[發(fā)明專利]樹脂一體成型的薄型功率模塊結(jié)構(gòu)

在審

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• 申請日: 2020-09-29
• 公開（公告）號: CN112054011A
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 毛先葉;張公明;郭建文
• 申請（專利權(quán)）人: 上海大郡動力控制技術(shù)有限公司
• 主分類號: H01L23/62
• 分類號: H01L23/62;H01L23/49
• 代理公司: 上海天協(xié)和誠知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 31216
• 代理人: 沈國良

本發(fā)明公開了一種樹脂一體成型的薄型功率模塊結(jié)構(gòu)，本功率模塊結(jié)構(gòu)包括散熱器、覆銅陶瓷絕緣基板、晶源、正負母排端子和塑封外殼，覆銅陶瓷絕緣基板設(shè)于散熱器表面，晶源設(shè)于覆銅陶瓷絕緣基板的銅層，塑封外殼罩合于散熱器表面，正負母排端子一端連接覆銅陶瓷絕緣基板的銅層、另一端延伸出塑封外殼，正負母排端子延伸端沿安裝平面延伸后折彎180°,并且延伸至塑封外殼的上方位置。本功率模塊結(jié)構(gòu)減少由雜散電感引起的浪涌電壓，避免功率模塊被擊穿的危險，確保功率模塊的開關(guān)特性，提高電機驅(qū)動控制的可靠性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電機控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種樹脂一體成型的薄型功率模塊結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

三相交流電機驅(qū)動系統(tǒng)中采用高頻載波對功率模塊進行高速開閉管驅(qū)動,而與驅(qū)動主回路的雜散電感大小成比例的浪涌電壓會加載到功率模塊上，浪涌電壓V₁計算如式(1)：

其中，

則

式中：L為雜散電感，φ為磁通量，I為電流，B為磁感應(yīng)強度，a為主回路連接端子母排長度，w為主回路連接端子母排寬度，h為疊層母排的間距，μ₀為真空磁導(dǎo)率。

可見，最大程度減小雜散電感可降低浪涌電壓V₁，當(dāng)浪涌電壓V₁過大時有可能導(dǎo)致功率模塊被擊穿損壞，因此，如何降低驅(qū)動主回路的雜散電感是一個重要研究課題。

通?？刂破髦骰芈酚晒β誓K和支撐電容構(gòu)成,其中功率模塊與支撐電容之間母排采用超聲波焊接或者激光焊接連接在一起。如圖1所示,功率模塊1的母排5一側(cè)與絕緣基板2的銅層連接在一起、另一側(cè)與支撐電容7的母排8通過壓接工裝9和壓接工裝10壓接在一起,然后功率模塊1的母排5與支撐電容7的母排8通過超聲波焊接4的方式連接在一起；如圖2所示,功率模塊1的母排5與支撐電容7的母排8通過壓接工裝11和壓接工裝12壓接在一起,然后功率模塊1的母排5與支撐電容7的母排8通過激光焊接13的方式連接在一起。

其中，區(qū)間A為焊接連接部分的長度,區(qū)間A主要考慮焊接所需空間(如焊頭以及焊接時的溫度),以及使用工具和安裝壓接工裝的空間；區(qū)間B為功率模塊1內(nèi)部從絕緣基板2到母排5的端子部之間的長度,通常區(qū)間B的范圍內(nèi)用樹脂塑封保證母排與散熱器之間的電氣距離。

其中區(qū)間A與區(qū)間B的電流環(huán)路可以看成是與大地形成電流環(huán)路,此時電流流經(jīng)的環(huán)路面積S較大,也就是式2中的a×h較大,根據(jù)式2可知,則雜散電感L增大。

在主回路中由于存在區(qū)間A以及區(qū)間B的雜散電感，嚴(yán)重影響功率模塊的開關(guān)特性，降低電機驅(qū)動控制的可靠性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種樹脂一體成型的薄型功率模塊結(jié)構(gòu)，本功率模塊結(jié)構(gòu)減少由雜散電感引起的浪涌電壓，避免功率模塊被擊穿的危險，確保功率模塊的開關(guān)特性，提高電機驅(qū)動控制的可靠性。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明樹脂一體成型的薄型功率模塊結(jié)構(gòu)包括散熱器、覆銅陶瓷絕緣基板、晶源、正負母排端子和塑封外殼，所述覆銅陶瓷絕緣基板設(shè)于所述散熱器表面，所述晶源設(shè)于覆銅陶瓷絕緣基板的銅層，所述塑封外殼罩合于所述散熱器表面，所述正負母排端子一端連接所述覆銅陶瓷絕緣基板的銅層、另一端延伸出所述塑封外殼，所述正負母排端子延伸端沿安裝平面延伸后折彎180°,并且延伸至所述塑封外殼的上方位置。

進一步，所述正負母排端子經(jīng)折彎形成第一水平面、垂直面和第二水平面，所述的第一水平面與第二水平面形成相反電流方向,此時電流流經(jīng)環(huán)路的面積最小。

進一步，所述正負母排端子的第二水平面采用超聲波焊接或者激光焊接方式與外界母排連接。

進一步，所述正負母排端子的第一水平面與第二水平面之間的距離盡可能小,此時電流環(huán)路的面積最小。