[發明專利]一種多層功率模塊

在審

• 申請號: 201811544846.6
• 申請日: 2018-12-17
• 公開（公告）號: CN109585437A
• 公開（公告）日: 2019-04-05
• 發明（設計）人: 周衛國
• 申請（專利權）人: 深圳市慧成功率電子有限公司
• 主分類號: H01L25/18
• 分類號: H01L25/18;H01L23/48
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供的一種多層功率模塊，包括：第一功率電極、第二功率電極、輸出電極、層疊設置的第一絕緣基板、第二絕緣基板、第三絕緣基板，設置于第一絕緣基板和第二絕緣基板之間的第一橋臂功率芯片、與第一功率電極電連接的第一橋臂第一導電層、與輸出電極電連接的第一橋臂第二導電層，設置于第二絕緣基板和第三絕緣基板之間的第二橋臂功率芯片、與第二功率電極電連接的第二橋臂第二導電層、與輸出電極電連接的第二橋臂第一導電層；第一橋臂功率芯片電連接于第一橋臂第一導電層和第一橋臂第二導電層之間，第二橋臂功率芯片電連接于第二橋臂導第二導電層第二橋臂第一導電層之間。與現有技術相比，具有較低的寄生電感。

技術領域

本發明涉及電力電子領域，具體涉及一種多層功率模塊。

背景技術

功率模塊是功率電子電力器件如金屬氧化物半導體（功率MOS管）、絕緣柵型場效應晶體管（IGBT），快恢復二極管（FRD）按一定的功能組合封裝成的電力開關模塊，其主要用于電動汽車，風力發電，工業變頻等各種場合下的功率轉換。

電動汽車的電機驅動電路通常包括三組分別具有上下橋臂的功率模塊，圖1為現有的一種功率模塊的電路示意圖，其示出的是一組具有上下橋臂的功率模塊的電路示意圖，其包括：作為上橋臂的絕緣柵型場效應晶體管Z1，以及與其反向并聯的快恢復二極管D1，作為下橋臂的絕緣柵型場效應晶體管Z2，以及與其反向并聯的快恢復二極管D2，其中絕緣柵型場效應晶體管Z1的集電極連接功率模塊的正極p+，其發射極連接緣柵型場效應晶體管Z2的集電極，緣柵型場效應晶體管Z2的發射極連接功率模塊的負極p-，絕緣柵型場效應晶體管Z1的發射極和Z2的集電極共同連接功率模塊的輸出端子。在實際應用中，通常使用三組該功率模塊來為電機提供三相交流電；在此僅以一組功率模塊的電路示意圖來說明其工作原理：當絕緣柵型場效應晶體管Z1接通時，電流依次經功率模塊的正極p+、絕緣柵型場效應晶體管Z1的集電極、發射極、功率模塊輸出端子OUTPUT輸出至電機；當絕緣柵型場效應晶體管Z1關斷時，由于電機為感性負載，為保證電流流向不變，續流電流需經其它組的功率模塊經該功率模塊的負極p-、二極管D2、功率模塊輸出端子OUTPUT輸出至電機。

在某些較小功率的應用下，功率模塊中的電子器件也可以采用功率MOS管，圖2是另一種功率MOS管模塊的電路示意圖，其包括：作為上橋臂的功率MOS管M1、作為下橋臂的功率MOS管M2、其中功率MOS管M1的漏極連接功率模塊的正極p+，功率MOS管M1的源極連接功率MOS管M2的漏極，功率MOS管M2的源極連接功率模塊的負極p-，功率MOS管M1的源極和功率MOS管M2的漏極共同連接接功率模塊的輸出端子，其工作原理與采用絕緣柵型場效應晶體管的模塊類似，其兩者之間的區別主要在于功率MOS管內置反向二極管，因此不需要并聯反向二極管。另外，逆導型IGBT與功率MOS有相同的結構和功能，由于內置二極管，不需反向并聯二極管，模塊設計及結構與功率MOS相似，在此不再贅述。

功率模塊通常包含至少一個半橋結構，該半橋結構由兩個橋臂以及用以為功率模塊傳導電流的第一功率電極、第二功率電極、輸出電極組合而成，第一功率電極、第二功率電極以及輸出電極與功率模塊內相應的導電層連接，以實現半橋電路功能；在實際應用中，寄生電感一直以來都是功率電子器件應用中需要克服的主要難題，尤其是在高頻和大功率的應用場合。模塊內部的寄生電感會造成關斷過程中的過電壓，寄生參數會造成功率模塊開關過程中的波形震蕩，從而增加了電磁干擾和開關損耗。

發明內容

本發明為解決現有技術中存在的問題，提供一種多層功率模塊，包括：第一功率電極、第二功率電極、輸出電極、層疊設置的第一絕緣基板、第二絕緣基板、第三絕緣基板，設置于第一絕緣基板和第二絕緣基板之間的第一橋臂功率芯片、與第一功率電極電連接的第一橋臂第一導電層、與輸出電極電連接的第一橋臂第二導電層，設置于第二絕緣基板和第三絕緣基板之間的第二橋臂功率芯片、與第二功率電極電連接的第二橋臂第二導電層、與輸出電極電連接的第二橋臂第一導電層；第一橋臂功率芯片電連接于第一橋臂第一導電層和第一橋臂第二導電層之間，第二橋臂功率芯片電連接于第二橋臂導第二導電層第二橋臂第一導電層之間。