CN103855914B - 电源系统及其中的功率模块以及制作功率模块的方法 - Google Patents

电源系统及其中的功率模块以及制作功率模块的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103855914B
CN103855914B CN201210509103.1A CN201210509103A CN103855914B CN 103855914 B CN103855914 B CN 103855914B CN 201210509103 A CN201210509103 A CN 201210509103A CN 103855914 B CN103855914 B CN 103855914B
Authority
CN
China
Prior art keywords
pin
semiconductor devices
bridge arm
power
power model
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201210509103.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103855914A (zh
Inventor
曾剑鸿
洪守玉
郭雪涛
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Delta Optoelectronics Inc
Original Assignee
Delta Optoelectronics Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Delta Optoelectronics Inc filed Critical Delta Optoelectronics Inc
Priority to CN201210509103.1A priority Critical patent/CN103855914B/zh
Priority to US13/845,118 priority patent/US9287765B2/en
Priority to TW102109962A priority patent/TWI540819B/zh
Publication of CN103855914A publication Critical patent/CN103855914A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103855914B publication Critical patent/CN103855914B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/06—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of a plurality of bonding areas
    • H01L2224/0601—Structure
    • H01L2224/0603—Bonding areas having different sizes, e.g. different heights or widths
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805—Shape
    • H01L2224/4809—Loop shape
    • H01L2224/48091—Arched
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481—Disposition
    • H01L2224/48135—Connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip
    • H01L2224/48137—Connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being arranged next to each other, e.g. on a common substrate
    • H01L2224/48139—Connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being arranged next to each other, e.g. on a common substrate with an intermediate bond, e.g. continuous wire daisy chain
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481—Disposition
    • H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48245—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • H01L2224/48247—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/484—Connecting portions
    • H01L2224/4847—Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a wedge bond
    • H01L2224/48472—Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a wedge bond the other connecting portion not on the bonding area also being a wedge bond, i.e. wedge-to-wedge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/49—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
    • H01L2224/491—Disposition
    • H01L2224/4911—Disposition the connectors being bonded to at least one common bonding area, e.g. daisy chain
    • H01L2224/49111—Disposition the connectors being bonded to at least one common bonding area, e.g. daisy chain the connectors connecting two common bonding areas, e.g. Litz or braid wires
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/49—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
    • H01L2224/491—Disposition
    • H01L2224/4911—Disposition the connectors being bonded to at least one common bonding area, e.g. daisy chain
    • H01L2224/49113—Disposition the connectors being bonded to at least one common bonding area, e.g. daisy chain the connectors connecting different bonding areas on the semiconductor or solid-state body to a common bonding area outside the body, e.g. converging wires
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
    • H01L2924/1304—Transistor
    • H01L2924/1305—Bipolar Junction Transistor [BJT]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
    • H01L2924/1304—Transistor
    • H01L2924/1305—Bipolar Junction Transistor [BJT]
    • H01L2924/13055—Insulated gate bipolar transistor [IGBT]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
    • H01L2924/1304—Transistor
    • H01L2924/1306—Field-effect transistor [FET]
    • H01L2924/13091—Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor [MOSFET]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/19—Details of hybrid assemblies other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/191—Disposition
