[發明專利]減小電感的功率模塊組件

在審

• 申請號: 201710793929.8
• 申請日: 2017-09-05
• 公開（公告）號: CN107808852A
• 公開（公告）日: 2018-03-16
• 發明（設計）人: T·G·沃德;C·C·斯坦庫;M·亞克希奇;B·S·曼
• 申請（專利權）人: 通用汽車環球科技運作有限責任公司
• 主分類號: H01L23/14
• 分類號: H01L23/14;H01L23/64;H02M7/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所11105
• 代理人: 賀紫秋

技術領域

本發明涉及一種減小電感的功率模塊組件。

背景技術

在多種環境中采用具有半導體裝置的功率模塊。例如，混合動力車輛可以利用功率模塊來對電動機/發電機供電。功率模塊通常包括經由各種裝置連接的分離的基底和散熱器結構。例如，分離的基底和散熱器結構可以經由焊接來連接。

發明內容

一種功率模塊組件具有多個導電層，其包括第一層和第三層。一個或多個電絕緣層操作地連接至該多個導電層中的每一個。該電絕緣層包括第二層，其定位在該第一層與該第三層之間并且配置成電隔離該第一層和該第三層。該第一層配置成攜帶在第一方向流動的第一電流。該第三層配置成攜帶在與該第一方向相反的第二方向流動的第二電流，由此減小該組件的電感。換言之，通過在第一層和第三層中在相反方向流動的電流的抵消效應來減小凈電感。

該組件產生組合基底和散熱器結構。多層組件消除了對分離的基底和散熱器結構之間的連接(諸如焊接接縫)的需要。功率模塊組件配置成支持高開關頻率操作并且提供具有低寄生電感的高功率密度。另外，消除基底與散熱器之間的焊接接縫減少了組裝步驟，這也提高了功率模塊組件的熱性能。

該多個導電層包括第五層。該電絕緣層包括第四層，其定位在該第三層與該第五層之間并且配置成電隔離該第三層和該第五層。該多個導電層和電絕緣層可以形成為一體或鑄造為單件。第一層、第二層、第三層、第四層和第五層中的每一個配置成進行導熱使得第一層中的熱量經由第二層、第三層和第四層中的每一個傳導至第五層。該第五層可以包括配置成將熱量耗散的多個管腳。

第一層、第三層和第五層可以各自由鋁和銅中的至少一種組成。該第二層和第四層可以各自由氮化鋁、氧化鋁或氮化硅組成。第一層、第二層、第三層、第四層和第五層各自分別限定第一寬度W₁、第二寬度W₂、第三寬度W₃、第四寬度W₄和第五寬度W₅。第一寬度、第二寬度、第三寬度、第四寬度和第五寬度以升序增加，其中第一寬度是最小寬度，W₁＜W₂＜W₃＜W₄＜W₅。

該第二層可以包括多側。第一層和第二層居中成分別與參考水平面相距第一高度(h₁)和第二高度(h₂)。第三層可以包括居中成與參考水平面相距第三高度(h₃)的基部、居中成與參考水平面相距第一高度(h₁)的第一纏繞部以及居中成與參考水平面相距第二高度(h₂)的第二纏繞部。第一纏繞部和第二纏繞部可以配置成纏繞第二層的多側中的至少一側。第一纏繞部和第二纏繞部可以配置成在至少三個方向纏繞第二層。

該組件可以包括多個柔性電路，其操作地連接至第一層并且配置成對柵極控制回路提供低電感。該多個柔性電路中的每一個包括緊靠放置并且彼此電隔離的相應漏極、柵極和源極柔性構件。多個電容器可以操作地連接至第一層。單母線操作地連接至多個電容器中的每一個。該單母線包括第一端子和第二端子。第一端子相對于第二端子具有相反的極性。

第一層包括第一導電構件和第二導電構件，其各自居中成與參考水平面相距第一高度(h₁)。該第一和第二導電構件在垂直于第一高度的方向彼此間隔開。該第一和第二導電構件可以包括相應電路圖案。該組件可以配置成支持高開關頻率下的操作。在一個非限制性示例中，高開關頻率為至少75kHz。高頻操作有利于整個系統設計，因為其允許減小體積、質量和大小。該功率模塊組件被設計成結合寬帶隙半導體裝置，從而減少了相關裝置能量損耗。該功率模塊配置成使用反相導電裸片。

從用于實行結合附圖取得的本發明的最佳模式的以下詳細描述，上述特征和優點以及本發明的其它特征和優點容易地顯而易見。

附圖說明

圖1是功率模塊組件的示意性透視圖；

圖2是圖1中所示的組件穿過軸線2-2的示意性截面圖；

圖3是圖1中所示的組件的第一子模塊的示意性透視放大圖；以及

圖4是用于圖1的組件的示意性三相逆變器控制圖。

具體實施方式