬絕緣基板和塑封外殼，所述頂部金屬絕緣基板與底部金屬絕緣基板疊層設(shè)置，頂部金屬絕緣基板與底部金屬絕緣基板在二者相對的面上均燒結(jié)有芯片，正極功率端子與底部金屬絕緣基板上的芯片電連接，負極功率端子與頂部金屬絕緣基板上的芯片電連接；所述輸出功率端子包括焊接部和位于塑封外殼外部的連接部，所述焊接部位于頂部金屬絕緣基板上燒結(jié)的芯片與底部金屬絕緣基板上燒結(jié)的芯片之間。

進一步的，所述底部金屬絕緣基板在面向頂部金屬絕緣基板的一面上燒結(jié)有上半橋開關(guān)芯片和上半橋二極管芯片，頂部金屬絕緣基板在面向底部金屬絕緣基板的一面上燒結(jié)有下半橋開關(guān)芯片和下半橋二極管芯片。

進一步的，所述正極功率端子燒結(jié)在底部金屬絕緣基板上，負極功率端子燒結(jié)在頂部金屬絕緣基板上，焊接部在面向底部金屬絕緣基板的一面與上半橋開關(guān)芯片和上半橋二極管芯片燒結(jié)，在面向頂部金屬絕緣基板的一面與下半橋開關(guān)芯片和下半橋二極管芯片燒結(jié)。

進一步的，所述上半橋開關(guān)芯片與下半橋二極管芯片疊層設(shè)置，下半橋開關(guān)芯片與上半橋二極管芯片疊層設(shè)置。

進一步的，所述底部金屬絕緣基板上設(shè)有底部金屬絕緣基板表面金屬層，底部金屬絕緣基板表面金屬層上燒結(jié)有上半橋開關(guān)芯片和上半橋二極管芯片，當(dāng)所述上半橋開關(guān)芯片為IGBT時，正極功率端子與上半橋開關(guān)芯片的集電極以及上半橋二極管芯片的負極電連接，當(dāng)所述上半橋開關(guān)芯片為MOSFET時，所述正極功率端子與上半橋開關(guān)芯片的漏極以及上半橋二極管芯片的負極電連接。

進一步的，所述頂部金屬絕緣基板上設(shè)有頂部金屬絕緣基板表面金屬層、第一上半橋驅(qū)動局部金屬層和第二上半橋驅(qū)動局部金屬層，所述頂部金屬絕緣基板表面金屬層上燒結(jié)有下半橋開關(guān)芯片和下半橋二極管芯片，第一上半橋驅(qū)動局部金屬層和第二上半橋驅(qū)動局部金屬層分別連有一個上半橋驅(qū)動端子，上半橋開關(guān)芯片的門極與所述第一上半橋驅(qū)動局部金屬層電連接，輸出功率端子與第二上半橋驅(qū)動局部金屬層電連接。

所述頂部金屬絕緣基板上還設(shè)有下半橋驅(qū)動局部金屬層，下半橋驅(qū)動局部金屬層與所述下半橋開關(guān)芯片的門極相連，下半橋驅(qū)動局部金屬層的另一端連接有一個下半橋驅(qū)動端子，所述頂部金屬絕緣基板表面金屬層也連接有一個下半橋驅(qū)動端子。

進一步的，所述頂部金屬絕緣基板背面金屬層與底部金屬絕緣基板背面金屬層上分別設(shè)有第一散熱裝置和第二散熱裝置。

進一步的，所述輸出功率端子的焊接部在與芯片接觸的位置為基體，在不與芯片接觸的位置為三層結(jié)構(gòu)，中間一層為基體，上下兩側(cè)為填充體。

進一步的，所述輸出功率端子的焊接部與芯片之間填充有應(yīng)力緩沖層。

進一步的，所述塑封外殼為傳遞模一體化成型工藝制作，頂部金屬絕緣基板背面金屬層上表面的中間部分以及底部金屬絕緣基板背面金屬層下表面的中間部分均露出在塑封外殼的外部，并且高出塑封外殼。

進一步的，所述低寄生電感雙面散熱功率模塊為三相橋結(jié)構(gòu)，包括三個正極功率端子、三個負極功率端子和三個輸出功率端子，拓撲結(jié)構(gòu)為三個半橋。