CN216213451U - 一种高电流密度的igbt功率模块 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种高电流密度的IGBT功率模块，包括底板、呈上下对称设置在所述底板上的上AMB基板和下AMB基板，所述上AMB基板和所述下AMB基板上均设置有MOSFET芯片和SBD二极管，所述MOSFET芯片和SBD二极管并排设置，上、下桥分别分布在所述上AMB基板和下AMB基板上，上、下桥之间通过键合线连接。与现有模块相比，本模块可并联更多的芯片来提升模块电流等级。传统布局中，正面铜层利用率低，无法并联更多的芯片，该模块采用上、下桥各布置在上AMB基板和下AMB基板上，高效的利用了AMB基板上的空余部分。

Description

一种高电流密度的IGBT功率模块
技术领域
本实用新型涉及功率模块技术领域，更具体地说，涉及一种高电流密度的IGBT功率模块。
背景技术
功率模块被广泛应用于各种电机控制变频器中，并逐渐走向高可靠性、高功率密度的发展方向。传统的IGBT模块大多为Si-IGBT功率模块，但传统IGBT模块受Si芯片的限制，很难达到高效、高可靠性的需求。碳化硅模块具有高频、高温、高效的特性，但现有模块的封装结构限制了功率密度的进一步提升。
在同等体积的条件下，现有模块的空间利用率低，排布的芯片数量有限，进而使得现有功率模块的可靠性差。因此通过改进设计来提高模块的空间利用率，提高模块可靠性和功率密度，成为了重要的研究方向之一。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种高电流密度的IGBT功率模块，用以解决上述背景技术中存在的技术问题。
本实用新型技术方案一种高电流密度的IGBT功率模块，包括底板、呈上下对称设置在所述底板上的上AMB基板和下AMB基板，所述上AMB基板和所述下AMB基板上均设置有MOSFET芯片和SBD二极管，所述MOSFET芯片和SBD二极管并排设置，上、下桥分别分布在所述上AMB基板和下AMB基板上，上、下桥之间通过键合线连接。
在一个优选地实施例中，所述上AMB基板上的所述MOSFET芯片和所述下AMB基板上的所述MOSFET芯片、所述上AMB基板上的所述SBD二极管和所述下AMB基板上的所述SBD二极管均一一对称设置。
在一个优选地实施例中，位于同一排的所述MOSFET芯片和所述SBD二极管交叉排布，且二者的数量相同。
在一个优选地实施例中，位于同一AMB基板上的所述MOSFET芯片的C极通过铜层连接，且门极朝向一致。
在一个优选地实施例中，所述上AMB基板和所述下AMB基板的边缘处均设置有信号端子，信号线经所述MOSFET芯片和所述SBD二极管任一个表面引出与信号端子相连接。
在一个优选地实施例中，信号线从所述MOSFET芯片和所述SBD二极管任一表面打线至铜层，并通过铜层连接到信号端子。
在一个优选地实施例中，底板两侧设置有功率AC端子和功率DC端子，功率AC端子和功率DC端子均通过超声焊接在所述底板上。
本实用新型技术方案的有益效果是：
1.与现有模块相比，本模块可并联更多的芯片来提升模块电流等级。传统布局中，正面铜层利用率低，无法并联更多的芯片，该模块采用上、下桥各布置在上AMB基板和下AMB基板上，高效的利用了AMB基板上的空余部分。
2.MOSFET芯片和所述SBD二极管交叉并排设置使上、下桥连接处键合空间得到明显增大，可根据不同电流等级来键合不同根数的铝线，可灵活操作。芯片交叉放置也可使得热源分散，提高模块的可靠性，同时大大缩短了回路路径，降低了回路电感。
附图说明
图1为本实用新型俯视图，
图2为本实用新型上AMB基板和下AMB基板俯视图。
附图标记说明：1底板、2上AMB基板、3下AMB基板、4MOSFET芯片、5SBD二极管，6信号端子、7信号线、8分隔槽、9驱动电阻、10功率AC端子、11功率DC端子。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。本实用新型的实施例是为了示例和描述方便起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本实用新型限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本实用新型的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本实用新型从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
参照图1-图2，本实用新型技术方案一种高电流密度的IGBT功率模块，包括底板1、呈上下对称设置在底板1上的上AMB基板2和下AMB基板3，上AMB基板2和下AMB基板3上均设置有MOSFET芯片4和SBD二极管5，MOSFET芯片4和SBD二极管5并排设置，上、下桥分别分布在上AMB基板2和下AMB基板3上，上、下桥之间通过键合线连接。
与现有模块相比，本模块可并联更多的芯片来提升模块电流等级。传统布局中，正面铜层利用率低，无法并联更多的芯片，该模块采用上、下桥各布置在上AMB基板2和下AMB基板3上，高效的利用了AMB基板上的空余部分。同时，采用MOSFET芯片4和SBD二极管5并排放置，有效缩短了回路路径，回路电感大大降低，且上下桥完全相同的芯片布局，一致性好。
上AMB基板2上的MOSFET芯片4和下AMB基板3上的MOSFET芯片4、上AMB基板2上的SBD二极管5和下AMB基板3上的SBD二极管5均一一对称设置。
位于同一排的MOSFET芯片4和SBD二极管5交叉排布，且二者的数量相同。交叉并排设置使上、下桥连接处键合空间得到明显增大，可根据不同电流等级来键合不同根数的铝线，可灵活操作。芯片交叉放置也可使得热源分散，提高模块的可靠性，同时大大缩短了回路路径，降低了回路电感。
位于同一AMB基板上的MOSFET芯片4的C极通过铜层连接，且门极朝向一致。无需采用铝线键合，节约空间、降低布局难度。
上AMB基板2和下AMB基板3的边缘处均设置有信号端子6，信号线7经MOSFET芯片4和SBD二极管5任一个表面引出与信号端子6相连接。具体为：信号线7从MOSFET芯片4和SBD二极管5任一表面打线至铜层，并通过铜层连接到信号端子6。因为MOSFET芯片4和SBD二极管5并排放置，且为独立打线，因此可以在二者中选择其一进行进行连接，具体使用中可根据不同的开关速度需求来决定打线方式，上述方式增加使用的灵活性。
底板1两侧设置有功率AC端子10和功率DC端子11，功率AC端子10和功率DC端子11均通过超声焊接在底板1上。功率端子采用超声焊接方式与AMB基板连接，能大大增强端子的电流承载能力，使得模块的应用范围更广。
操作中，因为焊锡在熔化过程中会出现爬锡现象，为避免焊锡影响门极铝线键合强度，在铜层上门极线键合点与驱动电阻9之间开设分隔槽8，铝线键合处与驱动电阻9之间的铜层上，蚀刻出槽口，分隔铝线焊点与焊锡。
显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域及相关领域的普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本实用新型保护的范围。本实用新型中未具体描述和解释说明的结构、装置以及操作方法，如无特别说明和限定，均按照本领域的常规手段进行实施。

