[實用新型]一種多支路交錯排布的雙面散熱功率模塊

有效

• 申請號: 201721099520.8
• 申請日: 2017-08-30
• 公開（公告）號: CN207602544U
• 公開（公告）日: 2018-07-10
• 發明（設計）人: 王玉林;滕鶴松;徐文輝
• 申請（專利權）人: 揚州國揚電子有限公司
• 主分類號: H01L23/13
• 分類號: H01L23/13;H01L23/367;H01L23/46;H01L23/48
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本實用新型公開了一種多支路交錯排布的雙面散熱功率模塊，兩個金屬絕緣基板疊層設置，多個上半橋開關芯片與下半橋開關芯片彼此交錯排布，每個下半橋開關芯片均燒結在一個獨立的下半橋金屬層上，所有的上半橋開關芯片共同燒結在一個上半橋金屬層上，上半橋金屬層與正極功率端子相連。本實用新型通過將兩個金屬絕緣疊層設置，并且令多個上半橋開關芯片與下半橋開關芯片彼此交錯排布，搭配功率模塊內部的金屬層、金屬塊燒結設計，把模塊換流回路由一個回路分成多個回路并聯，大大降低了模塊的寄生電感；并且正極、負極功率端子疊層設置容易與外部母排連接，盡量增大了金屬層面積，有效降低了模塊的引線電阻，達到了大幅降低寄生電感的目的。

技術領域

本實用新型涉及功率半導體模塊，尤其是一種多支路交錯排布的雙面散熱功率模塊。

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。現有電力電子功率模塊封裝體積大，重量重，不符合電力電子模塊高功率密度、輕量化的要求，而且現有功率模塊的寄生電感往往也比較大，造成較高的過沖電壓，不僅增加了損耗，而且容易造成芯片過壓擊穿，還限制了在高開關頻率場合的應用。另外，隨著應用端功率密度的不斷升級，現有功率模塊的封裝結構已經阻礙了功率密度的進一步提升，必須開發出更加有效的散熱結構才能滿足功率密度日益增長的需求。

近些年大家逐漸意識到了功率模塊寄生電感對高頻化應用的限制，紛紛對如何降低功率模塊的寄生電感展開研究，但聚焦的重點普遍放在功率模塊內部，而對露出在功率模塊外部的功率端子形狀及位置研究極少。現有雙面散熱功率模塊的正、負極功率端子往往采用并排引出結構，此結構的換流回路較大，寄生電感很難進一步降低；而且通過大量仿真、測試，驗證了正、負極功率端子的組合形式對功率模塊的寄生電感影響較大。

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體積小、重量輕、寄生電感小的雙面散熱功率模塊。

技術方案：一種多支路交錯排布的雙面散熱功率模塊，包括正極功率端子、負極功率端子和輸出功率端子，所述正極功率端子和負極功率端子各連接一個金屬絕緣基板，兩個金屬絕緣基板疊層設置，與正極功率端子相連的金屬絕緣基板上設有芯片，芯片通過燒結的金屬塊與其對面的金屬絕緣基板相連，與負極功率端子相連的金屬絕緣基板還與輸出功率端子相連，所述芯片包括多個上半橋開關芯片和下半橋開關芯片；多個上半橋開關芯片與下半橋開關芯片彼此交錯排布，每個下半橋開關芯片均燒結在一個獨立的下半橋金屬層上，所有的上半橋開關芯片共同燒結在一個上半橋金屬層上，上半橋金屬層與正極功率端子相連。

進一步的，所述上半橋金屬層為齒形結構，一個上半橋開關芯片分布在一個齒內，下半橋金屬層設置在齒的側部。

進一步的，所述正極功率端子與負極功率端子疊層設置。

進一步的，所述正極功率端子與負極功率端子的連接孔為同軸孔。

進一步的，所述與正極功率端子相連的金屬絕緣基板上還設有上半橋發射極 /源極金屬層、下半橋發射極/源極金屬層、與上半橋開關芯片的門極相連的上半橋門極金屬層、以及與下半橋開關芯片的門極相連的下半橋門極金屬層；上半橋門極金屬層還連接有上半橋驅動端子，下半橋門極金屬層還連接有下半橋驅動端子，上半橋發射極/源極金屬層以及下半橋發射極/源極金屬層均通過燒結的金屬塊與其各自對面的金屬絕緣基板相連。

進一步的，所述與正極功率端子相連的金屬絕緣基板上還設有下半橋門極過渡金屬層，部分下半橋開關芯片的門極通過鍵合線連接至下半橋門極過渡金屬層，下半橋門極過渡金屬層再通過鍵合線連接至下半橋門極金屬層；所述上半橋開關芯片的門極與上半橋門極金屬層也通過鍵合線相連。