    • H01L2924/19101—Disposition of discrete passive components
    • H01L2924/19105—Disposition of discrete passive components in a side-by-side arrangement on a common die mounting substrate
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Abstract

本发明揭示一种电源系统及其中的功率模块以及制作功率模块的方法。功率模块包含第一共同引脚、第二共同引脚、第一桥臂及第二桥臂。第一与第二共同引脚对称地配置于基板的一边。第一桥臂包含第一及第二半导体器件，其中第一与第二半导体器件通过第一共同引脚彼此连接且相邻配置。第二桥臂包含第三及第四半导体器件，其中第三与第四半导体器件通过第二共同引脚彼此连接且相邻配置。第一及第三半导体器件对称地配置，且第二及第四半导体器件对称地配置。

Description

电源系统及其中的功率模块以及制作功率模块的方法
技术领域
本发明内容是有关于一种功率模块，且特别是有关于一种应用在电源变换器的功率模块。
背景技术
高效率和高功率密度一直是业界对电源变换器的要求。高效率意味着减少能耗，有利于节能减排以保护环境，并减少使用成本。高功率密度则意味着体积小、重量轻，有利于减少运输成本和空间需求，从而减少建设成本，同时高功率密度也意味着材料使用量的减少，进一步有利于节能减排以保护环境。因此，在电源领域中，对高效率、高功率密度的追求将永不停息。
电源变换器由于用途不同，其种类较多。由转换电能类型来分，其可分为：非隔离型AC/DC电源变换器，例如：由一个应用于功率因数校正（power factorcorrection，PFC）电路的AC/DC电源变换器所组成；非隔离型DC/DC电源变换器；隔离型DC/DC电源变换器；隔离型AC/DC电源变换器，例如：由一个PFC电路以及一个或者多个DC/DC电源变换器所组成；其它如DC/AC电源变换器、AC/AC电源变换器…等等。由于需要转换的电能性质和转换的级数不同，各种变换器容易达成的功率密度和效率也不尽相同。以隔离型AC\DC电源变换器为例，目前业界普遍的功率密度为15w/inch3，效率为92%左右，而非隔离型AC/DC电源变换器、隔离型DC/DC电源变换器和DC/AC电源变换器的效率和功率密度则会更高。
如前所述，电源变换器的高效率意味着低能耗，例如效率为90%时，其转换能耗约为整个电源变换器总输入能量的10%，而效率91%的电源变换器，其转换能耗则降低为总输入能量的9%。换言之，效率每提升一个点，其能耗就较90%效率的电源变换器降低10%，极为可观。事实上，电源变换器效率提升的作法常常以0.5%甚至0.1%的量级进行。
由于电源变换器中通常设置有集成的功率模块，且功率模块中的器件通过焊线（bonding wire）、导线架（lead frame）…等作连接，导致电路中有许多寄生电感。然而，前述电路中的寄生电感不仅使功率模块内同一桥臂中串联的两器件相互协助钳位的能力下降，从而会于器件进行关断操作时产生电压突波（spike）或尖峰，不只影响功率模块的可靠性，更产生了许多电磁干扰，更有甚者，当寄生电感愈大时，器件进行关断操作时所产生的电压突波就愈大，导致器件损坏。
发明内容
本发明内容是关于一种电源系统、功率模块以及制作功率模块的方法，借此减少操作时所产生的电磁干扰，并改善器件进行关断操作时产生电压突波的问题。
本发明内容的一方面是关于一种功率模块，其包含一桥式电路，其中桥式电路包含一第一桥臂以及一第二桥臂。第一桥臂具有一第一端点、一第二端点及一第三端点，其中所述第一桥臂包含一第一半导体器件及一第二半导体器件，所述第一半导体器件与所述第二半导体器件电性连接于所述第一桥臂的所述第三端点。第二桥臂具有一第一端点、一第二端点及一第三端点，其中所述第二桥臂包含一第三半导体器件及一第四半导体器件，所述第三半导体器件与所述第四半导体器件电性连接于所述第二桥臂的所述第三端点。其中第一桥臂与第二桥臂并联相接，且第一桥臂与第二桥臂的电路位置基本上彼此对称，以减少第一、第二、第三及第四半导体器件操作时所产生的电压突波。
在本发明一实施例中，功率模块还包含至少一电容桥臂，其并联相接于所述第一桥臂和所述第二桥臂。
在本发明一实施例中，其中电容桥臂相对于所述第一桥臂和相对于所述第二桥臂的电路位置基本上对称，以减少所述第一桥臂和所述第二桥臂操作时所产生的电压突波之间的差异。
在本发明一实施例中，其中电容桥臂包括一电容器，所述电容器并联相接于所述第一桥臂和所述第二桥臂，并配置于相对所述第一桥臂和所述第二桥臂的中间电路位置。
在本发明一实施例中，其中所述电容桥臂包括两电容器，所述两电容器分别与所述第一桥臂和所述第二桥臂并联相接，并配合所述第一桥臂和所述第二桥臂配置于基本上对称的电路位置。
在本发明一实施例中，其中所述电容桥臂包括一第一电容器、一第二电容器及一第三电容器，所述第一、第二及第三电容器并联相接于所述第一桥臂和所述第二桥臂，所述第一电容器配置于相对所述第一桥臂和所述第二桥臂的中间电路位置，所述第二及第三电容器配合所述第一桥臂和所述第二桥臂配置于基本上对称的电路位置。
在本发明一实施例中，其中所述第一桥臂与所述电容桥臂形成一第一回路，所述第二桥臂与所述电容桥臂形成一第二回路，且所述第一回路及/或所述第二回路中的电感值小于一第一预定值。
在本发明一实施例中，其中所述第一回路与所述第二回路中的电感差值小于一第二预定值。
在本发明一实施例中，其中所述第一回路与所述第二回路中的电感基本上相同。
在本发明一实施例中，其中所述第一、第二、第三及第四半导体器件之间存在电感。
在本发明一实施例中，其中所述第一、第二、第三及第四半导体器件中每一者均具有一控制引脚以及一驱动引脚，所述控制引脚及所述驱动引脚相互配合以驱动相应半导体器件导通。
在本发明一实施例中，其中所述第一、第二、第三及第四半导体器件中至少两者为有源器件。
在本发明一实施例中，其中所述第一、第二、第三及第四半导体器件均为有源器件。
在本发明一实施例中，其中所述第一桥臂中的所述第一及第二半导体器件为有源器件。
在本发明一实施例中，其中所述第一桥臂中的所述第一及第二半导体器件中至少一者为有源器件，所述第二桥臂中的所述第三及第四半导体器件中至少一者为有源器件。
在本发明一实施例中，其中所述有源器件为金属氧化物半导体场效晶体管（MOSFET）、绝缘栅双极型晶体管、碳化硅功率晶体管或氮化镓功率晶体管或者具串叠（cascade）结构的半导体器件。
在本发明一实施例中，其中所述桥式电路设置于一交流转直流电路、一直流转交流电路、一直流转直流电路、一交流转交流电路或是一双向功率传递电路中。
本发明内容的另一方面是关于一种功率模块，其包含一第一共同引脚、一第二共同引脚、一第一桥臂以及一第二桥臂。第二共同引脚与所述第一共同引脚对称地配置于所述基板的一边。第一桥臂配置于一基板上，并包含一第一半导体器件及一第二半导体器件，其中所述第一半导体器件与所述第二半导体器件通过所述第一共同引脚彼此连接且相邻配置。第二桥臂配置于所述基板上，并包含一第三半导体器件及一第四半导体器件，其中所述第三半导体器件与所述第四半导体器件通过所述第二共同引脚彼此连接且相邻配置。第一及第三半导体器件对称地配置，第二及第四半导体器件分别配置于所述第一及第三半导体器件的一侧而彼此对称地配置。
在本发明一实施例中，功率模块还包含至少三组引脚，其并排于所述基板的同一边，其中所述引脚中具有相对较大耐压的两组引脚分别对称地配置于所述基板同一边的最外两侧位置，所述引脚中具有最小耐压的一组引脚配置于所述基板同一边的中间位置。
在本发明一实施例中，功率模块还包含一第一电源引脚及一第二电源引脚中至少一者、一第一引脚、一第二引脚、一第三引脚、一第四引脚以及一接地引脚。第一引脚连接于所述第一半导体器件，其中所述第一引脚与所述第一共同引脚相邻配置。第二引脚连接于所述第二半导体器件。第三引脚连接于所述第三半导体器件，并与所述第一引脚对称地配置，其中所述第三引脚与所述第二共同引脚相邻配置。第四引脚连接于所述第四半导体器件，并与所述第二引脚对称地配置。第一电源引脚及第二电源引脚相对所述第一及第三引脚分别对称地配置于所述基板同一边的最外侧，且远离所述第一及第三引脚配置。接地引脚配置于所述第二引脚及所述第四引脚之间。
在本发明另一实施例中，功率模块还包含一第一电源引脚及一第二电源引脚中至少一者、一第一引脚、一第二引脚以及一接地引脚，其中所述第一引脚与所述第一共同引脚相邻配置，所述第二引脚与所述第二共同引脚相邻配置，所述第一半导体器件与所述第二半导体器件共用所述第一引脚，所述第三半导体器件与所述第四半导体器件共用所述第二引脚。
在本发明一实施例中，功率模块还包含一第一驱动引脚、一第二驱动引脚、一第三驱动引脚以及一第四驱动引脚。第一驱动引脚连接于所述第一半导体器件，并相邻地配置于所述第一引脚与所述第一共同引脚之间。第二驱动引脚连接于所述第二半导体器件，并相邻地配置于所述第二引脚与所述接地引脚之间。第三驱动引脚连接于所述第三半导体器件，并相邻地配置于所述第三引脚与所述第二共同引脚之间。第四驱动引脚连接于所述第四半导体器件，并相邻地配置于所述第四引脚与所述接地引脚之间。
在本发明一实施例中，功率模块还包含一电容器，其配置于所述第二及第四半导体器件之间的相对中间位置。
在本发明一实施例中，功率模块还包含一热敏电阻器件以及至少一温度信号引脚。热敏电阻器件集成于所述基板上。温度信号引脚连接所述热敏电阻器件。
在本发明一实施例中，所述温度信号引脚之一同时作为一接地引脚。
在本发明一实施例中，所述第一、第二、第三及第四半导体器件包覆于一封料中，且此封料的热导系数大于1W/(m．K)。
在本发明一实施例中，所述第一、第二、第三及第四半导体器件中每一者上方的所述封料的厚度小于2毫米。
在本发明一实施例中，所述第一、第二、第三及第四半导体器件中每一者连接焊线，且所述焊线顶端上方的所述封料的厚度小于0.5毫米。
在本发明一实施例中，所述第一、第二、第三及第四半导体器件中每一者均以一芯片形式制作而成。