Claims (7)

1.一种高电流密度的IGBT功率模块，其特征在于：包括底板、呈上下对称设置在所述底板上的上AMB基板和下AMB基板，所述上AMB基板和所述下AMB基板上均设置有MOSFET芯片和SBD二极管，所述MOSFET芯片和SBD二极管并排设置，上、下桥分别分布在所述上AMB基板和下AMB基板上，上、下桥之间通过键合线连接。
2.根据权利要求1所述的一种高电流密度的IGBT功率模块，其特征在于：所述上AMB基板上的所述MOSFET芯片和所述下AMB基板上的所述MOSFET芯片、所述上AMB基板上的所述SBD二极管和所述下AMB基板上的所述SBD二极管均一一对称设置。
3.根据权利要求1所述的一种高电流密度的IGBT功率模块，其特征在于：位于同一排的所述MOSFET芯片和所述SBD二极管交叉排布，且二者的数量相同。
4.根据权利要求1所述的一种高电流密度的IGBT功率模块，其特征在于：位于同一AMB基板上的所述MOSFET芯片的C极通过铜层连接，且门极朝向一致。
5.根据权利要求1所述的一种高电流密度的IGBT功率模块，其特征在于：所述上AMB基板和所述下AMB基板的边缘处均设置有信号端子，信号线经所述MOSFET芯片和所述SBD二极管任一个表面引出与信号端子相连接。
6.根据权利要求5所述的一种高电流密度的IGBT功率模块，其特征在于：信号线从所述MOSFET芯片和所述SBD二极管任一表面打线至铜层，并通过铜层连接到信号端子。
7.根据权利要求1所述的一种高电流密度的IGBT功率模块，其特征在于：所述底板两侧设置有功率AC端子和功率DC端子，功率AC端子和功率DC端子均通过超声焊接在所述底板上。
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