CN206059378U - 一种结构紧凑型全桥功率模块 - Google Patents

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徐文辉
伍刚
方赏华
王刚明
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    • H01L2224/49Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
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    • H01L2224/4911Disposition the connectors being bonded to at least one common bonding area, e.g. daisy chain
    • H01L2224/49111Disposition 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

Abstract

本实用新型公开了一种结构紧凑型全桥功率模块,包括多个并联的半桥结构,每个半桥结构分别连接两个直流输入端子和一个输出端子,每个半桥结构包括一个或者两个绝缘基板,绝缘基板上设有芯片集合。本实用新型的功率模块使半桥结构直流输入端彼此独立,减少了输入电阻,便于滤波器的安装。本实用新型在每个半桥结构的输入侧增加了直流输入端子,解决了距离直流输入端子较远的半桥结构的输入电阻偏大以及无法单独安装滤波电容的问题。本实用新型的绝缘基板结构均衡了并联芯片的寄生参数,尤其是寄生电感及回路电阻,从而达到均流的效果,降低器件因过载而烧毁的风险,提高了功率模块的可靠性。

Description

一种结构紧凑型全桥功率模块
技术领域
本实用新型涉及功率半导体模块,尤其涉及一种结构紧凑型全桥功率模块。
背景技术
全球能源危机与气候变暖的威胁让人们在追求经济发展的同时越来越重视节能减排、低碳发展。随着绿色环保在国际上的确立与推进,功率半导体的发展、应用前景更加广阔。
结构紧凑型全桥功率模块一般由两个直流输入端子,但功率模块内部由多个半桥结构并联组成,每个半桥结构都要与两个直流输入端子连接,往往造成距离直流输入端子较远的半桥结构的输入电阻偏大,而且每个半桥结构无法单独连接滤波电容。
当前功率模块的功率等级不断提高,尽管现在功率器件的电流、电压等级不断提升,但单个功率器件仍然无法满足大功率变流器的需求,于是功率模块内部器件的并联成为一种必然选择,而并联的多个器件的均流问题也随之凸显。由于功率器件在功率模块内部的位置布局不同,往往造成多个并联器件的寄生参数不一致。功率模块在工作时,寄生参数不同会引起并联器件通过的电流不一致,通过电流较大的芯片可能会出现过流烧毁失效,即使没有造成过流烧毁,此芯片损耗也会比较大、发热比较严重,长期如此功率模块的可靠性也会受到影响。
实用新型内容
实用新型目的:针对上述现有技术存在的缺陷,本实用新型旨在供一种适合多个半桥结构并联的结构紧凑型全桥功率模块,而且所采用的绝缘基板结构改善了并联芯片的均流性能,提高了功率模块的可靠性。
技术方案:一种结构紧凑型全桥功率模块,包括多个并联的半桥结构,每个半桥结构分别连接两个直流输入端子和一个输出端子,每个半桥结构包括一个或者两个绝缘基板,绝缘基板上设有芯片集合。
进一步的,所述半桥结构数量为三个,三个半桥结构所连接的六个直流输入端子一字排布。
进一步的,所述半桥结构数量为两个,两个半桥结构所连接的四个直流输入端子一字排布。
进一步的,所述芯片集合包括上桥臂芯片单元和下桥臂芯片单元,所述上桥臂芯片单元的材料为Si、SiC和GaN中的一种或多种,下桥臂芯片单元的材料为Si、SiC和GaN中的一种或多种。
进一步的,所述芯片集合包括上桥臂芯片单元和下桥臂芯片单元,所述上桥臂芯片单元的芯片类型为IGBT、MOSFET和FRD中的一种或多种,下桥臂芯片单元的芯片类型为IGBT、MOSFET和FRD中的一种或多种。
进一步的,所述绝缘基板包括陶瓷绝缘层以及形成于该陶瓷绝缘层上的金属层。
进一步的,所述金属层的材料采用铜或者铝。
进一步的,所述金属层表面镀有镍和金或者镍和银。
进一步的,所述金属层通过厚膜印刷技术或钎焊技术实现。
进一步的,金属层的厚度为0.1mm-1mm。