在本发明一实施例中，所述功率模块是应用于一电源变换器，所述电源变换器的功率密度及最高效率分别大于25W/inch3且高于95%，或者所述电源变换器的功率密度大于30W/inch3，或者所述的电源变换器的最高效率高于96%。
本发明可以有效降低回路电感，使得电路的开关损耗得以有效降低，更适合于提升工作频率，如频率提高至50kHz以上，也可以是100kHz以上，甚至200kHz以上，以使得在保证高效率的前提下，实现更高的功率密度。在本发明一实施例中，所述功率模块是应用于一电源变换器，所述电源变换器的功率密度及最高效率分别大于30W/inch3且高于96%，或者所述电源变换器的功率密度大于35W/inch3，或者所述的电源变换器的最高效率高于97%。
在本发明一实施例中，所述电源变换器的最高工作频率大于50kHz。在本发明另一实施例中，所述电源变换器的最高工作频率大于100kHz。在本发明次一实施例中，所述电源变换器的最高工作频率大于200kHz。
本发明内容的次一方面是关于一种电源系统，其包含一功率模块以及一电路板。功率模块包含一第一桥臂以及一第二桥臂。第一桥臂包含一第一半导体器件及一第二半导体器件，其中所述第一半导体器件与所述第二半导体器件连接且相邻配置。第二桥臂包含一第三半导体器件及一第四半导体器件，其中所述第三半导体器件与所述第四半导体器件连接且相邻配置。第一及第三半导体器件对称地配置，第二及第四半导体器件位于第一及第三半导体器件之间而对称地配置。功率模块则直立配置于所述电路板上。
在本发明一实施例中，所述功率模块包括复数个引脚，所述引脚对称地排列且从所述功率模块的一侧伸出而连接于所述电路板。
在本发明一实施例中，所述功率模块直立地配置于所述电路板上或者相对于所述电路板平放配置。
在本发明一实施例中，所述功率模块的至少一侧与一操作器件之间具有一散热通道。
在本发明一实施例中，电源系统还包含一机壳，其中所述功率模块及所述电路板容置于所述机壳内，所述功率模块的一侧与一操作器件之间具有一散热通道，所述功率模块的相对另一侧贴附于所述机壳。
在本发明一实施例中，电源系统还包含一散热器件，其集成或附设于所述功率模块。
本发明内容的又一方面是关于一种制作功率模块的方法，其包含：于一基板上对称地设置一第一半导体器件及一第二半导体器件；于所述基板上对称地设置一第三半导体器件及一第四半导体器件；以及于所述基板的一边对称地引出一第一共同引脚及一第二共同引脚，其中所述第一半导体器件与所述第三半导体器件通过所述第一共同引脚彼此连接且相邻配置，所述第二半导体器件与所述第四半导体器件通过所述第二共同引脚彼此连接且相邻配置。
在本发明一实施例中，前述方法还包含：于所述基板同一边的最外两侧对称地引出具有相对较大耐压的两组引脚；以及于所述基板同一边的中间引出具有最小耐压的一组引脚。
在本发明一实施例中，前述方法还包含：于所述基板的同一边对称地引出一第一引脚及一第二引脚，其中所述第一引脚连接于所述第一半导体器件并与所述第一共同引脚相邻配置，所述第二引脚连接于所述第二半导体器件并与所述第二共同引脚相邻配置；于所述基板的同一边对称地引出一第三引脚及一第四引脚，其中所述第三引脚连接于所述第三半导体器件，所述第四引脚连接于所述第四半导体器件；于所述基板同一边的最外两侧对称地引出一第一电源引脚及一第二电源引脚，其中所述第一及第二电源引脚各自远离所述第一及第二引脚配置；以及于所述第二引脚及所述第四引脚之间引出一接地引脚。
在本发明一实施例中，前述方法还包含：于所述第一引脚与所述第一共同引脚之间引出一第一驱动引脚，其中所述第一引脚、所述第一共同引脚及所述第一辅助驱动引脚相邻地配置；于所述第二引脚与所述第二共同引脚之间引出一第二驱动引脚，其中所述第二引脚、所述第二共同引脚及所述第二辅助驱动引脚相邻地配置；于所述第三引脚与所述接地引脚之间引出一第三驱动引脚；于所述第四引脚与所述接地引脚之间引出一第四驱动引脚。
在本发明一实施例中，前述方法还包含：于所述基板上所述第三及第四半导体器件之间的相对中间位置设置一电容器。
根据本发明的技术内容，应用前述功率模块或制作功率模块的方法，不仅可以使功率模块中桥臂相对应的回路电感对称，从而使桥臂中半导体器件相对应的关断电压对称，进而使关断操作时产生的电压突波（spike）或尖峰减小，降低功率模块受到的电磁干扰，并减小对电路的影响，借此让功率模块100a发挥最优的性能。此外，更可以提升电源变换器的功率密度或者效率，且相较于现有技术具有更佳的热性能、电性能、经济性能、电磁兼容性能以及更高的可靠度。
本发明内容旨在提供本发明的简化摘要，以使阅读者对本发明具备基本的理解。此发明内容并非本发明的完整概述，且其用意并非在指出本发明实施例的重要（或关键）元件或界定本发明的范围。
附图说明
图1是依照本发明实施例绘示一种功率模块的电路方块示意图；
图2是依照本发明实施例绘示一种如图1所示功率模块的电路示意图；
图3是依照本发明实施例绘示一种半导体器件进行关断操作时其关断电压的波形示意图；
图4是依照本发明另一实施例绘示一种功率模块的电路示意图；
图5是依照本发明次一实施例绘示一种功率模块的电路示意图；
图6是依照本发明次一实施例绘示一种功率模块的电路示意图；
图7A是依照本发明第一实施例绘示一种功率模块的内部结构示意图；
图7B是依照本发明第二实施例绘示一种功率模块的内部结构示意图；
图7C是依照本发明第三实施例绘示一种功率模块的内部结构示意图；
图7D是依照本发明第四实施例绘示一种功率模块的内部结构示意图；
图8是依照本发明实施例绘示一种功率模块经封装后的剖面结构局部示意图；
图9是依照本发明实施例绘示一种隔离型DC/DC变换电路的示意图；
图10是依照本发明实施例绘示一种开关单元电路的示意图；
图11是依照本发明实施例绘示一种全桥功率模块的示意图；
图12是依照本发明实施例绘示一种非隔离型AC/DC单元的示意图；
图13是依照本发明实施例绘示一种变换单元的示意图；
图14是依照本发明另一实施例绘示一种变换单元的示意图；
图15是依照本发明次一实施例绘示一种变换单元的示意图；
图16A是依照本发明实施例绘示一种电源系统的示意图；
图16B是依照本发明实施例绘示一种电源系统的示意图；
图16C是依照本发明次一实施例绘示一种电源系统的示意图。
【主要元件符号说明】
100a、100b、100c、100d、700a、700b、700c、700d、1010：功率模块
110：桥式电路
112、710：第一桥臂
114、720：第二桥臂
410：电容桥臂
702：基板
802：半导体器件
804：焊线
806：封料
1000a、1000b、1000c：电源系统
1015：引脚
1020：电路板
1032、1034：散热通道
1042、1044：操作器件
1050：散热器件
1060：机壳
具体实施方式
下文是举实施例配合所附附图作详细说明，但所提供的实施例并非用以限制本发明所涵盖的范围，而结构运作的描述非用以限制其执行的顺序，任何由元件重新组合的结构，所产生具有均等功效的装置，皆为本发明所涵盖的范围。此外，附图仅以说明为目的，并未依照原尺寸作图。为使便于理解，下述说明中相同元件将以相同的符号标示来说明。
在全篇说明书与权利要求书所使用的用词（terms），除有特别注明外，通常具有每个用词使用在此领域中、在此揭露的内容中与特殊内容中的平常意义。某些用以描述本揭露的用词将于下或在此说明书的别处讨论，以提供本领域技术人员在有关本揭露的描述上额外的引导。
关于本文中所使用的“约”、“大约”或“大致”一般通常是指数值的误差或范围于百分之二十以内，较好地是于百分之十以内，而更佳地则是于百分之五以内。文中若无明确说明，其所提及的数值皆视作为近似值，例如可如“约”、“大约”或“大致”所表示的误差或范围，或其他近似值。
关于本文中所使用的“第一”、“第二”、…等，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本发明，其仅仅是为了区别以相同技术用语描述的元件或操作而已。
其次，在本文中所使用的用词“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
另外，关于本文中所使用的“耦接”或“连接”，均可指二或多个元件相互直接作实体或电性接触，或是相互间接作实体或电性接触，亦可指二或多个元件相互操作或动作。
图1是依照本发明实施例绘示一种功率模块的电路方块示意图。如图1所示，功率模块100a包含一桥式电路（如：全桥电路）110，其中桥式电路110包含一第一桥臂112以及一第二桥臂114。第一桥臂112具有端点N1、N2及VA，其中第一桥臂112包含两半导体器件Q1及Q4，且两半导体器件Q1及Q4电性连接于端点VA；具体而言，两半导体器件Q1及Q4可彼此串叠连接于端点VA。其次，第二桥臂114具有端点N3、N4及VB，其中第二桥臂114包含两半导体器件Q2及Q3，且两半导体器件Q2及Q3电性连接于端点VB；具体而言，两半导体器件Q2及Q3可彼此串叠连接于端点VB。此外，第一桥臂112与第二桥臂114并联相接于电压端VDC和接地端GND之间，且第一桥臂112与第二桥臂114的电路位置基本上彼此对称，以减少半导体器件Q1、Q2、Q3及Q4操作时所产生的电压突波（voltage spike），具体说明如下。
在一实施例中，半导体器件Q1、Q2、Q3及Q4中至少两者为有源器件（activedevice），或者半导体器件Q1、Q2、Q3及Q4均为有源器件；在另一实施例中，第一桥臂112中的半导体器件Q1及Q4为有源器件，或者第二桥臂114的中的半导体器件Q2及Q3为有源器件；在次一实施例中，第一桥臂112中的半导体器件Q1及Q4至少一者为有源器件，或者第二桥臂114中的半导体器件Q2及Q3至少一者为有源器件。实作上，前述有源器件可为金属氧化物半导体场效晶体管（MOSFET）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）、碳化硅（SiC）功率晶体管、氮化镓（GaN）功率晶体管、具串叠（cascade）结构的半导体器件或其它类型的有源器件。
