[發明專利]一種低寄生電感的功率模塊

有效

• 申請號: 201811494310.8
• 申請日: 2018-12-07
• 公開（公告）號: CN109768038B
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發明（設計）人: 牛利剛;王玉林;滕鶴松;楊陽
• 申請（專利權）人: 揚州國揚電子有限公司
• 主分類號: H01L25/16
• 分類號: H01L25/16;H01L23/498;H01L23/495
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 饒欣

本發明公開了一種低寄生電感的功率模塊，包括正電極、負電極、輸出電極、底板和設于底板上的絕緣基板，絕緣基板頂部的銅層包括分離的上橋臂銅層和下橋臂銅層，上橋臂銅層上設有上橋臂芯片單元，下橋臂銅層上設有下橋臂芯片單元，正電極與上橋臂芯片單元電連接，負電極與下橋臂芯片單元電連接，輸出電極連接下橋臂銅層；正電極至少有部分位于上橋臂銅層與下橋臂銅層之間，或者正電極至少有部分位于上橋臂銅層與下橋臂銅層之間的上方；負電極至少有部分位于上橋臂銅層與下橋臂銅層之間，或者負電極至少有部分位于上橋臂銅層與下橋臂銅層之間的上方。本發明能夠減小寄生電感。

技術領域

本發明涉及電力電子功率模塊，特別是涉及一種低寄生電感的功率模塊。

背景技術

電力電子技術在當今快速發展的工業領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的代表，已廣泛應用于電動汽車，光伏發電，風力發電，工業變頻等行業。隨著我國工業的崛起，電力電子功率模塊有著更加廣闊的市場前景。

現有電力電子功率模塊的寄生電感、回路電阻較大，在開關工作時造成過沖電壓較大、損耗增加，影響了轉換效率的提升，限制了在高開關頻率場合的應用。碳化硅(SiC)基金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)與硅基絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)相比，具有更低的開關損耗，更快的開關速度。此時高速開關過程對寄生參數非常敏感，容易激發高頻振蕩和電壓過沖，給器件和電力電子裝置的高效、安全運行帶來不利影響。現有功率模塊存在的寄生電感造成SiC器件無法高頻工作，難以充分發揮SiC器件的優越性能。

圖1是現有技術中的一種功率模塊，包括正電極、負電極、輸出電極、底板和設于底板上的絕緣基板。絕緣基板包括分離的上橋臂銅層、下橋臂銅層、輸出電極銅層和負電極銅層。上橋臂銅層上設有上橋臂芯片單元，下橋臂銅層上設有下橋臂芯片單元。上橋臂芯片單元包括上橋臂開關芯片和上橋臂二極管芯片，下橋臂芯片單元包括下橋臂開關芯片和下橋臂二極管芯片。正、負電極位于下橋臂銅層一側，輸出電極位于上橋臂銅層一側，這樣導致正電極距離上橋臂芯片單元很遠，所以正電極流出的工作電流需要經過狹長的上橋臂銅層才能到達上橋臂芯片單元，這樣使得電流路徑較長，回路電阻和寄生電感較大。并且，下橋臂芯片單元工作時電流需要借助上橋臂芯片單元表面的鍵合線，此時雖然上橋臂芯片單元不工作，但電流也需要流過上橋臂芯片單元表面的鍵合線，這樣也使得電流路徑較長，回路電阻和寄生電感較大。

發明內容

發明目的：本發明的目的是提供一種低寄生電感的功率模塊，能夠有效解決現有技術中存在的功率模塊寄生電感較高的問題。

技術方案：本發明所述的低寄生電感的功率模塊，包括正電極、負電極、輸出電極、底板和設于底板上的絕緣基板，絕緣基板頂部的銅層包括分離的上橋臂銅層和下橋臂銅層，上橋臂銅層上設有上橋臂芯片單元，下橋臂銅層上設有下橋臂芯片單元，正電極與上橋臂芯片單元電連接，負電極與下橋臂芯片單元電連接，輸出電極連接下橋臂銅層；正電極至少有部分位于上橋臂銅層與下橋臂銅層之間，或者正電極至少有部分位于上橋臂銅層與下橋臂銅層之間的上方；負電極至少有部分位于上橋臂銅層與下橋臂銅層之間，或者負電極至少有部分位于上橋臂銅層與下橋臂銅層之間的上方。

進一步，所述正電極的部分或者全部與負電極的部分或者全部平行。這樣能夠進一步降低功率模塊的寄生電感。

進一步，所述正電極包括與上橋臂芯片單元電連接的正電極焊腳，正電極焊腳連接正電極連接部，正電極連接部連接正電極引出部；負電極包括與下橋臂芯片單元電連接的負電極焊腳，負電極焊腳連接負電極連接部，負電極連接部連接負電極引出部；正電極連接部與負電極連接部平行。這樣能夠進一步降低功率模塊的寄生電感。

進一步，所述上橋臂芯片單元有多個，相鄰兩個上橋臂芯片單元之間均設有正電極焊腳。正電極焊腳設在相鄰兩個上橋臂芯片單元之間，這樣能進一步縮短電流路徑，從而進一步減小回路電阻和寄生電感。