有益效果:本实用新型的功率模块使半桥结构直流输入端彼此独立,减少了输入电阻,便于滤波器的安装。本实用新型在每个半桥结构的输入侧增加了直流输入端子,解决了距离直流输入端子较远的半桥结构的输入电阻偏大以及无法单独安装滤波电容的问题。本实用新型的绝缘基板结构均衡了并联芯片的寄生参数,尤其是寄生电感及回路电阻,从而达到均流的效果,降低器件因过载而烧毁的风险,提高了功率模块的可靠性。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图;
图2是本实用新型的电气结构拓扑图。
具体实施方式
下面结合附图对本技术方案进行详细说明。
实施例1:
一种结构紧凑型全桥功率模块,如图1所示,包括直流输入端子1、输出端子2和三个并联的半桥结构,三个半桥结构顺序排列,每个半桥结构包括绝缘基板和绝缘基板上的芯片集合,本实施例中每块绝缘基板即为一个半桥拓扑电气结构,如图2所示,每个半桥结构分别连接两个直流输入端子1和一个输出端子2,三个半桥结构所连接的六个直流输入端子1一字排布,三个半桥结构组成三相桥电气拓扑结构。三块绝缘基板、芯片集合、外壳、底板组成三相桥功率模块。
绝缘基板结构包括陶瓷绝缘层以及形成于该陶瓷绝缘层上的金属层5,金属层5的材料采用铜或者铝,表面镀有镍和金或者镍和银,金属层5通过厚膜印刷技术或钎焊技术实现,厚度为0.1mm-1mm。
图1中每块绝缘基板包含两个桥臂,功率模块共包括六个桥臂,每个桥臂由7只功率芯片并联组成。芯片集合包括上桥臂芯片单元3和下桥臂芯片单元4,上桥臂芯片单元3的发射极或漏极通过键合引线与下桥臂芯片单元4的集电极或源极相连。
上桥臂芯片单元3的材料为Si、SiC和GaN中的一种或多种,下桥臂芯片单元4的材料为Si、SiC和GaN中的一种或多种;上桥臂芯片单元3的芯片类型为IGBT、MOSFET和FRD中的一种或多种,下桥臂芯片单元4的芯片类型为IGBT、MOSFET和FRD中的一种或多种。本实施例中,上桥臂芯片单元3和下桥臂芯片单元4的的芯片类型均为MOSFET。
实施例2:
本实施例也提供了一种结构紧凑型全桥功率模块,其结构与实施例1提供的结构大概相同,二者的区别在于:本实施例中上桥臂芯片单元3和下桥臂芯片单元4的的芯片类型均为IGBT。
实施例3:
本实施例也提供了一种结构紧凑型全桥功率模块,其结构与实施例1提供的结构大概相同,二者的区别在于:本实施例中半桥结构数量为两个,两个半桥结构所连接的四个直流输入端子1一字排布。
实施例4:
本实施例也提供了一种并联芯片均流的功率模块,其结构与实施例1提供的结构大概相同,二者的区别在于:本实施例中每个半桥结构包括两个绝缘基板。
以上仅是本实用新型的优选实施方式,应当指出:对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种结构紧凑型全桥功率模块,其特征在于,包括多个并联的半桥结构,每个半桥结构分别连接两个直流输入端子(1)和一个输出端子(2),每个半桥结构包括一个或者两个绝缘基板,绝缘基板上设有芯片集合,所述芯片集合包括上桥臂芯片单元(3)和下桥臂芯片单元(4)。
2.根据权利要求1所述的一种结构紧凑型全桥功率模块,其特征在于,所述半桥结构数量为三个,三个半桥结构所连接的六个直流输入端子(1)一字排布。
3.根据权利要求1所述的一种结构紧凑型全桥功率模块,其特征在于,所述半桥结构数量为两个,两个半桥结构所连接的四个直流输入端子(1)一字排布。
4.根据权利要求1所述的一种结构紧凑型全桥功率模块,其特征在于,所述上桥臂芯片单元(3)采用IGBT、MOSFET和FRD中的一种或多种芯片,下桥臂芯片单元(4)采用IGBT、MOSFET和FRD中的一种或多种芯片。
5.根据权利要求1所述的一种结构紧凑型全桥功率模块,其特征在于,所述绝缘基板包括陶瓷绝缘层以及形成于该陶瓷绝缘层上的金属层(5)。
6.根据权利要求5所述的一种结构紧凑型全桥功率模块,其特征在于,所述金属层(5)的材料采用铜或者铝。
7.根据权利要求5所述的一种结构紧凑型全桥功率模块,其特征在于,所述金属层(5)的表面镀有镍和金的金属层或者镍和银的金属层。
8.根据权利要求5所述的一种结构紧凑型全桥功率模块,其特征在于,所述金属层(5)通过厚膜印刷技术或钎焊技术实现。
9.根据权利要求5所述的一种结构紧凑型全桥功率模块,其特征在于,金属层(5)的厚度为0.1mm-1mm。
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