图2是依照本发明实施例绘示一种如图1所示功率模块的电路示意图。如图2所示，前述半导体器件Q1、Q2、Q3及Q4之间更可存在电感（如图2所示的等效电感L2～L5、L7～L14）。在功率模块100a中，由于半导体器件Q1、Q2、Q3及Q4之间，或是器件与电源之间，主要是通过导体（例如：焊线(bondingwire)、铜导线、导线架(lead frame)或者电路板上的走线等）作相应的连接，因此导致电路中有许多寄生电感（如图2所示的等效电感L2～L5、L7～L14）存在。
其次，前述第一桥臂112或第二桥臂114可与一直流电源并联，亦即电压端VDC和接地端GND之间的电压为直流输入电压。通常在设计桥式电路模块的情形下，需要考虑对实际工作性能有影响的分布电感的作用。以第一桥臂112为例，第一桥臂112上的两个半导体器件Q1、Q4不能同时导通，否则会有直通的情形而造成电流过大致使器件烧毁，而且由于半导体器件Q1、Q4相互串联后与直流电源并联，因此在理想状况下，于半导体器件Q1、Q4中任一者关断后，其关断电压都会被另一器件协助钳位至直流电源，使得任一器件所产生的电压尖峰均不会超过直流电源，致使半导体器件Q1、Q4得以可靠地工作。
其次，前述寄生电感不仅使功率模块内同一桥臂中串联的两器件相互协助钳位的能力下降，从而于器件进行关断操作时产生电压突波（spike）或尖峰，不只影响功率模块的可靠性，更产生了许多电磁干扰，更有甚者，当寄生电感愈大时，器件进行关断操作时所产生的电压突波（或尖峰）就愈大。图3是依照本发明实施例绘示一种半导体器件进行关断操作时其关断电压的波形示意图。以半导体器件Q1（如：金属氧化物半导体场效晶体管）为例，当半导体器件Q1导通时，其晶体管两端的电压（即漏源极之间的电压）为零；当半导体器件Q1关断后，晶体管两端的电压从零上升至关断最高电压Vpeak后振荡降至其稳态值（即关断平台电压VMAX），其中VMAX通常为图2所示电压端VDC的电压，而从开始关断至稳态期间经过的高频振荡的幅值即为Vpeak与VMAX的差值。
依据前述，于本发明实施例中，第一桥臂112与第二桥臂114的电路位置基本上彼此对称，且第一桥臂112中半导体器件Q1、Q4的电路位置与第二桥臂114中半导体器件Q2、Q3的电路位置亦对称，如此一来，便可使两桥臂112、114相对应的回路电感对称，从而使两桥臂112、114中半导体器件相对应的关断电压也对称，进而使关断电压的尖峰也对称，降低功率模块100a受到的电磁干扰，并减小对电路的影响，借此让功率模块100a发挥最优的性能。举例而言，通常各桥臂中上下两个半导体器件的关断电压的高频振荡幅值差小于振荡幅值的20%便可以认为桥臂的布局对称，然而，幅值差值越小越好，例如可小于振荡幅值的10%。
其次，在另一实施例中，如图2所示，半导体器件Q1、Q2、Q3及Q4各自具有控制引脚（如：引脚G1、G2、G3、G4）以及驱动引脚（如：引脚S1、S2、S3、S4），其中前述控制引脚可用以与驱动引脚相互配合以接收驱动信号驱动相应的半导体器件导通，以决定各半导体器件的导通或关断。此外，下述不同实施例中的半导体器件Q1、Q2、Q3及Q4亦可依据实际需求选择性地配置有驱动引脚，故不以附图所示为限。
具体来说，当功率模块100a内的电路结构对称且分布参数减小时，其意味着相应半导体器件可以有更低的关断电压尖峰，使得开关速度可以进一步提高，且在降低开关损耗的同时又可以保证器件安全地工作。然而，以半导体器件Q1为例，由于寄生电感L3的存在，若功率模块100a的引脚中缺少引脚S1，则半导体器件Q1的驱动信号将通过引脚G1、VA得到，也就是说半导体器件Q1的驱动信号将等于引脚G1和VA间的电压VG1-VA与电感L3上电压的总和。由此可见，电感L3上的电压是对电压VG1-VA有抵消作用，也就是降低了半导体器件Q1的开关速度。因此，由于电感L3的存在，使得开关速度不能如预期地被提升，从而降低了在回路电感有效减小后实际能得到的益处。
为此，若前述半导体器件各自具有一控制引脚(G)及一驱动引脚(S)的话，则因驱动引脚(S)可独立用于半导体器件的驱动，故可使电感L3不再于开关过程中对开关速度产生影响，从而使得开关速度可进一步提升，且功率模块100a所得到的驱动信号亦可更加地单纯，不易受温度、速度、…等干扰，进而提升整体电路的可靠度。
图4是依照本发明另一实施例绘示一种功率模块的电路示意图。相较于图2所示的实施例，图4所示的功率模块100b还可包含电容桥臂410，其中电容桥臂410在电源端VDC和接地端GND之间并联相接于第一桥臂112和第二桥臂114，借此降低回路中寄生电感所产生的影响。
在一实施例中，电容桥臂410相对于第一桥臂112和相对于第二桥臂114的电路位置基本上对称，以减少第一桥臂112和第二桥臂114操作时所产生的电压突波之间的差异。
如图4所示，电容桥臂410可包括一电容器C1（如：退耦电容），其中电容器C1并联相接于第一桥臂112和第二桥臂114，并配置于相对第一桥臂112和第二桥臂114的中间电路位置，使得功率模块100b仍具有对称的电路结构，并可通过电容器C1降低回路中寄生电感所产生的影响。
其次，第一桥臂112与电容桥臂410形成一第一回路，第二桥臂114与电容桥臂410形成一第二回路，其中第一回路中的电感值（该电感值为第一回路中各电感值之和，包括电感L2～L5、L7、L14的电感值总合）及/或第二回路中的电感值（该电感值为第二回路中电感值之和，包括电感L8～L13的电感值总合）小于一第一预定值。第一预定值可因应用场合不同而适应性调整。以应用于3KW电源的600V功率模块为例，该第一预定值可为30nH，尤以20nH以下为优。
在一实施例中，第一桥臂112与第二桥臂114的电路位置基本上彼此对称，且第一桥臂112中半导体器件Q1、Q4的电路位置与第二桥臂114中半导体器件Q2、Q3的电路位置亦对称，因此前述第一回路与第二回路中的电感基本上可以相同。
在另一实施例中，前述第一回路与第二回路中的电感可以互不相同，但因第一桥臂112中半导体器件Q1、Q4的电路位置与第二桥臂114中半导体器件Q2、Q3的电路位置亦对称，故前述第一回路与第二回路中的电感差值可小于一第二预定值。第二预定值可因应用场合不同而适应性调整。以应用于3KW电源的600V功率模组为例，该第二预定值可为10nH，尤以5nH以下为优。此第二预定值可因导体实际的连接方式而有所不同。
图5是依照本发明次一实施例绘示一种功率模块的电路示意图。相较于图2所示的实施例，图5所示的功率模块100c还可包含两对称的电容桥臂，且此两电容桥臂可分别包括电容器C1、C2，其中两电容器C1、C2分别与第一桥臂（包括半导体器件Q1、Q4）和第二桥臂（包括半导体器件Q2、Q3）并联相接，并配合第一桥臂和第二桥臂配置于基本上对称的电路位置。具体来说，电容器C1在电源端VDC和接地端GND之间与半导体器件Q1、Q4并联，电容器C2在电源端VDC和接地端GND之间与半导体器件Q2、Q3并联，且两电容器C1、C2于电路结构中以对称的方式进行配置。该电容器C1配置于第一桥臂的外侧，该电容器C2配置第二桥臂的外侧，其中，电容器C1与第一桥臂的位置关系和电容器C2与第二桥臂的位置关系对称。为简化应用，两电容器C1、C2可置于功率模块内以求最大效能；两电容器C1、C2亦可设置于功率模块外部(如印刷电路板上)，就近与功率模块相应引脚连接。即电容器C1与一侧电源端引脚和接地端引脚就近连接，电容器C2与另一侧电源端引脚和接地端引脚就近连接。
图6是依照本发明次一实施例绘示一种功率模块的电路示意图。相较于图5所示的实施例，图6所示的功率模块100d还可包括另一电容桥臂，且此电容桥臂还可包含电容器C3，其中电容器C3并联相接于第一桥臂（包括半导体器件Q1、Q4）和第二桥臂（包括半导体器件Q2、Q3），并配置于第一桥臂和第二桥臂的中间电路位置，而电容器C1、C2则配置于基本上对称的电路位置，使得功率模块100d具有对称的电路结构。
前述实施例中的功率模块及/或其应用的桥式电路，均可依据实际需求而设置于一交流转直流（AC/DC）电路、一直流转交流（DC/AC）电路、一直流转直流（DC/DC）电路、一交流转交流（AC/AC）电路、一双向功率传递电路或是其它类似的功率变换电路中，在此不以前述为限。前述桥式电路可以应用于能量单向流动的电路中，也可以应用于能量双向传输的电路中，而且由于前述桥式电路中转换能量时的全部途径，均可配合有源半导体器件来进行操作，亦即在理想状态下（如使用内阻极低的MOSFET），可以实现极低的导通状态损耗以及极高的转换效率，因此其通常可被广泛地应用。
下列叙述关于本发明另一种实施方式的功率模块。图7A是依照本发明第一实施例绘示一种功率模块的内部结构示意图。如图7A所示，功率模块700a包含基板（如：陶瓷基板）702、共同引脚VA及VB、第一桥臂710以及第二桥臂720，其中第一桥臂710和第二桥臂720均配置于基板702上。第一桥臂710包含半导体器件Q1、Q4，且半导体器件Q1、Q4通过共同引脚VA彼此串联且相邻配置。第二桥臂720包含半导体器件Q2、Q3，且半导体器件Q2、Q3通过共同引脚VB彼此串联且相邻配置，使得第一桥臂710和第二桥臂720中的回路电感得以降低。
实作上，半导体器件Q1、Q2、Q3、Q4中每一者均可以一芯片形式制作而成，并且集成于功率模块700a内，通过焊线连接引脚或导线架。另外，以半导体器件Q3为例，对其进行电压尖峰量测的量测点可以是图7A所示的A、B两点（即引脚VB和GND的顶端）。
此外，共同引脚VA与VB对称地配置于基板702的一边，半导体器件Q1与半导体器件Q2对称地配置，而半导体器件Q4与半导体器件Q3分别配置于半导体器件Q1、Q2的一侧而彼此对称地配置。举例来说，如图7A所示，半导体器件Q4、Q3配置于对称的半导体器件Q1、Q2之间，并各自与半导体器件Q1、Q2相邻配置，且半导体器件Q4、Q3亦对称地配置。需说明的是，在此所述的“对称”，不仅指器件位置的对称，也可以指其相应走线（trace）的对称。
