[實用新型]具有新型柵極連接結構的功率模塊

有效

• 申請號: 201920526152.3
• 申請日: 2019-04-18
• 公開（公告）號: CN209471963U
• 公開（公告）日: 2019-10-08
• 發明（設計）人: 熊露婧;曾正;程臨潁;張玉琛
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: H01L25/18
• 分類號: H01L25/18;H01L23/492
• 代理公司: 重慶市前沿專利事務所(普通合伙) 50211
• 代理人: 孔祥超

本實用新型公開了一種具有新型柵極連接結構的功率模塊。所述功率模塊包括正極金屬片、負極金屬片、輸出金屬片、第一MOSFET芯片、第一二極管芯片、柵極連接結構、第二MOSFET芯片、第二二極管芯片；柵極連接結構材質由導電材質制成；所述功率模塊將功率電路和柵極控制電路完全分開，減少了功率電路和柵極控制電路間的相互影響。

技術領域

本實用新型涉及電力電子器件領域，具體涉及一種具有新型柵極連接結構的功率模塊。

背景技術

電力電子技術在工業鄰域占用非常重要的地位，其中電力電子功率模塊廣泛應用于電動汽車等鄰域。隨著電動汽車等電子產業的發展，人們對功率模塊的結構有了更高的要求。

傳統的引線鍵合技術以及其單面散熱結構使得功率模塊的結構不夠緊湊、熱管理能力較差，導致整個功率模塊的功率密度小、雜散電感較高，以至于模塊需承受更高的過電壓，以及更嚴峻的散熱問題。為了解決上述問題，人們提出了多層PCB(Printed CircuitBoard)結構，即利用多層PCB板，代替各層間的引線鍵合，以實現電路連接，這種結構能有效地減小雜散電感；并且提出通過在多層PCB板電路中加入柵極驅動電路或在同一路徑設置功率電路與柵極控制電路來達到驅動柵極的目的。

多層PCB板的結構，由于其布線面積比單面PCB板大至少一倍，當電路復雜程度較高時使用有利于提高裝配密度和減小質量，但其工序較為復雜、造價較高且不可拆卸；并且將柵極電路連接到功率芯片柵極的技術還有難度；在同一路徑設置功率電路與柵極控制電路，當需要實現半橋時，功率電路與柵極控制電路的交集會遠遠大于實現單個功率芯片，且會有部分電流方向相同，產生耦合。

發明內容

本實用新型的目的在于克服現有技術中所存在的上述不足，提供一種具有新型柵極連接結構的功率模塊，以將功率電路和柵極控制電路完全分開，減少了功率電路和柵極控制電路間的相互影響。

為了實現上述實用新型目的，本實用新型提供了以下技術方案：

一種具有新型柵極連接結構的功率模塊，包括正極金屬片、負極金屬片、輸出金屬片、第一MOSFET芯片、第一二極管芯片、柵極連接結構、第二MOSFET芯片、第二二極管芯片；柵極連接結構由導電材質制成；

第二MOSFET芯片的源極和第二二極管芯片的正極與負極金屬片上側連接，且第二MOSFET芯片的柵極伸出負極金屬片的一端，未與負極金屬片連接，第二MOSFET芯片的漏極和第二二極管芯片的負極與輸出金屬片下側連接；第一MOSFET芯片的源極和第一二極管芯片的正極與輸出金屬片上側連接，且第一MOSFET芯片的位置與第二MOSFET芯片的位置相對應，第一二極管芯片的位置與第二二極管芯片的位置相對應，且第一MOSFET芯片的柵極伸出輸出金屬片的一端，未與輸出金屬片連接，第一MOSFET芯片的漏極和第一二極管芯片的負極與正極金屬片下側連接，第一MOSFET芯片的柵極與第二MOSFET芯片的柵極通過柵極連接結構連接；柵極連接結構與輸出金屬片、負極金屬片以及第二MOSFET芯片的漏極之間均有間隙。

優選地，所述負極金屬片與輸出金屬片的大小一致，所述正極金屬片長度大于所述負極金屬片的長度，正極金屬片、負極金屬片與輸出金屬片連接第一二極管芯片或第二二極管芯片的一端對齊。

優選地，所述柵極連接結構形狀為U形。

優選地，所述柵極連接結構與第二MOSFET芯片的漏極之間的間隙設置有柵極絕緣片。

優選地，所述第一MOSFET芯片通過焊球陣列連接柵極連接結構和輸出金屬片，第二MOSFET芯片通過焊球陣列連接柵極連接結構和負極金屬片，第一二極管芯片通過焊球陣列連接輸出金屬片，第二二極管芯片通過焊球陣列連接負極金屬片。

優選地，所述功率模塊還包括散熱器，所述散熱器設置于正極金屬片的上側和/或負極金屬片的下側。