[實(shí)用新型]一種低寄生參數(shù)功率模塊的封裝結(jié)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202120706793.4
• 申請(qǐng)日: 2021-04-07
• 公開（公告）號(hào): CN214381606U
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃志召;康勇;陳材;劉新民;熊勇;李宇雄
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢羿變電氣有限公司
• 主分類號(hào): H05K1/18
• 分類號(hào): H05K1/18;H05K1/11;H05K1/14;H05K3/36;H05K3/40;H01L21/52;H01L21/54;H01L21/56;H01L23/14;H01L23/58;H01L25/07
• 代理公司: 武漢瑞創(chuàng)星知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 42274
• 代理人: 葉小勤

本實(shí)用新型提供一種低寄生參數(shù)功率模塊的封裝結(jié)構(gòu)，包括PCB板，所述PCB板內(nèi)置功率電路，所述PCB板包括上下設(shè)置且相互電氣連接的上層PCB板和下層PCB板，位于所述上層PCB板和下層PCB板中的功率電路具有相反的電流流向；覆銅基板，包括絕緣導(dǎo)熱層和覆在絕緣導(dǎo)熱層上表面的DBC銅層，所述PCB板覆在DBC銅層上表面，一功率開關(guān)管芯片固定于所述DBC銅層；所述功率開關(guān)管芯片與所述上層PCB板和所述下層PCB板中的功率電路依次連接構(gòu)成功率回路。所述的封裝結(jié)構(gòu)采用雙層結(jié)構(gòu)，上下PCB板通路中電流方向相反，以互感抵消技術(shù)減小換流回路的寄生電感，雙層PCB板中銅層的屏蔽效應(yīng)減小寄生電容。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及功率半導(dǎo)體器件的封裝技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種低寄生參數(shù)功率模塊的封裝結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，利用電力電子設(shè)備實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換已成為電力領(lǐng)域的常見手段，近年來交通運(yùn)輸、航空航天、新能源等領(lǐng)域的飛速發(fā)展，也對(duì)現(xiàn)有的功率器件及變換器提出了更高的要求，如更高的功率密度，更高的效率，更小的電磁干擾(EMI)。

實(shí)現(xiàn)高功率密度需要提高功率器件的開關(guān)頻率，而高開關(guān)頻率會(huì)帶來更高的開關(guān)損耗與更高的EMI。功率器件的開關(guān)性能與其封裝結(jié)構(gòu)密切相關(guān)：封裝模塊中的寄生電感會(huì)影響開關(guān)速度，從而影響開關(guān)損耗的大小，而寄生電容決定了模塊開關(guān)過程中產(chǎn)生的EMI的大小，因此優(yōu)化功率開關(guān)管芯片的封裝結(jié)構(gòu)是提升其性能的重要途經(jīng)。然而現(xiàn)有的大部分商用功率器件，寄生電感和寄生電容普遍偏大，以TO247封裝結(jié)構(gòu)為例，其單個(gè)器件的寄生電感即大于10nH，正常使用環(huán)境下單個(gè)器件漏極對(duì)地電感可達(dá)30pF，這將使得功率器件在高速開關(guān)過程中產(chǎn)生較大的尖峰電流電壓與震蕩，并造成較大的EMI問題。因此為了提高功率器件的高頻化應(yīng)用性能，必須設(shè)法降低封裝結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的寄生電容與寄生電感。

目前功率開關(guān)管芯片的封裝結(jié)構(gòu)主要有鍵合線結(jié)構(gòu)，平板結(jié)構(gòu)和混合結(jié)構(gòu)。其中鍵合線結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高，但是單面的封裝尺寸大，寄生電感大；平板結(jié)構(gòu)寄生參數(shù)小、散熱性好，但是工藝復(fù)雜、可靠性差；混合封裝結(jié)構(gòu)是由鍵合線結(jié)構(gòu)、直接覆銅陶瓷基板技術(shù)的結(jié)合，具有前2者的優(yōu)點(diǎn)。但目前的功率開關(guān)管芯片封裝結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)都只考慮了寄生電感，而忽略了寄生電容，因此需要一種新的封裝結(jié)構(gòu)，在保持低寄生電感的同時(shí)實(shí)現(xiàn)盡可能小的寄生電容，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠易于加工制造。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于提供一種低寄生參數(shù)功率模塊的封裝結(jié)構(gòu)，可在保持低寄生電感的同時(shí)實(shí)現(xiàn)盡可能小的寄生電容，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠易于加工制造。

本實(shí)用新型提供一種低寄生參數(shù)功率模塊的封裝結(jié)構(gòu)，包括：

PCB板，所述PCB板內(nèi)置功率電路，所述PCB板包括上下設(shè)置且相互電氣連接的上層PCB板和下層PCB板，位于所述上層PCB板和下層PCB板中的功率電路具有相反的電流流向；

覆銅基板，包括絕緣導(dǎo)熱層和覆在絕緣導(dǎo)熱層上表面的DBC銅層，所述PCB板覆在DBC銅層上表面，一功率開關(guān)管芯片固定于所述DBC銅層；

所述功率開關(guān)管芯片與所述上層PCB板和所述下層PCB板中的功率電路依次連接構(gòu)成功率回路。

進(jìn)一步地，所述上層PCB板上設(shè)有驅(qū)動(dòng)電路，所述功率開關(guān)管芯片的功率輸出端通過功率鍵合線連接所述上層PCB板的功率電路，所述驅(qū)動(dòng)電路通過驅(qū)動(dòng)鍵合線連接所述功率開關(guān)管芯片的驅(qū)動(dòng)端以驅(qū)動(dòng)開啟或者關(guān)閉所述功率開關(guān)管芯片，所述功率鍵合線與所述驅(qū)動(dòng)鍵合線相互垂直。

進(jìn)一步地，所述功率開關(guān)管芯片包括串聯(lián)連接的上橋臂開關(guān)管芯片和下橋臂開關(guān)管芯片；

所述驅(qū)動(dòng)電路通過多條驅(qū)動(dòng)鍵合線連接所述上橋臂開關(guān)管芯片和下橋臂開關(guān)管芯片的源極和柵極以分別控制開關(guān)所述上橋臂開關(guān)管芯片和下橋臂開關(guān)管芯片開關(guān)；