其次，在一实施例中，功率模块700a还可包含至少三组引脚，且该些组引脚与共同引脚VA、VB并排于基板702的同一边，其中前述引脚中具有相对较大耐压的两组引脚分别对称地配置于基板702同一边的最外两侧位置（例如：两电源引脚VDC对称地配置于最外两侧），而前述引脚中具有最小耐压的一组引脚配置于基板702同一边的中间位置（例如：包括接地引脚GND的一组引脚配置于中间）。此处，耐压指该组引脚与接地引脚GND之间的电压差。
在次一实施例中，功率模块700a可包含引脚G1、G2、G3、G4、两电源引脚VDC以及接地引脚GND，其中引脚G1、G2、G3、G4、VDC及GND均与共同引脚VA及VB配置于基板702的同一边。引脚G1、G2、G3、G4可分别连接于半导体器件Q1、Q2、Q3、Q4，并用以接收控制信号而决定半导体器件Q1、Q2、Q3、Q4各自的导通和关断，其中引脚G1与G2对称地配置，引脚G3与G4对称地配置，且引脚G1、G2分别与共同引脚VA、VB相邻配置，使得引脚G1和VA成为一组具有相近耐压的引脚，引脚G2和VB成为一组具有相近耐压的引脚，而此两组引脚彼此对称且其中的引脚也彼此对称。
另外，两电源引脚VDC相对于引脚G1、G2分别对称地配置于基板702同一边的最外两侧位置，且各自远离引脚G1、G2配置于基板702的同一边。其次，接地引脚GND相邻地配置于引脚G3、G4之间，使得引脚G3、G4和GND三者成为一组位于基板702同一边的中间位置且具有相近耐压的引脚。
在其它实施例中，功率模块700a也可仅包含单一电源引脚VDC，且此单一电源引脚VDC相对于引脚G1、G2配置于基板702同一边的最外侧位置，且远离引脚G1、G2配置于基板702的同一边。
此外，在不同的实施例中，功率模块700a还可包含一热敏电阻器件（如：具负温度系数的电阻器NTC）以及至少一温度信号引脚（如：温度信号引脚NTC1、NTC2）（如图7A所示），其中电阻器NTC集成于基板702上而用于反映温度变化，温度信号引脚NTC1、NTC2连接电阻器NTC，以供自电阻器NTC取得反映功率模块700a内部温度的信号。其次，温度信号引脚NTC1、NTC2可相邻地配置于引脚G3、G4之间，使得温度信号引脚NTC1、NTC2与引脚G3、G4和GND成为一组具有相近耐压的引脚。实作上，前述热敏电阻器件可为一封装器件封装于功率模块700a内，亦可为一表面贴装器件贴附于功率模块700a。
具体来说，为了更简便地进行功率模块700a内部的热管理，反映温度变化的电阻器NTC可集成于功率模块700a内，并且相应的温度信号引脚NTC1、NTC2自功率模块700a引出，如此一来，便可通过温度信号引脚NTC1、NTC2采集反映温度变化的信号，进而得知功率模块700a内部的温度。
在另一实施例中，前述温度信号引脚其中一者（如：引脚NTC2）可以同时作为接地引脚GND；换言之，引脚NTC2和GND可以同一引脚来实现。实作上，由于采集前述电阻器NTC的操作相对于功率模块内器件的开关速度来说是非常缓慢的，且温度信号近似于直流信号，因此在温度信号引脚与接地引脚GND共用时，只需在该信号应用端（通常为与温度信号引脚连接的数位信号处理器的A/D输入端，或者比较器的输入端）加电容，如此即可消除共用引脚带来的功率高频噪音的影响，不仅节约了空间，又不影响操作。
图7B是依照本发明第二实施例绘示一种功率模块的内部结构示意图。相较于图7A而言，图7B所示的功率模块700b还包含一电容器Cin，其中电容器Cin配置于半导体器件Q3和Q4之间的相对中间位置，且其连接方式和作用类似图4所示的电容器C1。其中，相对中间位置指在中间位置附近的区域范围内，即电容器Cin与半导体器件Q3间的距离以及电容器Cin与半导体器件Q4间的距离其差异在一定范围之内，最优的情况为两距离的差异值为0。
举例来说，如图7B所示，电容器Cin是配置于半导体器件Q3和Q4之间偏上方的中间位置，使得功率模块700b具有对称的结构。需说明的是，电容器Cin的位置并不以图7B所示为限，本领域所属技术人员亦可依据实际需求将电容器Cin配置于功率模块700b内任意的中间位置。
图7C是依照本发明第三实施例绘示一种功率模块的内部结构示意图。相较于图7A而言，图7C所示的功率模块700c还包含驱动引脚S1、S2、S3、S4，其中驱动引脚S1、S2、S3、S4分别连接于半导体器件Q1、Q2、Q3、Q4，并各自用以与引脚G1、G2、G3、G4相互配合以接收驱动信号驱动相应的半导体器件导通，以决定各半导体器件的导通或关断。其次，驱动引脚S1、S2对称地配置，驱动引脚S3、S4对称地配置，且驱动引脚S1相邻地配置于引脚G1与共同引脚VA之间，驱动引脚S2相邻地配置于引脚G2与共同引脚VB之间，驱动引脚S3相邻地配置于引脚G3与接地引脚GND之间，驱动引脚S4相邻地配置于引脚G4与接地引脚GND之间，使得引脚G1、S1和VA成为一组具有相近耐压的引脚，引脚G2、S2和VB成为一组具有相近耐压的引脚，引脚G3、S3、GND成为一组具有相近耐压的引脚，引脚S4、G4成为一组具有相近耐压的引脚。实作上，前述各组引脚间的耐压比较低，通常可小于50V，甚至小于30V。
另一方面，由于引脚G3、S3、GND、S4、G4之间的耐压比较低，可以相邻放置形成一组具有相近耐压的引脚，如此一来，便能更有效地利用空间，减少功率模块长度，使后续尺寸的设计更加便利。
此外，在其他实施例中，功率模块700c同样可包括类似前述的热敏电阻器件（如：具负温度系数的电阻器NTC）以及至少一温度信号引脚（如：温度信号引脚NTC1、NTC2），以供自电阻器NTC取得反映功率模块700c内部温度的信号，其中温度信号引脚NTC1、NTC2可与前述引脚G3、S3、GND、S4、G4相邻配置，使得温度信号引脚NTC1、NTC2与引脚G3、S3、GND、S4、G4成为一组具有相近耐压的引脚。
图7D是依照本发明第四实施例绘示一种功率模块的内部结构示意图。相较于图7C而言，图7D所示的功率模块700d还包含电容器Cin，其中电容器Cin配置于半导体器件Q3和Q4之间的相对中间位置，且其连接方式和作用类似图4所示的电容器C1。类似地，电容器Cin的位置并不以图7D所示为限，本领域所属技术人员亦可依据实际需求将电容器Cin配置于功率模块700d内任意的中间位置。
由上述实施例可知，前述配置方式主要是将所有的输出引脚配置于模块的一侧，且相互间耐压较低的引脚相邻地配置，形成引脚组合。此外，引脚间距（即两个引脚可与用户板焊盘直接接触部分间的最小距离）按引脚间的耐压需求定义，使引脚以不规则的间距排列，亦即耐压高的引脚间距设计得较大，耐压低的引脚间距设计得较小，从而尽可能地利用空间，以有效使用空间；换言之，无需再增加更多制作成本来实现小的回路电感和小的尺寸。实作上，两引脚间的间距通常主要由安装的方式和布局（Layout）来决定，耐压在200V以下，其间距约略在0.8～3mm之间，耐压在200～600V之间，其间距约略在2～5mm之间；而耐压在600～1200V间的，其间距约略在4～10mm之间。
其次，依据上述实施例，将相对耐压较低的引脚就近放置，不仅可以减小回路电感，而且上述排列的方式可使得退耦电容的位置可以很容易地配置，进而可简易地实现寄生电感对称的分布，从而降低电磁干扰，减小对电路的影响，并发挥出功率模块最优的性能。
图8是依照本发明实施例绘示一种功率模块经封装后的剖面结构局部示意图。如图8所示，半导体器件802可以是前述半导体器件Q1、Q2、Q3、Q4中任一者，其通过焊线804与其它器件连接，半导体器件Q1、Q2、Q3、Q4以及其上的焊线（如：焊线804）均包覆于一封料（molding material）806中，且此封料的热导系数大于1W/(m．K)，而封料806包覆器件后构成为封装体的主要外观。
在一实施例中，半导体器件802（即前述半导体器件Q1、Q2、Q3、Q4中任一者）上方的封料806的厚度d1小于2毫米（mm）。在另一实施例中，半导体器件802上连接的焊线804顶端上方的封料806的厚度d2小于0.5毫米。需说明的是，厚度d1和d2的数值不以前述为限，本领域所属技术人员可依据实际需求选择并调整厚度d1和d2的数值。
前述各实施例中的功率模块可应用于一电源变换器，且前述电源变换器的功率密度及最高效率可分别大于25w/inch3且高于95%，或者前述电源变换器的功率密度可大于30w/inch3，或者前述的电源变换器的最高效率可高于96%。
在本发明一实施例中，所述功率模块是应用于一电源变换器，所述电源变换器的功率密度及最高效率分别大于30W/inch3且高于96%，或者所述电源变换器的功率密度大于35W/inch3，或者所述的电源变换器的最高效率高于97%。
本发明可以有效降低回路电感，使得电路的开关损耗得以有效降低，更适合于提升工作频率，如所述电源变换器的频率提高至50kHz以上，也可以提高至100kHz以上，甚至提高至200kHz以上，以使得在保证高效率的前提下，实现更高的功率密度。
前述各实施例的功率模块及其中的桥式电路（如全桥电路）可应用于隔离型DC/DC变换单元，图9是依照本发明实施例绘示一种隔离型DC/DC变换电路的示意图。如图9所示，全桥电路FB1可以通过高频工作将直流电压VDC变换为高频交流信号Vphase1，接着经由电感Lr、电容Cr及变压器T1转换成高频交流信号Vphase2。其次，整流器（如全桥电路FB2）则将信号Vphase2整流成另一直流电压后通过滤波电感Lo于电容Co的两端输出。
根据不同的设计需求，全桥电路FB1可以工作在脉冲宽度调变（PWM）模式（以移相全桥PSFB为典型的电路，要求Lr较小且Lo较大），也可以工作在谐振频率调变模式（PFM）（以LLC为典型的电路，要求Lr较大且Lo接近于零，Lr和Cr形成谐振电路中的谐振槽）。其次，全桥电路FB2则作为整流器，其中的开关器件工作在同步整流模式下。
实作上，经由使用优化的全桥电路，便可以实现高性能的DC/DC变换电路，而通过结合本发明实施例的功率模块，在使用全桥电路FB1或者同时使用全桥电路FB1和FB2后，便可良好地实现高效率电能转换，在PWM模式下可以达成97%～98%效率的DC/DC变换效率，而在PFM模式下甚至可以达成98%～99%的DC/DC变换效率，也可同时实现高功率密度。
另一方面，于本发明实施例应用于隔离型AC/DC电源变换电路（即前级加功率因数校正(PFC)电路）的情形下，亦可以使变换电路的功率密度大于25w/inch3，甚至大于30w/inch3，更甚至大于40w/inch3，而其最高效率则可高于96%，甚至达到98%。
如图9所示，当全桥电路中的器件Q1～Q4均为开关器件时，其操作可以实现能量双向流动，以适用于某些需要能量双向流动，且同时需要高压隔离的情形（如：汽车内的高低压电池能量相互转换变换器）。此外，由于能量双向流动，因此与开关器件并联的二极管需要具备优良的反向恢复特性，故类似体二极管（Body Diode）具备优良性能的新器件（如碳化硅(SiC)器件或晶体管，或者氮化镓(GaN)器件或晶体管）亦可应用于其中，使其具备优异的开关特性，同时类似体二极管具备良好反向恢复的特性。
前述SiC器件或者GaN器件通常有常通和常闭两种类型。当常闭型器件使用时，因为其控制特性类似于传统硅材料制成的器件，故可以直接在功率模块中取代开关器件。另一方面，由于常通型器件不易直接使用，因此通常需要以串叠（Cascade）结构来实现。图10是依照本发明实施例绘示一种开关单元电路的示意图。如图10所示，一个常通型器件串联一个低压常闭型器件而形成一个开关单元电路，使得此开关单元电路可以保留新器件的优点，又可以实现类似于常闭型器件的控制能力。
图11是依照本发明实施例绘示一种全桥功率模块的示意图。如图11所示，在此全桥功率模块中，如图10所示的开关单元电路是用来作为各桥臂上的各个开关器件。
图12是依照本发明实施例绘示一种非隔离型AC/DC单元的示意图。如图12所示，在全桥电路应用于非隔离型AC/DC单元（如功率因数校正(PFC)单元）的情形下，全桥电路通过电感L1及电容C2组成的滤波器与交流输入电压Vac相连接，并在电容C1上产生直流输出电压，其中一个桥臂（如器件Q2、Q3）在高频状态下工作，另一个桥臂（如器件Q1、Q4）则在与输入相同的低频状态下工作。于操作上，交流输入信号Vac会经由电感L1传送至全桥电路，接着在高频状态下工作的桥臂进行切换操作，以产生相应的高频交流输出Vphase，然后再经由全桥电路本身将高频能量整流成直流输出Vdc，以完成电能转换的过程，其中处于该工作模式的PFC单元可以称为图腾柱PFC（Totem Pole PFC），且该变换单元可以实现极高的效率（如：变换效率大于98%，甚至大于99%），而且因为在低频状态下工作的桥臂的存在，可以保证电压Vdc侧相对于电压Vac侧的电位没有强烈的高频跳变，从而可具备较低的共模电磁干扰。
再者，由于由于图腾柱PFC的其中两颗器件（如器件Q2、Q3）需要高频双向工作，而SiC器件或者GaN等功率器件的反向特性类似于一个高性能的二极管，因此其非常适合用于图腾柱PFC。为此，于本发明实施例中的功率模块内，可以SiC器件或者GaN等功率器件来实现图腾柱PFC的器件（如器件Q2、Q3），如此即可兼得本发明实施例中的所有优点，并得以进一步实现具有极高性能的图腾柱PFC。
此外，也可以将器件Q2、Q3替换成如图10所示的器件，借以使整体电路得到更好的性能。图13是依照本发明实施例绘示一种变换单元的示意图，其中器件Q2、Q3是以图10所示的器件来实现，借以使整体电路得到更好的性能。
图14是依照本发明另一实施例绘示一种变换单元的示意图，其中此变换单元同样可以实现交流变换直流或者直流变换交流的功能，且器件Q1、Q4是以二极管来实现，借以使电路更加简单、经济，并可以实现更高的性价比。
图15是依照本发明次一实施例绘示一种变换单元的示意图，其中此变换单元同样可以实现交流变换直流的功能，且器件Q1、Q2二极管是以二极管来实现，借以使电路更加简单、经济，并可以实现更高的性价比。
下列依据本发明另一种实施方式揭示一种电源系统。图16A是依照本发明实施例绘示一种电源系统的示意图。如图16A所示，电源系统1000a包含功率模块1010以及电路板1020，其中功率模块1010可以是前述任一实施例中所述的功率模块，且功率模块1010直立配置于电路板1020上。
在一实施例中，功率模块1010包括复数个引脚（例如：图16A所示的引脚1015），其中前述引脚可以是前述任一实施例中所述的引脚，并对称地排列，且从功率模块1010的下方伸出而直立配置于电路板1020上。
其次，在本实施例中，功率模块1010的两侧更可分别与操作器件1042、1044之间具有散热通道1032、1034，如此一来，便可以最大程度提升功率模块1010的散热能力，以降低对风流量的需求，减低能耗和噪音污染。其中操作器件1042可为电容性元件，例如电解电容或其他种类电容，操作器件1044可为磁性元件，例如电感或变压器等。实作上，由于功率模块1010直立配置于电路板1020上，且其他器件也可与功率模块1010一样安装于电路板1020的表面，故可以最大程度充分地利用空间、风流，同时也便于制作和维修。
再者，电源系统1000a还可包含一散热器件1050，其中散热器件1050可以与功率模块1010集成在一起，或是附设于功率模块1010的一侧。
另外，电源系统1000a还可包含一机壳1060，其中功率模块1010、电路板1020、散热器件1050及操作器件1042、1044均容置于机壳1050内。
图16B是依照本发明另一实施例绘示一种电源系统的示意图。相较于图16A而言，在本实施例的电源系统1000b中，功率模块1010、电路板1020及操作器件1044容置于机壳1060内，且功率模块1010的一侧与操作器件1044之间具有散热通道1034，功率模块1010的相对另一侧贴附于机壳1060；换言之，本实施例的电源系统1000b中仅存在单一散热通道。举例来说，功率模块1010所产生的热除了通过本身的塑封料散热，更主要从机壳1060的内侧和外侧散出。
图16C是依照本发明次一实施例绘示一种电源系统的示意图。相较于图16B而言，在本实施例的电源系统1000c中，功率模块1010的引脚1015对称地排列且从功率模块1010的一侧伸出而连接于电路板1020，且功率模块1010与操作器件1044配置于电路板1020的相对两侧，功率模块1010是相对于电路板1020平放配置。另外，功率模块1010的一侧同样可贴附于机壳1060，使得功率模块1010所产生的热可从机壳1060的内侧和外侧散出。
如此一来，即便电源系统的宽度较窄，也可以使功率模块具较佳散热能力的一面直接安装于外壳上，同样可确保功率模块的双面散热能力，且这样的设计也可以应用于无风流的情形下，仅利用外壳来进行散热。
下列依据本发明次一种实施方式揭示一种制作功率模块的方法。此方法可应用于制作如前述任一实施例中所述的功率模块，但不以其为限。为了清楚、方便说明起见，下述制作功率模块的方法是配合前述图7A～图7D所示的实施例来作说明。
如图7A所示，于基板702上对称地设置半导体器件Q1、Q2，并于基板702上对称地设置半导体器件Q3、Q4，而且于基板702的一边对称地引出共同引脚VA及VB，其中半导体器件Q1、Q4通过共同引脚VA彼此连接且相邻配置，半导体器件Q2、Q3通过共同引脚VB彼此连接且相邻配置，如此便可使得半导体器件Q1、Q4形成的第一桥臂710以及半导体器件Q2、Q3形成的第二桥臂720中的回路电感得以降低。
其次，在一实施例中，前述方法可还包含于基板702同一边的最外两侧对称地引出具有相对较大耐压的两组引脚（例如：最外两侧的电源引脚VDC），并且于基板702同一边的中间引出具有最小耐压的一组引脚（例如：包括接地引脚GND的一组引脚）。
在次一实施例中，前述方法可还包含下述步骤：于基板702的同一边对称地引出引脚G1及G2，其中引脚G1连接于半导体器件Q1并与共同引脚VA相邻配置，引脚G2连接于半导体器件Q2并与共同引脚VB相邻配置；于基板702的同一边对称地引出引脚G3及G4，其中引脚G3连接于半导体器件Q3，引脚G4连接于半导体器件Q4；于基板702同一边的最外两侧对称地引出两电源引脚VDC，其中两电源引脚VDC各自远离所述第一及第二引脚配置；以及于引脚G3及G4之间引出接地引脚GND。
此外，如图7C所示，前述方法可还包含下述步骤：于引脚G1与共同引脚VA之间引出驱动引脚S1，其中引脚G1、VA及S1相邻地配置；于引脚G2与共同引脚VB之间引出驱动引脚S2，其中引脚G2、VB及S2相邻地配置；于引脚G3与接地引脚GND之间引出驱动引脚S3；以及于引脚G4与接地引脚GND之间引出驱动引脚S4。
另外，如图7B所示，依据前述的实施例，前述方法可还包含于基板702上半导体器件Q3、Q4之间的相对中间位置设置电容器Cin。
前述所提及的步骤，除特别叙明其顺序者外，均可依实际需要调整其前后顺序，甚至可同时或部分同时执行，前述仅为一实施例，并非用以限定本发明。
上述本发明的实施例可知，应用前述功率模块或制作功率模块的方法，不仅可以使功率模块中桥臂相对应的回路电感对称，从而使桥臂中半导体器件相对应的关断电压对称，进而使关断操作时产生的电压突波（spike）或尖峰减小，降低功率模块受到的电磁干扰，并减小对电路的影响，借此让功率模块100a发挥最优的性能。此外，更可以提升电源变换器的功率密度或者效率，且相较于现有技术具有更佳的热性能、电性能、经济性能、电磁屏蔽性能以及更高的可靠度。
虽然本发明已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域具通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (37)

1.一种功率模块，其特征在于，包含：
一桥式电路，包含：
一第一桥臂，具有一第一端点、一第二端点及一第三端点，其中所述第一桥臂包含一第一半导体器件及一第二半导体器件，所述第一半导体器件与所述第二半导体器件电性连接于所述第一桥臂的所述第三端点；以及
一第二桥臂，具有一第一端点、一第二端点及一第三端点，其中所述第二桥臂包含一第三半导体器件及一第四半导体器件，所述第三半导体器件与所述第四半导体器件电性连接于所述第二桥臂的所述第三端点；以及
至少一电容桥臂，并联相接于所述第一桥臂和所述第二桥臂，所述电容桥臂包括一第一电容桥臂，其中所述第一电容桥臂包括一第一电容器，所述第一电容器并联相接于所述第一桥臂和所述第二桥臂，并配置于相对所述第一桥臂和所述第二桥臂的中间电路位置；
其中所述第一桥臂与所述第二桥臂并联相接，且所述第一桥臂与所述第二桥臂的电路位置基本上彼此对称，以减少所述第一、第二、第三及第四半导体器件操作时所产生的电压突波。
2.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述电容桥臂相对于所述第一桥臂和相对于所述第二桥臂的电路位置基本上对称，以减少所述第一桥臂和所述第二桥臂操作时所产生的电压突波之间的差异。
3.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述电容桥臂还包括一第二电容桥臂和一第三电容桥臂，其中所述第二电容桥臂包括一第二电容器，所述第三电容桥臂包括一第三电容器，所述第一、第二及第三电容器并联相接于所述第一桥臂和所述第二桥臂，所述第一电容器配置于相对所述第一桥臂和所述第二桥臂的中间电路位置，所述第二及第三电容器配合所述第一桥臂和所述第二桥臂配置于基本上对称的电路位置。
4.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述第一桥臂与所述电容桥臂形成一第一回路，所述第二桥臂与所述电容桥臂形成一第二回路，且所述第一回路及/或所述第二回路中的电感值小于一第一预定值。
5.根据权利要求4所述的功率模块，其特征在于，所述第一回路与所述第二回路中的电感差值小于一第二预定值。
6.根据权利要求4所述的功率模块，其特征在于，所述第一回路与所述第二回路中的电感基本上相同。
7.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述第一、第二、第三及第四半导体器件之间存在电感。
8.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述第一、第二、第三及第四半导体器件中每一者均具有一控制引脚以及一驱动引脚，所述控制引脚及所述驱动引脚相互配合以驱动相应半导体器件导通。
9.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述第一、第二、第三及第四半导体器件中至少两者为有源器件。
10.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述第一、第二、第三及第四半导体器件均为有源器件。
11.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述第一桥臂中的所述第一及第二半导体器件为有源器件。
12.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述第一桥臂中的所述第一及第二半导体器件中至少一者为有源器件，所述第二桥臂中的所述第三及第四半导体器件中至少一者为有源器件。
13.根据权利要求9至12中任一者所述的功率模块，其特征在于，所述有源器件为金属氧化物半导体场效晶体管、绝缘栅双极型晶体管、碳化硅功率晶体管或氮化镓功率晶体管。
14.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述桥式电路设置于一交流转直流电路、一直流转交流电路、一直流转直流电路、一交流转交流电路或是一双向功率传递电路中。
15.一种功率模块，其特征在于，包含：
一第一共同引脚；
一第二共同引脚，与所述第一共同引脚对称地配置于一基板的一边；
一第一桥臂，配置于所述基板上，并包含一第一半导体器件及一第二半导体器件，其中所述第一半导体器件与所述第二半导体器件通过所述第一共同引脚彼此连接且相邻配置；以及
一第二桥臂，配置于所述基板上，并包含一第三半导体器件及一第四半导体器件，其中所述第三半导体器件与所述第四半导体器件通过所述第二共同引脚彼此连接且相邻配置；
一电容器，配置于所述第二及第四半导体器件之间的相对中间位置；
其中所述第一及第三半导体器件对称地配置，所述第二及第四半导体器件分别配置于所述第一及第三半导体器件的一侧而彼此对称地配置。
16.根据权利要求15所述的功率模块，其特征在于，还包含：
至少三组引脚，并排于所述基板的同一边，其中所述引脚中具有相对较大耐压的两组引脚分别对称地配置于所述基板同一边的最外两侧位置，所述引脚中具有最小耐压的一组引脚配置于所述基板同一边的中间位置。
17.根据权利要求15所述的功率模块，其特征在于，还包含：
一第一引脚，连接于所述第一半导体器件，其中所述第一引脚与所述第一共同引脚相邻配置；
一第二引脚，连接于所述第二半导体器件；
一第三引脚，连接于所述第三半导体器件，并与所述第一引脚对称地配置，其中所述第三引脚与所述第二共同引脚相邻配置；
一第四引脚，连接于所述第四半导体器件，并与所述第二引脚对称地配置；
一第一电源引脚及一第二电源引脚中至少一者，相对所述第一及第三引脚分别对称地配置于所述基板同一边的最外侧，且远离所述第一及第三引脚配置；以及
一接地引脚，配置于所述第二引脚及所述第四引脚之间。
18.根据权利要求17所述的功率模块，其特征在于，还包含：
一第一驱动引脚，连接于所述第一半导体器件，并相邻地配置于所述第一引脚与所述第一共同引脚之间；
一第二驱动引脚，连接于所述第二半导体器件，并相邻地配置于所述第二引脚与所述接地引脚之间；
一第三驱动引脚，连接于所述第三半导体器件，并相邻地配置于所述第三引脚与所述第二共同引脚之间；
一第四驱动引脚，连接于所述第四半导体器件，并相邻地配置于所述第四引脚与所述接地引脚之间。
19.根据权利要求15至18中任一者所述的功率模块，其特征在于，还包含：
一热敏电阻器件，集成于所述基板上；以及
至少一温度信号引脚，连接所述热敏电阻器件。
20.根据权利要求19所述的功率模块，其特征在于，所述温度信号引脚之一同时作为一接地引脚。
21.根据权利要求15所述的功率模块，其特征在于，所述第一、第二、第三及第四半导体器件包覆于一封料中，且此封料的热导系数大于1W/(m.K)。
22.根据权利要求21所述的功率模块，其特征在于，所述第一、第二、第三及第四半导体器件中每一者上方的所述封料的厚度小于2毫米。
23.根据权利要求21所述的功率模块，其特征在于，所述第一、第二、第三及第四半导体器件中每一者连接焊线，且所述焊线顶端上方的所述封料的厚度小于0.5毫米。
24.根据权利要求15所述的功率模块，其特征在于，所述第一、第二、第三及第四半导体器件中每一者均以一芯片形式制作而成。
25.根据权利要求15所述的功率模块，其特征在于，所述功率模块是应用于一电源变换器，所述电源变换器的功率密度及最高效率分别大于25W/inch3且高于95％，或者所述电源变换器的功率密度大于30W/inch3，或者所述电源变换器的最高效率高于96％。
26.根据权利要求25所述的功率模块，其特征在于，所述电源变换器的最高工作频率大于50kHz。
27.根据权利要求26所述的功率模块，其特征在于，所述电源变换器的最高工作频率大于100kHz。
28.根据权利要求27所述的功率模块，其特征在于，所述电源变换器的最高工作频率大于200kHz。
29.一种电源系统，其特征在于，包含：
一功率模块，包含：
一第一桥臂，包含一第一半导体器件及一第二半导体器件，其中所述第一半导体器件与所述第二半导体器件连接且相邻配置；
一第二桥臂，包含一第三半导体器件及一第四半导体器件，其中所述第三半导体器件与所述第四半导体器件连接且相邻配置；以及
至少一电容桥臂，并联相接于所述第一桥臂和所述第二桥臂，所述电容桥臂包括一电容器，所述电容器并联相接于所述第一桥臂和所述第二桥臂，并配置于相对所述第一桥臂和所述第二桥臂的中间电路位置；
其中所述第一及第三半导体器件对称地配置，所述第二及第四半导体器件位于所述第一及第三半导体器件之间而对称地配置；以及
一电路板，所述功率模块直立配置于所述电路板上或者相对于所述电路板平放配置。
30.根据权利要求29所述的电源系统，其特征在于，所述功率模块包括复数个引脚，所述引脚对称地排列且从所述功率模块的一侧伸出而连接于所述电路板。
31.根据权利要求29所述的电源系统，其特征在于，所述功率模块的至少一侧与一操作器件之间具有一散热通道。
32.根据权利要求29所述的电源系统，其特征在于，还包含：
一机壳，其中所述功率模块及所述电路板容置于所述机壳内，所述功率模块的一侧与一操作器件之间具有一散热通道，所述功率模块的相对另一侧贴附于所述机壳。
33.根据权利要求29所述的电源系统，其特征在于，还包含：
一散热器件，集成或附设于所述功率模块。
34.一种制作功率模块的方法，其特征在于，包含：
于一基板上设置一第一半导体器件、一第二半导体器件、一第三半导体器件及一第四半导体器件，其中所述第一及第三半导体器件是对称地设置，所述第二及第四半导体器件位于所述第一及第三半导体器件之间而对称地配置；以及
于所述基板上且在所述第二及第四半导体器件之间的相对中间位置设置一电容器，所述电容器的一端连接所述第一及第三半导体器件，所述电容器的另一端连接所述第二及第四半导体器件；以及
于所述基板的一边对称地引出一第一共同引脚及一第二共同引脚，其中所述第一半导体器件与所述第二半导体器件通过所述第一共同引脚彼此连接且相邻配置，所述第三半导体器件与所述第四半导体器件通过所述第二共同引脚彼此连接且相邻配置。
35.根据权利要求34所述的制作功率模块的方法，其特征在于，还包含：
于所述基板同一边的最外两侧对称地引出具有相对较大耐压的两组引脚；以及
于所述基板同一边的中间引出具有最小耐压的一组引脚。
36.根据权利要求34所述的制作功率模块的方法，其特征在于，还包含：
于所述基板的同一边引出一第一引脚、一第二引脚、一第三引脚及一第四引脚，其中所述第一引脚连接于所述第一半导体器件并与所述第一共同引脚相邻配置，所述第二引脚连接于所述第二半导体器件，所述第三引脚连接于所述第三半导体器件并与所述第二共同引脚相邻配置，所述第四引脚连接于所述第四半导体器件，所述第一及第三引脚对称地引出，所述第二及第四引脚对称地引出；
于所述基板同一边的最外两侧对称地引出一第一电源引脚及一第二电源引脚，其中所述第一及第二电源引脚各自远离所述第一及第三引脚配置；以及
于所述第二引脚及所述第四引脚之间引出一接地引脚。
37.根据权利要求36所述的制作功率模块的方法，其特征在于，还包含：
于所述第一引脚与所述第一共同引脚之间引出一第一驱动引脚，其中所述第一引脚、所述第一共同引脚及所述第一驱动引脚相邻地配置；
于所述第二引脚与所述接地引脚之间引出一第二驱动引脚；
于所述第三引脚与所述第二共同引脚之间引出一第三驱动引脚，其中所述第三引脚、所述第二共同引脚及所述第三驱动引脚相邻地配置；
于所述第四引脚与所述接地引脚之间引出一第四驱动引脚。
CN201210509103.1A 2010-07-15 2012-12-03 电源系统及其中的功率模块以及制作功率模块的方法 Active CN103855914B (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210509103.1A CN103855914B (zh) 2012-12-03 2012-12-03 电源系统及其中的功率模块以及制作功率模块的方法
US13/845,118 US9287765B2 (en) 2010-07-15 2013-03-18 Power system, power module therein and method for fabricating power module
TW102109962A TWI540819B (zh) 2012-12-03 2013-03-21 電源系統及其中的功率模塊以及製作功率模塊的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210509103.1A CN103855914B (zh) 2012-12-03 2012-12-03 电源系统及其中的功率模块以及制作功率模块的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103855914A CN103855914A (zh) 2014-06-11
CN103855914B true CN103855914B (zh) 2017-04-05

Family

ID=50863221

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210509103.1A Active CN103855914B (zh) 2010-07-15 2012-12-03 电源系统及其中的功率模块以及制作功率模块的方法

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN103855914B (zh)
TW (1) TWI540819B (zh)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI568164B (zh) * 2014-09-30 2017-01-21 萬國半導體股份有限公司 單獨封裝同步整流器
CN106160480B (zh) * 2015-04-03 2019-07-05 台达电子工业股份有限公司 功率变换器装置
WO2016194033A1 (ja) * 2015-05-29 2016-12-08 新電元工業株式会社 半導体装置およびその製造方法
US10056319B2 (en) 2016-04-29 2018-08-21 Delta Electronics, Inc. Power module package having patterned insulation metal substrate
CN107342275A (zh) * 2016-04-29 2017-11-10 台达电子工业股份有限公司 基板、功率模块封装及图案化的绝缘金属基板的制造方法
TWI613881B (zh) * 2016-07-19 2018-02-01 Sea Sonic Electronics Co Ltd 圖騰柱功率因數校正電路
CN106160709B (zh) * 2016-07-29 2019-08-13 昂宝电子（上海）有限公司 减少功率变换系统中的开关损耗的系统和方法
CN108347166B (zh) * 2017-01-24 2019-11-05 台达电子企业管理（上海）有限公司 电源模块串联系统
CN107742985A (zh) * 2017-10-26 2018-02-27 广东美的厨房电器制造有限公司 用于在pcb板上形成全桥电路的布局方法及结构
CN109451628A (zh) * 2018-12-24 2019-03-08 无锡优电科技有限公司 基于GaN器件的单级隔离型LED驱动电源
CN110233565A (zh) * 2019-07-05 2019-09-13 广东美的制冷设备有限公司 驱动控制电路和家电设备
CN110380604B (zh) * 2019-08-12 2020-12-01 无锡派微科技有限公司 新能源发电系统用高压宽输入范围GaN电源模块
CN113067472B (zh) * 2021-03-16 2022-03-29 苏州悉智科技有限公司 功率半导体封装结构
WO2022193255A1 (en) * 2021-03-18 2022-09-22 Huawei Technologies Co., Ltd. High-symmetrical semiconductor arrangement

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN85104913B (zh) * 1985-06-27 1988-10-12 安东·皮勒合资有限公司 一个用于高速开关装置的半导体模件
US20020024134A1 (en) * 2000-08-28 2002-02-28 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor device
US7375984B2 (en) * 2006-06-16 2008-05-20 Astec Custom Power (Hk) Ltd. Zero voltage zero current switching converter
JP4720756B2 (ja) * 2007-02-22 2011-07-13 トヨタ自動車株式会社 半導体電力変換装置およびその製造方法
US8462529B2 (en) * 2007-07-30 2013-06-11 GM Global Technology Operations LLC Power converter assembly with symmetrical layout of power modules
JP2009278772A (ja) * 2008-05-14 2009-11-26 Toyota Industries Corp インバータモジュール
JP4708459B2 (ja) * 2008-07-29 2011-06-22 日立オートモティブシステムズ株式会社 電力変換装置

Also Published As

Publication number Publication date
TW201424230A (zh) 2014-06-16
TWI540819B (zh) 2016-07-01
CN103855914A (zh) 2014-06-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103855914B (zh) 电源系统及其中的功率模块以及制作功率模块的方法
US20200244164A1 (en) High speed, efficient sic power module
US10116201B2 (en) High power density inverter (I)
CN105449987B (zh) 电源装置
CN104716128B (zh) 功率模块、电源变换器以及功率模块的制造方法
CN105075405B (zh) 多层半导体器件的寄生电感减小电路板布局设计
US10312801B2 (en) High power density inverter (II)
CN106712518B (zh) 变换器模块、变压器模块及其电路
CN101017730A (zh) 变压器结构
EP3171499A1 (en) High power density inverter (i)
CN110120736A (zh) 水冷电源模块
CN104851845B (zh) 具有降低的寄生回路电感的集成电路封装
US9287765B2 (en) Power system, power module therein and method for fabricating power module
CN206294066U (zh) 一种抑制电源模块共模噪声的滤波系统
CN107947591A (zh) 铁路机车车载电子设备一次隔离电源模块
EP3171684B1 (en) High power density inverter (ii)
CN114121915A (zh) 氮化镓宽禁带功率模块封装结构及封装方法
CN208208756U (zh) 一种新型封装结构的功率模块
CN208836011U (zh) 一种高电压大电流混合型SiC-IGBT应用单元
CN218920662U (zh) 一种印刷电路板布局结构和通信电源
CN114389463A (zh) 一种用于向网络设备供电的电源系统
CN219938200U (zh) 一种降低多mos并联尖峰电压的装置
CN218274589U (zh) 一种基于cdfn封装形态的反激式开关电源结构
CN206775388U (zh) 一种隔离数字微型电源
CN114553007A (zh) 一种基于SiC器件的高功率密度DAB集成模块

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant