KR102398496B1 - 전력 디바이스들을 병렬화하기 위한 저 인덕턴스 및 고속 스위칭을 갖는 고 전력 다층 모듈 - Google Patents

전력 디바이스들을 병렬화하기 위한 저 인덕턴스 및 고속 스위칭을 갖는 고 전력 다층 모듈 Download PDF

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Abstract

본 개시 내용은 적어도 하나의 전력 기판, 적어도 하나의 전력 기판 상에 배열되는 하우징, 및 적어도 하나의 전력 기판에 전기적으로 접속되는 제1 단자를 포함하는 전력 모듈에 관한 것이다. 제1 단자는 제1 고도로 하우징 위에 위치되는 접촉 표면을 포함한다. 전력 모듈은 제1 고도와는 상이한 제2 고도로 하우징 위에 위치되는 접촉 표면을 포함하는 제2 단자, 적어도 하나의 전력 기판에 전기적으로 접속되는 제3 단자, 및 적어도 하나의 전력 기판에 전기적으로 접속되는 복수의 전력 디바이스들을 포함한다.

Description

전력 디바이스들을 병렬화하기 위한 저 인덕턴스 및 고속 스위칭을 갖는 고 전력 다층 모듈{HIGH POWER MULTILAYER MODULE HAVING LOW INDUCTANCE AND FAST SWITCHING FOR PARALLELING POWER DEVICES}
본 개시 내용은 전력 디바이스들을 병렬화하기 위한 저 인덕턴스 및 고속 스위칭을 갖는 고 전력 다층 모듈에 관한 것이다. 더욱이, 본 개시 내용은 전력 디바이스들을 병렬화하기 위한 저 인덕턴스 및 고속 스위칭을 갖는 고 전력 다층 모듈을 구성하는 프로세스에 관한 것이다.
해당 분야에서의 기술자들에 의해 이해되는 바와 같이, 전력 모듈들은 다양한 형태들로 알려져 있다. 전력 모듈들은 전력 컴포넌트들, 일반적으로 전력 반도체 디바이스들에 대한 물리적 격납을 제공한다. 이러한 전력 반도체들은 통상적으로 전력 전자 기판 상에 솔더링 또는 소결된다. 전력 모듈은 통상적으로 전력 반도체들을 운반하고, 전기적 및 열적 접촉을 제공하고, 전기적 절연을 포함한다.
그러나, 전력 모듈에서의 기생 임피던스들은 현재 기술들에서 이러한 디바이스들의 실제 구현을 제한한다. 구체적으로, 스위칭 이벤트들 동안의 루프 인덕턴스는 전압 오버슈트(overshoot) 및 링잉(ringing)을 초래할 수 있다. 이것은 안정성을 감소시키고, 스위칭 손실들을 증가시키고, EMI(Electromagnetic Interference)를 생성하고, 시스템 컴포넌트들에 스트레스를 준다. 궁극적으로, 이러한 인자들은, 전력 변환 시스템에서 외부 필터들의 크기를 감소시키는데 바람직한, 최대 스위칭 주파수를 제한할 수 있다.
따라서, 루프 인덕턴스와 같은, 기생 임피던스들에 대처하도록, 안정성을 증가시키도록, 스위칭 손실들을 감소시키도록, EMI를 감소시키도록, 및/또는 시스템 컴포넌트들에 대한 스트레스들을 제한하도록 구성되는 전력 모듈이 필요하다.
본 개시 내용의 양태에 따르면, 전력 모듈은 적어도 하나의 전력 기판, 적어도 하나의 전력 기판 상에 배열되는 하우징, 적어도 하나의 전력 기판에 전기적으로 접속되는 제1 단자- 제1 단자는 제1 고도로 하우징 위에 위치되는 접촉 표면을 포함함 -, 제1 고도와 상이한 제2 고도로 하우징 위에 위치되는 접촉 표면을 포함하는 제2 단자, 적어도 하나의 전력 기판에 전기적으로 접속되는 제3 단자, 및 적어도 하나의 전력 기판에 전기적으로 접속되는 복수의 전력 디바이스들을 포함한다.
본 개시 내용의 양태에 따르면, 전력 모듈을 포함하는 시스템은 적어도 하나의 전력 기판, 적어도 하나의 전력 기판 상에 배열되는 하우징, 적어도 하나의 전력 기판에 전기적으로 접속되는 제1 단자- 제1 단자는 하우징 위에 위치되는 접촉 표면을 포함함 -, 하우징 위에 위치되는 접촉 표면을 포함하는 제2 단자, 적어도 하나의 전력 기판에 전기적으로 접속되는 제3 단자, 적어도 하나의 전력 기판에 전기적으로 접속되는 복수의 전력 디바이스들, 제1 단자에 전기적으로 접속되는 제1 평면 버스 바, 및 제2 단자에 전기적으로 접속되는 제2 평면 버스 바를 포함하고, 제1 평면 버스 바 및 제2 평면 버스 바는 다른 것 위에 배열되는 것이다.
본 개시 내용의 양태에 따르면, 전력 모듈은 적어도 하나의 전력 기판, 적어도 하나의 전력 기판 상에 배열되는 하우징, 적어도 하나의 전력 기판에 전기적으로 접속되는 제1 단자- 제1 단자는 하우징 위에 위치되는 접촉 표면을 포함함 -, 하우징 위에 위치되는 접촉 표면을 포함하는 제2 단자, 적어도 하나의 전력 기판에 전기적으로 접속되는 제3 단자, 및 적어도 하나의 전력 기판에 전기적으로 접속되는 복수의 전력 디바이스들을 포함하고, 전류는 적어도 하나의 전력 기판을 가로질러 제1 단자로부터 제1 방향으로 흐르고, 전류는 적어도 하나의 전력 기판으로부터 제2 단자로의 제2 방향으로 흘러 임피던스를 감소시킨다.
본 개시 내용의 양태에 따르면, 전력 모듈을 구성하는 프로세스는 적어도 하나의 전력 기판을 제공하는 단계, 적어도 하나의 전력 기판 상에 하우징을 제공하는 단계, 제1 단자를 적어도 하나의 전력 기판에 전기적으로 접속하는 단계, 제1 고도로 하우징 위에 위치되는 접촉 표면을 제1 단자에 제공하는 단계, 제1 고도와 상이한 제2 고도로 하우징 위에 위치되는 접촉 표면을 포함하는 제2 단자를 제공하는 단계, 적어도 하나의 전력 기판에 전기적으로 접속되는 제3 단자를 제공하는 단계, 및 적어도 하나의 전력 기판에 전기적으로 접속되는 복수의 전력 디바이스들을 제공하는 단계를 포함한다.
본 개시 내용의 추가적인 특징들, 이점들, 및 양태들은 다음의 상세한 설명, 도면들, 및 청구항들의 고려로부터 제시되거나 또는 명백할 수 있다. 더욱이, 전술한 본 개시 내용의 요약 및 다음의 상세한 설명 양자 모두는 예시적인 것이고 청구되는 바와 같은 개시 내용의 범위를 제한하지 않고 추가의 설명을 제공하도록 의도되는 것이라는 점이 이해되어야 한다.
본 개시 내용의 추가 이해를 제공하기 위해 포함되고, 본 명세서에 포함되어 그 일부를 구성하는 첨부 도면들은, 본 개시 내용의 양태들을 도시하고, 상세한 설명과 함께 본 개시 내용의 원리들을 설명하는데 도움이 된다. 본 개시 내용 및 이것이 실시될 수 있는 다양한 방식들의 기본적인 이해를 위해 필요할 수 있는 것보다 더욱 상세하게 본 개시 내용의 구조적 상세 사항들을 도시하려는 시도가 행해지는 것은 아니다. 도면들에서:
도 1a는 본 개시 내용의 양태들에 따른 전력 모듈의 하프 브리지 기반 토폴로지를 개략적으로 도시한다.
도 1b는 도 1a의 DC 링크 커패시터들과 전력 모듈 내부의 스위치 위치들 사이의 전류 루프를 도시한다.
도 2는 본 개시 내용의 양태들에 따른 다양한 상호 접속들 및 연관된 임피던스들을 도시한다.
도 3은 본 개시 내용의 양태들에 따른 스위치 위치의 다양한 상호 접속들 및 연관된 임피던스들을 도시한다.
도 4a는 본 개시 내용의 양태에 따른 전력 모듈의 사시 개략도를 도시한다.
도 4b는 본 개시 내용의 양태에 따른 전력 모듈의 상부 개략도를 도시한다.
도 5는 본 개시 내용의 양태들에 따른 병렬화된 구성으로 된 복수의 단일 위상 모듈들을 도시한다.
도 6a는 본 개시 내용의 양태들에 따른 제1 전력 모듈 구성을 도시한다.
도 6b는 본 개시 내용의 양태들에 따른 제2 전력 모듈 구성을 도시한다.
도 7은 본 개시 내용의 양태들에 따른 풀 브리지 구성에서의 복수의 전력 모듈들을 도시한다.
도 8은 본 개시 내용의 양태들에 따른 3상 구성에서의 복수의 전력 모듈들을 도시한다.
도 9는 본 개시 내용의 양태들에 따른 풀 브리지 구성을 갖는 단일 전력 모듈을 도시한다.
도 10은 본 개시 내용의 양태들에 따른 전력 모듈의 분해도를 도시한다.
도 11은 도 10의 전력 모듈의 부분도를 도시한다.
도 12a는, 각각의 노드가 하프 브리지 토폴로지에서 식별되는, 본 개시 내용에 따라 구성되는 전력 모듈의 위상 레그의 상면도를 도시한다.
도 12b는, 각각의 노드가 도 12a에 따라 하프 브리지 토폴로지에서 식별되는, 본 개시 내용에 따라 구성되는 전력 모듈의 위상 레그의 개략도를 도시한다.
도 13은 도 12a 및 도 12b의 위상 레그의 단면도를 도시한다.
도 14는 전류 경로를 포함하는 도 12a 및 도 12b의 위상 레그의 단면도를 도시한다.
도 15는 본 개시 내용의 양태에 따라 버싱과 함께 전력 모듈의 접촉 표면들을 도시한다.
도 16a, 도 16b, 및 도 16c는 본 개시 내용의 양태들에 따른 전력 모듈의 단자의 다양한 양태들을 도시한다.
도 17은 본 개시 내용의 양태들에 따라 병렬로 복수의 디바이스들을 개략적으로 도시한다.
도 18은 본 개시 내용의 양태에 따른 유효 게이트 스위칭 루프의 사시도를 도시한다.
도 19는 본 개시 내용의 양태에 따른 유효 게이트 스위칭 루프의 상면도를 도시한다.
도 20은 본 개시 내용의 양태들에 따른 전력 모듈을 포함하는 부분 예시적 구현을 도시한다.
도 21은 본 개시 내용에 따른 예시적인 적층형 버스 바를 도시한다.
도 22는 도 21에 따른 예시적인 적층형 버스 바의 하나의 부분을 도시한다.
도 23은 도 21에 따른 예시적인 적층형 버스 바의 다른 부분을 도시한다.
도 24는 본 개시 내용에 따른 위상 출력 버스 바를 도시한다.
도 25는 본 개시 내용의 양태들에 따른 전력 모듈 및 적층형 버스 바를 포함하는 예시적인 구현의 사시도를 도시한다.
도 26은 도 25에 따른 전력 모듈 및 적층형 버스 바를 포함하는 예시적인 구현의 제1 단면도를 도시한다.
도 27은 도 25에 따른 전력 모듈 및 적층형 버스 바를 포함하는 예시적인 구현의 제2 단면도를 도시한다.
도 28 및 도 29는 본 개시 내용에 따른 예시적인 단일 모듈 게이트 드라이버를 도시한다.
도 30은 본 개시 내용의 양태들에 따른 전류 감지 컴포넌트를 도시한다.
도 31은 도 30에 따른 위상 출력 버스 바들로 배열되는 전류 감지 컴포넌트를 도시한다.
도 32는 본 개시 내용의 양태에 따른 예시적인 3상 모터 구동 전력을 도시한다.
본 개시 내용의 양태들 및 이들의 다양한 특징들 및 이로운 상세 사항들이 첨부 도면들에서 설명 및/또는 도시되고 다음의 설명에서 상세히 설명되는 비-제한적 양태들 및 예들을 참조하여 더 완전히 설명된다. 도면들에 도시되는 특징들이 반드시 일정한 축척대로 도시되는 것은 아니며, 본 명세서에 명백히 언급되지 않더라도, 숙련된 기술자라면 인식하는 바와 같이, 하나의 양태의 특징들이 다른 양태들과 함께 이용될 수 있다는 점이 주목되어야 한다. 본 개시 내용의 양태들을 불필요하게 불명료하게 하지 않기 위해 잘 알려진 컴포넌트들 및 처리 기술들의 설명들은 생략될 수 있다. 본 명세서에 사용되는 예들은 단지 본 개시 내용이 실시될 수 있는 방식들의 이해를 용이하게 하고, 추가로 해당 분야의 기술자들로 하여금 본 개시 내용의 양태들을 실시할 수 있게 하도록 의도된다. 따라서, 본 명세서에서의 예들 및 양태들은, 첨부된 청구항들 및 적용 가능한 법에 의해서만 정의되는, 본 개시 내용의 범위를 제한하는 것으로서 해석되어서는 안 된다. 더욱이, 같은 참조 번호들은 도면들 중 몇몇 뷰들 전반적으로 유사한 부분들을 표현한다는 점이 주목된다.
본 개시 내용은, 다량의 전류들 및 전압들을 운반할 수 있고 확립된 기술들과 비교하여 점점 더 빠른 속도들로 스위칭할 수 있는, GaN(Gallium Nitride), SiC(Silicon Carbide) 등과 같은 최첨단 와이드 밴드 갭 전력 반도체 디바이스들에 대해 최적화된 구조체를 포함할 수 있는 전력 모듈을 설명한다. 종래의 전력 전자 패키지들은, Si(silicon) 디바이스 기술들을 위해 의도되는 내부 레이아웃들을 갖는, 이러한 반도체들에 대한 그들의 기능성에서 제한된다.
개시되는 전력 모듈은 표준 패키징 접근법들보다 상당히 더 낮은 루프 인덕턴스로 병렬화된 디바이스들의 큰 어레이들 사이에 전류를 균일하게 분배하도록 구성될 수 있다. 테라스형 전력 단자들이 있는 멀티-레벨 전류 경로는 버싱 시스템과의 외부 접속을 단순화하여, 전력 모듈과 필터링 커패시터들 사이의 인덕턴스를 감소시킨다. 전력 모듈의 레이아웃은 고도로 구성 가능하고 전력 전자 산업에서 공통인 대부분의 전력 회로 토폴로지들을 채택하도록 구성될 수 있다.
개시되는 전력 모듈은 더 타이트한 전력 루프 및 논리적 외부 단자 배치의 추가를 통해 내부 모듈 성능, 시스템 레벨 구현, 제조 가능성, 및 사용의 용이성에 상당한 개선을 한다.
이와 관련하여, 개시되는 전력 모듈은 다음 중 적어도 하나 이상을 제공하도록 구성될 수 있다:
고도로 최적화된 저 인덕턴스 전력 모듈 구조체.
모듈식, 스케일 가능, 그리고 유연한 레이아웃 및 전력 흐름.
고 전류 스위치 위치를 형성하기 위한 많은 전력 반도체들의 등화된 병렬화.
많은 전력 반도체들의 병렬화를 위한 최적화된 게이트 및 감지 신호 구조체.
온도 감지 및 과전류 보호를 위한 감지 커넥터들.
약 1700V 이상까지의 고 전압 동작에 적합한 폼 팩터.
1700V 동작을 초과하는 스케일 가능 높이.
최적화된 외부 시스템 상호 접속을 위한 다층 내부 도체 레이아웃.
다양한 최첨단 재료들, 부착들, 격리 및 상호 접속 기술들을 수용하도록 설계되는 모듈식 내부 구조체.
고 성능 시스템 레벨 집적을 위해 매우 최적화됨.
더 높은 전류들까지의 직접 스케일을 용이하게 하는, 병렬화 용이성.
하프 브리지, 풀 브리지, 3상 및 유사한 배열들을 포함하는, 매우 다양한 전력 토폴로지들에서 구성 가능함.
다양한 전력 처리 요구들을 충족시키도록 스케일 가능한 시스템 구현.
본질적으로, 개시되는 전력 모듈 구성은 진보된 전력 반도체들의 능력들의 완전한 이용을 허용할 수 있어, 전력 밀도, 스위칭, 효율 등에 상당한 개선들을 제공한다.
전력 모듈의 전력 디바이스들은 구조 및 목적의 범위에 있다. '전력 디바이스(power device)'라는 용어는 고 전압들 및 전류들을 위해 설계되는 트랜지스터들 및 다이오드들의 다양한 형태들을 지칭한다. 트랜지스터들은 (디바이스 타입에 의존하여) 단방향 또는 양방향 전류 흐름을 허용하는 제어 가능한 스위치들일 수 있고 한편 다이오드들은 하나의 방향으로 전류 흐름을 허용할 수 있고 제어 가능하지 않을 수 있다. 트랜지스터 타입들은 이에 제한되는 것은 아니지만 MOSFET(Metal Oxide Field Effect Transistor), JFET(Junction Field Effect Transistor), BJT(Bipolar Junction Transistor), IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) 등을 포함할 수 있다.
전력 디바이스들은, GaN(Gallium Nitride), SiC(Silicon Carbide) 등을 포함하는, WBG(Wide Band Gap) 반도체들을 포함할 수 있고, 전력 디바이스들을 위한 재료로서 종래의 Si(Silicon)에 비해 수많은 이점들을 제공한다. 그럼에도 불구하고, 본 개시 내용의 다양한 양태들은 Si 타입 전력 디바이스들을 이용하고 본 명세서에 설명되는 다수의 이점들을 달성할 수 있다. WBG 반도체들의 핵심 메트릭들은 다음의 비-제한적 양태들 중 하나 이상을 포함할 수 있다:
더 높은 전압 차단.
더 높은 전류 밀도.
더 높은 온도 동작.
더 빠른 스위칭.
개선된 열 성능.
더 낮은 온-저항 (감소된 도전 손실들).
더 낮은 턴-온 및 턴-오프 에너지들(감소된 스위칭 손실들). 본 개시 내용의 일부 양태들에서는 WBG 반도체들의 이러한 위에 언급된 핵심 메트릭들이 요구되지 않고 구현되지 않을 수 있다는 점이 이해되어야 한다.
WBG 반도체 디바이스들을 효과적으로 이용하기 위해, 전력 모듈(전력 패키지라고 또한 지칭됨)이 이용된다. 전력 모듈은 다음의 비-제한적 양태들 중 하나 이상을 포함하는 다수의 기능들을 서비스할 수 있다:
유용한 토폴로지들로의 전력 반도체 디바이스들의 전기적 상호 접속을 제공함.
감지 디바이스들을 습기, 진동, 오염 등으로부터 보호함.
도전 및 스위칭 손실들의 결과로서 디바이스들로부터 생성되는 폐열의 제거를 위한 효과적이고 효율적인 수단을 생산함.
내부 레이아웃으로의 강건한 전력 및 신호 전기적 접속들이 있는 시스템 레벨 구현을 용이하게 함. 이러한 전력 및 신호 전기적 접속들은 볼트-온, 크림프-온, 솔더, 플러그 및 리셉터클 등의 구현들일 수 있음.
산업계 채택된 표준들에 따라 내부 유전체 캡슐화 및 외부 전압 크리페이지 및 클리어런스 거리들이 있는 전압 안전성을 제공함.
본 개시 내용의 일부 양태들에서는 이러한 위에 언급된 기능들이 요구되지 않고 구현되지 않을 수 있다는 점이 이해되어야 한다.
도 1a는 본 개시 내용의 양태들에 따른 전력 모듈의 하프 브리지 기반 토폴로지를 개략적으로 도시한다. 하프 브리지 기반 토폴로지는 많은 스위칭 전력 변환기들에서의 기본 빌딩 블록이다. 모터 드라이브들, 인버터들, 및 DC-DC 변환기들에 대해, 이러한 토폴로지들은 통상적으로 DC 전원(112)에 접속되고, DC 링크 커패시터들(102)의 뱅크가 그들 사이의 중간 접속으로서 존재한다. 이것은 도 1a에서 개략적으로 제시된다. DC 링크 커패시터들(102)은 라인 상의 리플을 필터링하도록 그리고 전류 경로에서의 인덕턴스의 효과들을 카운터하도록 작용할 수 있다. 병렬로 있는 2개의 하프 브리지들은 풀 브리지를 형성할 수 있고, 한편 병렬로 있는 3개는 3상 토폴로지를 형성할 수 있다. 3상 토폴로지는, 3상 레그들 사이의 6개의 스위치 위치들을 나타내는, 6개의 팩이라고 또한 종종 지칭된다. 더욱이, 공통 소스, 공통 드레인, 및 중립 포인트 클램프를 포함하는 다른 토폴로지들이 전력 모듈에 대해 고려된다.
도 1a는 하나 이상의 스위치 위치(104)를 갖는 전력 모듈(100)을 추가로 도시한다. 전력 모듈(100)은 제1 단자(106), 제2 단자(108), 및 제3 단자(110)를 포함할 수 있다.
도 1b는 도 1a의 DC 링크 커패시터들과 전력 모듈 내부의 스위치 위치들 사이의 전류 루프를 도시한다. DC 링크 커패시터들(102)과 전력 모듈(100) 내부의 스위치 위치들(104) 사이의 전류 루프(114)는 시스템에서 매우 중요하고, 반도체들의 스위칭 성능에 상당한 영향을 갖는다.
어떠한 시스템도 완벽하지 않다; 예를 들어, 바람직하지 않은 기생 저항들, 커패시턴스들, 및 인덕턴스들이 임의의 전기 시스템에 존재한다. 이러한 임피던스들은 그들이 감소되거나 완화되지 않는 한 성능 및 신뢰성에 해로운 효과들을 가져온다. 저항 및 커패시턴스가 각각의 상호 접속과 연관될 수 있지만, 스위칭 전력 디바이스들에 대해 가장 영향력이 있는 것은 기생 인덕턴스일 수 있다. 더 높은 인덕턴스들은 자기장에서 더 높은 저장된 에너지를 초래하며, 이는 스위칭 전이들 동안 전압 오버슈트들 및 링잉을 야기한다.
도 2는 본 개시 내용의 양태들에 따른 다양한 상호 접속들 및 연관된 임피던스들을 도시한다. 도 1a에 제시된 전력 모듈(100)의 하프 브리지 구성과 같은, 전력 변환 시스템에 대해, DC 링크 커패시터들(102), 버싱 시스템(202), 및 전력 모듈(100) 등을 포함하는 각각의 컴포넌트 내에 그리고 그들 사이의 물리적 상호 접속들에 임피던스들(204)이 존재한다. 이것은 인덕턴스에 대해 도 2에서 묘사된다. 더 많은 기능 엘리먼트들 및 연관된 임피던스들이 전력 변환기들에 종종 존재한다; 그러나, 스위칭 성능을 위해 이러한 루프가 가장 중요할 수 있다.
대부분의 전력 변환기들에서, 이러한 인덕턴스들은 시스템 설계에서 신중히 고려되어야 한다. 종종, 이것은 기생 효과들에 카운터하기 위해 더 많은 DC 링크 커패시터들(102)을 추가하거나 또는 스위칭 속도를 늦추는 것을 요구한다. 효과적이지만, 이것은 (고 전류들 및 전압들 양자 모두가 존재하는 더 느린 스위칭 이벤트로 인해) 더 높은 손실들이 있는 더 큰 시스템(더 크고 무거운 커패시터들)을 초래한다.
Si 디바이스들을 위해 의도되는 전력 패키지에서, Si IGBT 통상적인 턴-온 및 턴-오프 시간들은 본질적으로 내부 전력 루프에서 직면하는 인덕턴스들이 충분히 낮을 만큼 충분히 느리다. 그러나, SiC MOSFET들과 같은, 와이드 밴드 갭 디바이스들의 극도의 고속 스위칭을 위해, 종래의 패키지들에서의 인덕턴스들은 수백 볼트의 전압 오버슈트들을 초래할 수 있다.
이러한 이슈들은 전력 모듈(100)에서 고 전류 레벨들에 도달하기 위해 많은 SiC 디바이스들을 함께 병렬화하는 필요로 인해 추가로 증폭된다. 다양한 조합들로 병렬화된 어레이의 전력 스위치들 및 다이오드들(모든 스위치들, 모든 다이오드들, 인터리빙된 다이오드들, 에지 다이오드들 등)은 '위치(position)' 또는 ' 스위치 위치(switch position)'라고 지칭된다. 스위치 위치(104)에서의 각각의 스위치는 단일 유효 스위치로서 함께 작용하고, 유효 저항을 낮추는 것에 의해 회로가 처리할 수 있는 전류의 양을 증가시키거나 또는 전체 손실을 처리하거나 감소시킨다.
도 3은 본 개시 내용의 양태들에 따른 스위치 위치의 다양한 상호 접속들 및 연관된 임피던스들을 도시한다. 스위치 위치(104)에서, 각각의 스위치 또는 전력 디바이스(302)는 구조체에서 자신의 개별 전류 경로를 갖는다. 각각의 상호 접속은, 도 3에 도시되는 바와 같이, 연관된 임피던스(204)를 갖는다. 도 3에 추가로 도시되는 바와 같이, 스위치 위치(104)는 화살표(304)에서 도시되는 기호에 의해 표시되는 바와 같이 임의의 수의 전력 디바이스들(302)을 포함할 수 있다. 전력 디바이스들(302) 사이에서 유효 전류 경로들이 등화되어, 이들 각각이 매칭된 인덕턴스들을 참조하도록 보장하기 위해 주의를 기울여야만 한다. 그렇지 않으면, 스위칭 전이들 동안 직면하는 전류 및 전압들은 스위치 위치(104)를 가로질러 전력 디바이스들(302) 사이에서 동등하게 공유되지 않을 수 있고, 컴포넌트들에 불균일하게 스트레스를 주고 스위칭 손실들을 증가시킨다. 이것은 열 효과들에 의해 악화된다 - 불균일한 전류 로딩 및 스위칭 이벤트들은 불균일한 열 상승을 생성하며, 이는 반도체 특성들에서의 드리프트 및 병렬화된 스위치 위치(104)를 가로질러 더 많은 불안정성을 초래한다.
종래의 전력 패키지들은 통상적으로 단일 Si IGBT, 또는 작은 어레이의 이러한 디바이스들(일반적으로 4개 이하)에 대해 설계된다. 결과적으로, 이들은 클린, 잘 제어된 스위칭을 초래하는 방식으로 많은 수의 SiC MOSFET들 및 다이오드들(또는 유사한 와이드 밴드 갭 디바이스들)을 병렬화하는 것에 적합하지 않다.
개시되는 전력 모듈(100)은, 다음의 비-제한적 양태들 중 하나 이상을 포함할 수 있는, 와이드 밴드 갭 디바이스들과 같은, 전력 디바이스들(302)에 대한 솔루션을 제공한다:
전력 모듈(100)의 내부 인덕턴스를 감소시킴.
스위치 위치(104)에서의 병렬화된 전력 디바이스들(302) 사이의 등화된 전류 경로들을 용이하게 함.
스위치 위치(104)를 가로질러 전력 디바이스들(302) 사이에 열을 동일하게 공유함.
DC 링크 커패시터들(102)과의 저 인덕턴스 상호 접속을 허용하는 외부 구조체를 가짐.
고 전압들(≥1700V)에서 고 전류들(수백 암페어들)을 안전하게 운반할 수 있음.
본 개시 내용의 일부 양태들에서는 전력 모듈(100)의 이러한 위에 언급된 특성들이 요구되지 않고 구현되지 않을 수 있다는 점이 이해되어야 한다.
도 4a는 본 개시 내용의 양태에 따른 전력 모듈의 사시 개략도를 도시하고; 도 4b는 본 개시 내용의 양태에 따른 전력 모듈의 상부 개략도를 도시한다. 특히, 전력 모듈(100)의 하프 브리지 구성이 도 4a 및 도 4b에 도시된다. 개시되는 전력 모듈(100)은, 등화된, 저 인덕턴스 전류 경로를 처리하는 각각의 스위치 위치(104)가 있는 대부분의 공통 브리지 토폴로지들을 용이하게 하기 위해, 커스텀 설계되는 전력 레이아웃 및 연관된 구조체로, 이전에 열거된 관심사들 각각에 대처한다. 단자들(106, 108, 110)은 외부 필터링 DC 링크 커패시터들(102)로의 경로가 대응하여 마찬가지로 저 인덕턴스를 가질 수 있도록 배열될 수 있으며, 이는 아래에 더 상세하게 설명되는 바와 같이 어떠한 굴곡들 또는 특수 설계 특징들도 요구하지 않는 복잡하지 않은 적층형 버스 바들에 의해서이다.
전력 모듈(100)의 단일 하프 브리지 구성의 전력 단자 핀-아웃이 도 4a에 묘사된다. V+ 단자(106) 및 V- 단자(108)는 (전압 클리어런스들을 위한 충분한 공간을 두고) 함께 의도적으로 가깝게 배치될 수 있어 DC 링크 커패시터들(102)로의 외부 전류 루프를 물리적으로 최소화한다.
전력 모듈(100)은 신호 단자들(502, 504, 506, 508)을 포함할 수 있다. 신호 단자들(502, 504, 506, 508)의 특정 핀-아웃은 모듈식일 수 있고, 필요에 따라 수정될 수 있다. 이러한 구성은 도 4a에 도시된다. 도시되는 바와 같이, 차동 신호 전달을 위한 신호 단자들(502, 504, 506, 508)에 대한 4쌍의 신호 핀들이 존재한다. 물론, 임의의 수의 신호 핀들 및 임의의 수의 신호 단자들이 본 개시 내용과 관련하여 설명된 바와 같은 기능성을 제공하도록 구현될 수 있다. 각각의 스위치 위치(104)는 게이트 신호에 대한 단자들(502, 504)과 최적의 제어를 위한 소스 켈빈이 있는 핀들의 쌍을 이용할 수 있다. 신호 단자들(506, 508)의 다른 핀 쌍들은 내부 온도 센서, 과전류 감지에, 또는 다른 진단 신호들에 대해 사용될 수 있다. 더 많은 핀들 및/또는 더 많은 신호 단자들이, 이들이 전압 격리 이슈들을 초래하지 않는 한, 필요한 경우 임의의 행들에 또한 추가될 수도 있다는 점이 고려된다. 일부 양태에서, 다른 진단 신호들은 진동을 감지하는 스트레인 게이지들 등을 포함할 수 있는 진단 센서들로부터 생성될 수 있다. 진단 센서들은 또한 습도를 결정할 수 있다. 더욱이, 이러한 진단 센서들은 임의의 환경 또는 디바이스 특성을 감지할 수 있다.
도 5는 본 개시 내용의 양태들에 따른 병렬화된 구성으로 된 복수의 단일 위상 모듈들을 도시한다. 모듈성은 개시되는 전력 모듈(100)에 기본적이다. 전력 모듈(100)의 단일 위상 구성은 더 높은 전류들에 도달하기 위해 용이하게 병렬화될 수 있다. 도 5에 도시되는 바와 같이, 도시되는 3개의 전력 모듈들(100)이 존재하지만, 얼마나 많은 것이 이러한 방식으로 구성될 수 있는지에 대한 제한이 존재하는 것은 아니다. 이와 관련하여, 화살표(510)는 추가적인 전력 모듈들(100)이 병렬로 배열될 수 있다는 점을 도시한다. 병렬화될 때, 대응하는 단자들(106, 108, 110) 각각이 전력 모듈들(100) 각각 사이에 전기적으로 접속될 수 있다.
도 6a는 본 개시 내용의 양태들에 따른 제1 전력 모듈 구성을 도시하고; 도 6b는 본 개시 내용의 양태들에 따른 제2 전력 모듈 구성을 도시한다. 개시되는 전력 모듈들(100)의 스케일 가능성은 다른 정의 특징일 수 있다. 이것은 도 6a 및 6b에 묘사된다. 도 6b에 도시되는 바와 같이, 전력 모듈(100) 폭은 도 6a에 도시되는 전력 모듈(100)에 비교하여 각각의 스위치 위치(104)에 대한 더 병렬화된 디바이스들을 수용하도록 확장될 수 있다. 전력 모듈(100)의 증가된 전류로 인해, 추가 파스너 홀들(512)이 단자들(106, 108, 110)의 전력 접촉부들에 추가될 수 있다. 전력 모듈들(100)은 도 5에 도시되는 바와 같이 병렬화될 수 있거나 또는, 예를 들어, 저 인덕턴스, 클린 스위칭, 고 전력 밀도 등을 포함하는 본 개시 내용의 혜택들을 희생하지 않고 대부분의 전력 레벨들과 매칭하도록 도 6b에 도시되는 바와 같이 스케일링될 수 있다는 점을 주목하는 것이 중요하다.
도 7은 본 개시 내용의 양태들에 따른 풀 브리지 구성에서의 전력 모듈들을 도시하고; 도 8은 본 개시 내용의 양태들에 따른 3상 구성에서의 전력 모듈을 도시하고; 도 9는 본 개시 내용의 양태들에 따른 풀 브리지 구성을 갖는 단일 전력 모듈을 도시한다. 일부 양태들에서, 모듈성은, 2개의 전력 모듈들(100)의 풀 브리지 구성에 대한 도 7 및 3개의 전력 모듈들(100)의 3상 구성에 대한 도 8과 같은, 다양한 전기적 토폴로지들의 형성에서 또한 발견될 수 있다. 이러한 토폴로지들에 대해, V+ 단자(106) 및 V- 단자(108)는 상호 접속될 수 있는 한편 위상 출력 단자들(110)은 별개로 유지될 수 있다. 도 7 및 도 8의 구성은 또한 단일 하우징 내에 배치될 수 있고, 도 9에 도시되는 바와 같이 공유 베이스 플레이트로 구성될 수 있으며, 이는 더 높은 유닛 복잡도 및 비용의 트레이드오프로 전력 밀도를 증가시킬 수 있다.
전력 모듈(100)의 다양한 배열들, 구성들, 및 스케일링된 폭 버전이 적용들 및 전력 레벨들의 범위를 커버하지만, 코어 내부 컴포넌트들 및 레이아웃들은 동일하게 유지될 수 있다. 이것은 개시되는 전력 모듈(100)의 모듈식 본성을 보강한다. 이러한 구조체는 고객 특정 시스템들의 범위에 따라 사용하고 성장시키기 용이하면서 고 레벨의 성능을 보여주는 모듈들의 계열을 포함한다.
도 10은 본 개시 내용의 양태들에 따른 전력 모듈의 분해도를 도시하고; 도 11은 도 10의 전력 모듈의 부분도를 도시한다. 특히, 도 10은 전력 모듈(100)에서의 다수의 엘리먼트들을 도시한다. 이러한 엘리먼트들은 베이스 플레이트(602), 개스킷(604), 하나 이상의 전력 기판(606), 하나 이상의 에지 전력 접촉부(608), 하나 이상의 스위치 위치(104), 하나 이상의 온도 센서(610), 하우징 측벽들(612), 센터 전력 접촉부(614), 신호 상호 접속 어셈블리(616), 하우징 리드(618), 파스너들(620), 고정 파스너들(622) 등 중 하나 이상을 포함한다. 더욱이, 전력 모듈(100)은 본 명세서에 설명되는 것들보다 더 적은 또는 이와 상이한 엘리먼트들을 포함할 수 있다는 점이 고려된다.
전력 모듈(100)은 베이스 플레이트(602)를 포함할 수 있다. 베이스 플레이트(602)는 전력 모듈(100)에 구조적 지지를 제공할 뿐만 아니라 전력 모듈(100)의 열 관리를 위한 열 확산을 용이하게 할 수 있다. 베이스 플레이트(602)는, 구리, 알루미늄 등과 같은 베이스 금속, 또는 열적으로 생성되는 스트레스를 감소시키기 위해 CTE(coefficient of thermal expansion) 매칭을 제공할 수 있는 MMC(metal matrix composite)를 포함할 수 있다. 일 양태에서, MMC 재료는, 구리, 알루미늄 등과 같은 고 도전성 금속의 복합체, 및 몰리브덴, 베릴륨, 텅스텐과 같은 저 CTE 금속 및/또는 다이아몬드, 실리콘 탄화물, 베릴륨 산화물, 흑연, 내장형 열분해 흑연 등 중 어느 하나일 수 있다. 재료에 의존하여, 베이스 플레이트(602)는 머시닝, 캐스팅, 스탬핑 등에 의해 형성될 수 있다. 베이스 플레이트(602)는, 베이스 플레이트(602)의 표면들을 보호하고 솔더-능력을 개선하기 위해, 니켈, 은, 금 등과 같은, 금속 플레이팅을 가질 수 있다. 일 양태에서, 베이스 플레이트(602)는 평평한 후면을 가질 수 있다. 일 양태에서, 베이스 플레이트(602)는 리플로우 이후의 평면성을 개선하기 위한 볼록 프로파일을 가질 수 있다. 일 양태에서, 베이스 플레이트(602)는 직접 냉각을 위한 핀 핀들(pin fins)을 가질 수 있다.
전력 모듈(100)은 개스킷(604)을 포함할 수 있다. 개스킷(604)은 액체 타이트 밀봉을 제공하는 것에 의해 캡슐화 프로세스를 개선할 수 있다. 이와 관련하여, 전력 모듈(100)은 내부에 유전체 캡슐화를 포함할 수 있다. 개스킷(604)은 사출 성형, 디스펜싱 등일 수 있고, 하우징 측벽들(612)에서의 홈에 적용될 수 있고 하우징 측벽들(612)과 베이스 플레이트(602) 사이에 압축될 수 있다.
전력 모듈(100)은 하나 이상의 전력 기판(606)을 포함할 수 있다. 하나 이상의 전력 기판(606)은 전력 디바이스들(302)에 대한 전기적 상호 접속, 전압 격리, 열 전달 등을 제공할 수 있다. 하나 이상의 전력 기판(606)은 DBC(direct bond copper), AMB(active metal braze), IMS(insulated metal substrate) 등으로서 구성될 수 있다. IMS 구조체의 경우에, 하나 이상의 전력 기판(606) 및 베이스 플레이트(602)는 동일한 엘리먼트로서 집적될 수 있다. 일부 양태들에서, 하나 이상의 전력 기판(606)은 솔더, 열 도전성 에폭시, 은 소결 등으로 베이스 플레이트(602)에 부착될 수 있다. 일 양태에서, 각각의 스위치 위치(104)에 대해 하나씩 2개의 전력 기판들(606)이 존재할 수 있다.
전력 모듈(100)은 하나 이상의 에지 전력 접촉부(608)를 포함할 수 있다. 하나 이상의 에지 전력 접촉부(608) 중 하나의 표면은 V+ 단자 또는 제1 단자(106)를 형성할 수 있다. 하나 이상의 에지 전력 접촉부(608) 중 하나의 표면은 위상 단자 또는 제3 단자(110)를 형성할 수 있다. 하나 이상의 에지 전력 접촉부(608)는 외부 시스템과 하나 이상의 전력 기판(606) 사이에 고 전류 경로를 생성할 수 있다. 하나 이상의 에지 전력 접촉부(608)는 시트 금속으로부터 에칭 프로세스, 스탬핑 동작 등을 통해 제작될 수 있다. 하나 이상의 에지 전력 접촉부(608)는, 하나 이상의 에지 전력 접촉부(608)의 굴곡을 용이하게 하여 최종 어셈블리에 도움을 주기 위해, 부분적 두께 굴곡 보조 라인(624)을 가질 수 있다. 일 양태에서, 하나 이상의 에지 전력 접촉부(608)는 고정 파스너(622) 위에 폴딩될 수 있다. 일 양태에서, 하나 이상의 에지 전력 접촉부(608)는 전력 기판(606)에 직접 솔더링될 수 있거나, 또는 초음파 용접될 수 있는 등일 수 있다. 하나 이상의 에지 전력 접촉부(608)는, 표면들을 보호하고 솔더-능력을 개선하기 위해, 니켈, 은, 금 등과 같은, 금속 플레이팅을 가질 수 있다.
일 양태에서, 에지 전력 접촉부(608)의 베이스(636)는 부착 프로세스에 도움을 주기 위해 피트(feet)로 분할될 수 있다. 베이스(636)는, 표면들을 보호하고 솔더-능력을 개선하기 위해, 니켈, 은 및/또는 금과 같은, 금속 플레이팅을 가질 수 있다.
전력 모듈(100)은 하나 이상의 스위치 위치(104)를 추가로 포함할 수 있다. 하나 이상의 스위치 위치(104)는 전류, 전압, 및 효율에 대한 요건들을 충족시키기 위해 병렬로 배치되는 제어 가능한 스위치들 및 다이오드들의 임의의 조합을 포함할 수 있는 전력 디바이스들(302)을 포함할 수 있다. 전력 디바이스들(302)은 솔더, 도전성 에폭시, 은 소결 재료 등으로 부착될 수 있다. 게이트 및 소스를 포함하는, 전력 디바이스들(302) 상의 상부 패드들은 전력 와이어 본드들(628)로 그들 각각의 위치들에 와이어 본딩될 수 있다. 전력 와이어 본드들(628)은 알루미늄, 알루미늄 합금, 구리 등의 와이어들을 포함할 수 있고, 이들은 양자 모두의 피트에서 초음파 용접될 수 있는 등이어서, 2개의 금속 패드들 사이에 도전성 아치를 형성한다. 신호 본드들(626)은 유사한 방식으로 형성될 수 있고, 알루미늄, 금, 구리 등일 수 있다. 일부 양태들에서, 626에서의 전력 와이어 본드들의 와이어의 직경은 전력 와이어 본드들(628)의 와이어보다 더 작을 수 있다.
전력 모듈(100)은 하나 이상의 온도 센서(610)를 추가로 포함할 수 있다. 하나 이상의 온도 센서(610)는 전력 기판(606)에 직접 부착되는 저항성 온도 센서 엘리먼트들로 구현될 수 있다. RDT들(resistance temperature detectors) 타입 센서들, NTC(Negative Temperature Coefficient) 타입 센서들, 광 타입 센서들, 서미스터들, 열전대들 등을 포함하는 다른 타입들의 온도 센서들이 마찬가지로 고려된다. 하나 이상의 온도 센서(610)는 솔더, 도전성 에폭시, 은 소결 재료 등으로 부착될 수 있고, 다음으로 신호 상호 접속 어셈블리(616)에 와이어 본딩될 수 있다. 전력 모듈(100)은 진동을 감지하는 스트레인 게이지들 등을 포함할 수 있는 하나 이상의 진단 센서를 추가로 포함할 수 있다. 진단 센서들은 또한 습도를 결정할 수 있다. 더욱이, 이러한 진단 센서들은 임의의 환경 또는 디바이스 특성을 감지할 수 있다.
전력 모듈(100)은 하우징 측벽들(612)을 추가로 포함할 수 있다. 하우징 측벽들(612)은 합성 재료로 형성될 수 있다. 일 양태에서, 하우징 측벽들(612)은 사출 성형 플라스틱 엘리먼트일 수 있다. 하우징 측벽들(612)은 전기적 절연, 전압 크리페이지 및 클리어런스, 구조적 지지, 및 전압 및 습기 차단 캡슐화를 홀딩하기 위한 캐비티들을 제공할 수 있다. 일 양태에서, 하우징 측벽들(612)은 강화 고온 플라스틱으로 사출 성형 프로세스에서 형성될 수 있다.
전력 모듈(100)은 센터 전력 접촉부(614)를 추가로 포함할 수 있다. 센터 접촉부(614)의 표면은 V- 단자 또는 제2 단자(108)를 형성할 수 있다. 센터 전력 접촉부(614)는 외부 시스템과 전력 디바이스들(302) 사이에 고전류 경로를 생성할 수 있다. 센터 전력 접촉부(614)는 시트 금속으로부터 에칭 프로세스, 스탬핑 동작 등을 통해 제작될 수 있다. 센터 전력 접촉부(614)는 (도시되는 바와 같이) 하우징 측벽들(612)에 내장되는 것에 의해 하부 전력 기판(606)으로부터 격리될 수 있거나 또는 아래에 설명되는 바와 같이 부 전력 기판에 솔더링되거나 또는 용접될 수 있다. 센터 전력 접촉부(614)는 센터 전력 접촉부(614)를 하우징 측벽들(612)에 고정시키는 대응하는 파스너(634)를 수용하기 위한 도 11에 도시되는 바와 같은 하나 이상의 개구(632)를 포함할 수 있다.
하측 스위치 위치 전력 디바이스들(302)은 도 11에 도시되는 바와 같이 그들의 단자로부터 센터 전력 접촉부(614)로 직접 와이어 본딩(640) 될 수 있다. 센터 전력 접촉부(614)는 최종 어셈블리 스테이지에서의 폴딩에 도움을 주기 위해 부분적 두께 굴곡 보조 라인(624)을 가질 수 있다. 센터 전력 접촉부(614)는, 표면들을 보호하고 본딩 능력을 개선하기 위해, 니켈, 은, 금 등과 같은, 금속 플레이팅을 가질 수 있다.
전력 모듈(100)은 신호 상호 접속 어셈블리(616)를 추가로 포함할 수 있다. 신호 상호 접속 어셈블리(616)는 신호 접촉부들로부터 전력 디바이스들(302)로의 전기적 접속을 용이하게 하는 작은 신호 회로 보드일 수 있다. 신호 상호 접속 어셈블리(616)는 게이트 및 소스 켈빈 접속 뿐만 아니라 추가적인 노드들 또는 내부 감지 엘리먼트들로의 접속을 허용할 수 있다. 신호 상호 접속 어셈블리(616)는 전력 디바이스들(302) 각각에 대한 개별 게이트 저항기들을 허용할 수 있다. 신호 상호 접속 어셈블리(616)는 하우징 측벽들(612)에 배열되는 인쇄 회로 보드, 세라믹 회로 보드, 플렉스 회로 보드, 내장형 금속 스트립들 등일 수 있다. 일 양태에서, 신호 상호 접속 어셈블리(616)는 복수의 어셈블리들을 포함할 수 있다. 일 양태에서, 신호 상호 접속 어셈블리(616)는, 각각의 스위치 위치(104)에 대해 하나씩, 복수의 어셈블리들을 포함할 수 있다.
전력 모듈(100)은 하우징 리드(618)를 추가로 포함할 수 있다. 하우징 리드(618)는 합성 엘리먼트일 수 있다. 일 양태에서, 하우징 리드(618)는 사출 성형 플라스틱 엘리먼트일 수 있다. 하우징 리드(618)는 전기적 절연, 전압 크리페이지 및 클리어런스, 및 구조적 지지를 제공할 수 있다. 이와 관련하여, 하우징 측벽(612)과 함께 하우징 리드(618)는 폐쇄 어셈블리를 형성할 수 있다. 폐쇄 어셈블리는 외부 재료들의 침입이 전력 모듈(100)의 내부에 진입하는 것을 방지할 수 있다. 일 양태에서, 하우징 리드(618)는 강화 고온 플라스틱으로 사출 성형 프로세스에서 형성될 수 있다.
전력 모듈(100)은 파스너들(620)을 추가로 포함할 수 있다. 파스너들(620)은 스크류들을 형성하는 스레드일 수 있다. 다른 타입들의 파스너들이 마찬가지로 고려된다. 파스너들(620)은 전력 모듈(100)에서의 다수의 엘리먼트들을 고정시키기 위해 하우징 측벽들(612) 내로 직접 스크류를 이루는데 사용될 수 있다. 파스너들(620)은 하우징 리드(618) 부착, 신호 상호 접속 어셈블리(616) 부착, 센터 전력 접촉부(614)를 내장하는 것(다른 수단을 통해 내장되지 않으면), 하우징 측벽들(612)을 베이스 플레이트(602)에 체결하는 등을 위해 사용될 수 있다.
전력 모듈(100)은 고정 파스너들(622)을 추가로 포함할 수 있다. 고정 파스너들(622)은 하우징 측벽들(612) 및 하우징 리드(618)에 배치되는 6각형 너트들일 수 있고, 에지 전력 접촉부들(608) 및 센터 전력 접촉부(614) 아래에서 그들이 위로 폴딩된 이후에 고정으로 유지될 수 있다. 다른 타입들의 파스너 또는 커넥터들이 고정 파스너들(622)을 구현하는 것으로 고려된다. 고정 파스너들(622)은 외부 버스 바들 또는 케이블들로의 전기적 접속을 용이하게 할 수 있다. 전력 모듈(100)이 버스 바들에 볼트될 때, 고정 파스너들(622) 및 에지 전력 접촉부들(608)이 버싱 내로 상향으로 당겨져, 더 좋은 품질의 전기적 접속을 형성하도록, 고정 파스너들(622)이 배열될 수 있다. 고정 파스너들(622)이 하우징에 부착되었다면, 이들은 버싱을 전력 모듈(100) 내로 당기도록 작용할 수 있고, 이는 버스 바들의 강성으로 인해 불량한 접속을 형성할 수 있다.
일 양태에서, 하우징 리드(618)는 고정 파스너들(622)이 회전하는 것을 방지하기 위해 고정 파스너들(622)의 외부 형상과 일치하는 형상을 갖는 개구를 포함할 수 있다. (도 26에 도시되는) 대응하는 파스너가 고정 파스너들(622)에 의해 수용될 수 있다. 대응하는 파스너는 외부 버스 바들 또는 케이블들로의 전기적 접속을 용이하게 하기 위해 센터 전력 접촉부(614)에서 파스너 홀(512)을 통해 확장된다.
일 양태에서, 하우징 측벽들(612)은 고정 파스너들(622)이 회전하는 것을 방지하기 위해 고정 파스너들(622)의 외부 형상과 일치하는 형상을 갖는 개구를 포함할 수 있다. (도 26에 도시되는) 대응하는 파스너가 고정 파스너들(622)에 의해 수용될 수 있다. 하나 이상의 에지 전력 접촉부(608)에서 파스너 홀(512)을 통해 확장되는 대응하는 파스너는 외부 버스 바들 또는 케이블들로의 전기적 접속을 용이하게 한다.
낮은 내부 인덕턴스를 달성하기 위해, 전력 모듈(100)의 전류 경로들은 넓고, 길이가 짧고, 플럭스 제거를 달성하는 것이 가능할 때마다 중첩될 수 있다. 플럭스 제거는 루프를 통해 이동하는 전류가 근접하여 반대 방향들로 이동할 때 발생하여, 그들의 연관된 자기장들을 효과적으로 대응시킨다. 이러한 모듈 접근법의 주요 이점은 풋프린트의 전체 폭이 도전을 위해 이용된다는 점이다. 전류가 구조체를 통해 이동해야 하는 길이를 감소시키기 위해 모듈 높이가 최소화될 수 있다.
하프 브리지 위상 레그에 대한 전력 루프가 도 11에 도시되고, 에지 전력 접촉부들(608) 및 센터 전력 접촉부(614)는 상세 사항을 보여주도록 위로 폴딩된다. 넓은, 로우 프로파일 에지 전력 접촉부(608) 및 센터 전력 접촉부(614)는 전류를 전력 디바이스들(302)에 직접 가져온다. 단자 표면들로부터 개별 전력 디바이스들(302)로의 유효 전류 경로는 기능적으로 동등할 수 있다. 추가적으로, 전력 디바이스들(302)은 근접하여 배치될 수 있고, 그들의 상대적 루프 인덕턴스들에서의 불균형들을 최소화하고 우수한 열적 결합을 보장할 수 있다.
도 12a는 본 개시 내용에 따라 구성되는 전력 모듈의 위상 레그의 상면도를 도시하며, 각각의 노드는 하프 브리지 토폴로지에서 식별되고; 도 12b는 본 개시 내용에 따라 구성되는 전력 모듈의 위상 레그의 개략도를 도시하며, 각각의 노드는 도 12a에 따라 하프 브리지 토폴로지에서 식별된다. 전력 모듈(100)은 하나 이상의 다이오드를 포함할 수 있다. 일 양태에서, 개략도에서의 다이오드는 역병렬로 배치되는 개별 다이오드일 수 있다(도시되지 않음). 일 양태에서, 개략도에서의 다이오드는 (도시되는 바와 같이) MOSFET로서 구현되는 전력 디바이스(302)의 바디 다이오드의 표현일 수 있다.
일 양태에서, 전류 경로는 V+ 노드 단자(608)에서 시작할 수 있으며, 이는 전력 디바이스들(302) 중 상부의 것의 전력 기판(630) 및 드레인들(D1)에 부착될 수 있다. 전력 디바이스들(302) 중 상부의 것의 소스들(S1)은 다음으로, 하측 전력 디바이스들(302)의 드레인들(D2)에 부착되는, 하부 전력 기판 패드(630), 뿐만 아니라 위상 전력 단자(608)에 와이어 본딩(628) 될 수 있다. 마지막으로, 하측 전력 디바이스들(302)의 소스들(S2)은 V- 전력 접촉 단자(614)에 와이어 본딩(628) 될 수 있고, 이는 일부 중첩을 제공하는 하부 전력 기판(630) 위에 있을 수 있고 하부 기판(630)으로부터 충분히 격리되는 전압일 수 있다.
도 13은 도 12a 및 도 12b의 위상 레그의 단면도를 도시하고; 도 14는 전류 경로를 포함하는 도 12a 및 도 12b의 위상 레그의 단면도를 도시한다. 도 13에 도시되는 바와 같이, 전력 접촉부들 또는 단자들(106, 108, 110)의 탭들은 전력 모듈(100) 구조체의 최종 구성에 있으므로 위로 폴딩된다. 층 두께들은 상세 사항을 도시하기 위해 과장된다. 이러한 도면에서의 모든 엘리먼트들은 전류 흐름을 시각화할 때 도체들인 것으로 고려될 수 있다.
도 13은 전력 모듈(100)의 테라스형, 다수 높이, 또는 다수 고도 구성을 추가로 도시한다. 이와 관련하여, 단자(614)의 수직 위치는 단자(608)의 수직 위치보다 더 높은 것으로 도시된다. 이러한 높이 차이는 화살표(702)로 표시된다. 이러한 다수 높이 구성은 아래에 보다 상세히 설명되는 중요 루프를 제공할 수 있다. 더욱이, 다수 높이 구성은 버스 접속을 제공하는데 도움을 줄 수 있는데, 이는 아래에서 마찬가지로 추가로 설명된다.
도 14는, 본 개시 내용의 양태들에 따른 클린 스위칭을 위한 중요 루프를 표현하는, V+ 단자로부터 V- 단자로의 전류 경로의 오버레이를 제시한다. 인덕턴스는 경로 길이에 비례하고, 도체들의 증가된 단면적에서 감소하고, 자기장에서의 플럭스 제거로 감소된다. 식별된 경로는 단자(608)에서 시작하고 전력 디바이스들(302)을 가로질러 전력 기판(302)을 통해 전력 디바이스(630)를 통해 제2 기판(630) 상으로 흐르고, 단자(614)에 의해 출력된다. 식별된 경로는, 다음의 인자들로 인해, 저 인덕턴스이다:
모듈의 낮은 높이.
단자들(608, 614)에 대한 전력 디바이스(302)의 근접성.
모든 기능 엘리먼트들의 타이트한 패킹.
도체들의 넓은 단면적.
각각의 전력 디바이스(302)에 대한 최적화된 병렬화된 와이어 본드들(628).
전력 디바이스들(302) 사이의 균일한 전류 공유.
전류 방향이 하측 스위치 위치에서 반전될 때의 플럭스 제거.
외부 V+/V- 버스 바들에서의 플럭스 제거.
도 15는 본 개시 내용의 양태에 따라 버싱과 함께 전력 모듈의 접촉 표면들을 도시한다. V+ 단자(608) 및 위상 단자(608)의 접촉 표면들은 평면일 수 있고, 한편 V- 단자(614)의 상부는 다른 것들로부터 오프셋된다. 이러한 특징은, 도 15에 도시되는 바와 같이, 적층형 버싱(802, 804)에서의 굴곡을 요구하지 않고, 외부 V+/V- 적층형 버싱(802, 804)이 양자 모두의 단자들(608, 614)에 접촉하는 것을 허용한다. 오프셋 거리(702)(도 13에 도시됨)는 버스 바 금속 및 연관된 유전체 격리 막의 두께를 매칭하도록 조정될 수 있다.
DC 링크 커패시터들(102) 뱅크로의 버싱(802, 804, 806)에서의 최소화된 외부 인덕턴스와 조합되는 낮은 내부 모듈 인덕턴스는 저 전압 오버슈트 및 안정된 성능으로 클린, 급속 스위칭 이벤트들을 위한 전력 모듈(100)의 최적화된 구조체를 초래한다. 더 적은 루프 인덕턴스는 DC 링크 커패시터들(102)에 요구되는 총 커패시턴스 감소를 초래한다.
이러한 혜택들은, 모두, 더 낮은 스위칭 손실들, 더 높은 스위칭 주파수들, 개선된 제어 가능성, 및 감소된 EMI를 허용한다. 궁극적으로, 이것은 시스템 설계자들이 더 많은 전력의 조밀하고 강건한 전력 변환 시스템들을 달성하는 것을 돕는다.
도 16a, 도 16b, 및 도 16c는 본 개시 내용의 양태들에 따른 전력 모듈의 단자의 다양한 양태들을 도시한다. V- 단자(614)가 전력 모듈(100)의 중간에 있는 다층 레이아웃은 이러한 설계에 본질적일 수 있다. 전력 기판(630) 상의 출력 트레이스 바로 위에 놓이는, 이러한 단자(614)의 적합한 전압 격리는 격리 구조체를 형성하는 다양한 구성들을 통해 실현될 수 있다. 이러한 전력 모듈(100) 설계는 다음의 각각과 호환 가능하다:
도 16a는 V- 단자(614)의 격리의 일 양태를 도시한다. 이러한 양태에서, 전력 모듈(100)은 V- 단자(614)의 내장형 격리(810)를 포함할 수 있다. 내장형 격리(810)는 플라스틱 또는 다른 합성 재료로 형성될 수 있다. 내장형 격리(810)는 센터 영역을 브리지하는 스트립(810)으로서 하우징 측벽들(612)에 위치될 수 있다. 일 양태에서, 스트립(810)은 플라스틱으로 형성될 수 있다. 전력 접촉부(614)는, 스레드 형성 스크류로와 같은 기계적 체결, 플라스틱 오버-몰딩 프로세스를 통해서와 같은 직접적인 집적, 플라스틱 열 스테이킹 동작으로 적소에 리벳팅되는 것 등을 포함하는, 다수의 방법들을 통해 스트립(810)에 내장될 수 있다.
도 16b는 V- 단자(614)의 격리의 다른 양태를 도시한다. 이러한 양태에서, 전력 모듈(100)은 전력 기판 격리에 의해 V- 단자(614)의 격리를 형성할 수 있다. 이와 관련하여, 부 전력 기판(812)은, 세라믹 등과 같은, 자신의 유전체 재료의 층을 통해 격리를 제공하는데 이용될 수 있다. 이러한 부 전력 기판(812)은 전력 기판(630)에 솔더링되거나, 소결되거나, 또는 에폭시화되고, 한편 전력 접촉부(614)는 부 기판 상의 상부 금속 패드에 솔더링되거나 또는 용접될 수 있다. 이러한 접근법의 이점은, 부 전력 기판(812)이 고도로 도전성이고, 전력 접촉부(614)로부터 냉각 플레이트 또는 히트 싱크로의 열 제거를 용이하게 할 것이므로, 센터 전력 접촉부(614)의 개선된 열 전달이다.
도 16c는 V- 단자(614)의 격리의 다른 양태를 도시한다. 이와 관련하여, 후막 격리(814)가 이용될 수 있다. 후막 격리(814)는 인쇄 후막 유전체를 전력 기판(630) 상에 직접 이용할 수 있고 전압 차단을 제공할 수 있다. 센터 접촉부(614)는 에폭시를 통해 후막 격리(814)에 부착될 수 있거나, 또는 유전체 막의 상부 상에 인쇄되는 금속 후막의 얇은 층에 직접 솔더링되는 등일 수 있다.
다른 양태들에서, V- 단자(614)의 격리는 서스펜션 격리(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 이러한 양태에서, 센터 전력 접촉부(614)는 내장형 접근법과 유사한 방식으로 전력 기판(630) 위에 충분한 거리에 서스펜딩되고 하우징 측벽들(612)에 부착될 수 있다. 이와 관련하여, 전력 모듈(100)을 채우는 겔 캡슐화는 유전체 격리를 제공할 수 있다. 그러나, 센터 접촉부(614)는, 하측 디바이스들과 접촉부 사이의 전력 와이어 본드들(628)의 형성을 방해하지 않기 위해, 고 강성 재료를 이용할 필요가 있을 수 있다.
도 17은 본 개시 내용의 양태들에 따라 병렬로 복수의 디바이스들을 개략적으로 도시한다. 특히, 도 17은 3개의 전력 디바이스들(302)을 도시한다. 이것은 단지 예시적이고 도시 및 이해의 용이성을 위한 것이다. 본 개시 내용의 전력 모듈(100)은 임의의 수의 전력 디바이스들(302)을 포함할 수 있다.
게이트 제어 및 감지 신호들은 전력 모듈(100)의 스위칭 성능 내로 두드러지게 고려하고, 병렬화된 스위치 위치(104)에서 특히 중요할 수 있다. 신호 루프들은 고 성능, 강건성, 및 균일한 전류 공유를 위해 전력 모듈(100)에서 최적화될 수 있다. 전력 루프들과 유사하게, 경로들은 길이, 단면에서의 넓이에서 제한되도록 구성될 수 있고, 연관된 외부 컴포넌트들은 신호 단자들(502, 504)에 가능한 한 물리적으로 근접하게 배치될 수 있다.
트랜지스터들, 특히 MOSFET들과 같은 전력 디바이스들(302)의 병렬화된 어레이에 대해, 게이트 전류들의 타이밍 및 크기는 일관된 턴-온 및 턴-오프 조건들을 초래하도록 균형화되어야 한다. 전력 모듈(100)은, 오직 게이트 와이어 본딩에 의해 분리되는, 전력 디바이스들(302)의 게이트에 근접하게 배치될 수 있는 개별 밸러스팅 저항기들 RG1, RG2, RG3를 이용할 수 있다. 이러한 컴포넌트들은 낮은 저항의 것이며, 각각의 개별 전력 디바이스(302)에 흐르는 전류를 버퍼링하는데 도움을 준다. 이러한 컴포넌트들은 전력 디바이스들(302)의 게이트들을 분리하도록 작용하여, 발진들을 방지하고, 병렬화된 전력 디바이스들(302)에 대한 등화된 턴 온 신호를 보장하는 것을 돕는다. 단수 외부 저항기 RDRIVER가 이용되어 유효 스위치 위치(104)의 턴 온 속도를 제어하기 위해 이러한 병렬화된 저항기 RG1, RG2, RG3에 접속될 수 있다.
게이트 저항기 RG1, RG2, RG3는 적용에 의존하여 표면 장착 패키지, 집적 후막층, 인쇄 후막, 와이어 본딩 가능 칩 등일 수 있다.
도 18은 본 개시 내용의 양태에 따른 유효 게이트 스위칭 루프의 사시도를 도시하고; 도 19는 본 개시 내용의 양태에 따른 유효 게이트 스위칭 루프의 상면도를 도시한다. 신호 기판 또는 신호 상호 접속 어셈블리(616)는 신호 상호 접속 어셈블리(616)의 보드의 에지 상의 게이트 및 소스 켈빈 커넥터 단자들(502, 504)에 접속하는 레일들(816, 818)을 가질 수 있다. 상부 레일(818)은 개별 저항기들(820)을 통해 게이트 와이어 본드 패드들에 접속할 수 있고, 한편 하부 레일(816)은 전력 디바이스(302)의 소스 패드에 직접 와이어 본딩될 수 있다. 이것은, 소스 켈빈 본드가 전원 본드들의 전류 경로에 있지 않기 때문에, 진정한 켈빈 접속으로 고려될 수 있다. 켈빈 접속은 클린하고 효율적인 제어를 위해 중요할 수 있어, 신호 루프 상의 소스 전류에 대한 높은 드레인의 영향을 감소시킨다.
도 18 및 도 19는 신호 상호 접속 어셈블리(616)의 좌측 상의 선택적인 신호 접속들(506, 508)을 추가로 도시한다. 이러한 접속들은 온도 측정 또는 다른 형태들의 내부 감지를 위해 사용될 수 있다. 일부 양태들에서, 이러한 내부 감지는 진동을 감지하는 스트레인 게이지들, 습도를 감지하는 센서들 등을 포함할 수 있는 진단 센서들로부터 생성될 수 있는 진단 신호들을 포함하는 진단 감지를 포함할 수 있다. 더욱이, 이러한 진단 센서들은 임의의 환경 또는 디바이스 특성을 감지할 수 있다. 일 양태에서, 온도 센서(610)는 하측 위치 상에 배치될 수 있다. 물론, 온도 센서(610)에 대한 다른 위치들 및 배열들이 마찬가지로 고려된다. 일 양태에서, 과전류 측정을 위해, 와이어 본드가 드레인 트레이스 다음의(예를 들어, 전력 디바이스(302) 다음의) 상부 패드 상에 배치될 수 있다(IGBT들의 경우에 포화도 보호(desaturation protection)라고 또한 지칭됨). 물론 과전류 측정을 위한 다른 위치들 및 배열들이 마찬가지로 고려된다. 일부 양태들에서, 과전류 센서 또는 포화도 센서는 전력 디바이스들(302)의 드레인으로의 접속들에 의해 결정되는 바와 같은 전압 강하를 감지할 수 있다. 일부 양태들에서, 전류는 또한 전력 디바이스들(302)을 가로질러 전압 강하에 의해 감지될 수 있다.
이러한 신호 루프 또는 신호 상호 접속 어셈블리(616)의 이러한 구현은 스위치 위치(104)에서의 병렬화된 전력 디바이스들(302)의 임의의 조합을 가로질러 품질 제어 및 측정들을 보장할 수 있다. 표준 PCB 보드 대 보드 커넥터들은 외부 게이트 드라이버 및 제어 회로에 대한 복잡하지 않은 접속을 허용할 수 있다.
이러한 게이트 분배 네트워크는, 도시되는 바와 같이, PCB로 구현될 수 있다. 이것은 또한 주 전력 기판(630) 상에 직접적으로, 베이스 플레이트(602) 상에 직접적으로 등으로 후막 회로로서 형성될 수 있다. 이것은 게이트 저항기들(820)을 인쇄하는 옵션 뿐만 아니라 전력 모듈(100)의 부분 카운트를 감소시키는 이점을 갖는다. 게이트 저항기들(820)은 PCB 상의 표면 장착 부분들의 크기보다 훨씬 더 작을 수 있는데, 그 이유는 솔더 단자들에 대한 필요가 없을 수 있고 게이트 저항기들(820)이 냉각 플레이트로부터 능동적으로 냉각될 수 있어, 컴포넌트의 열적 사이징 제약들을 최소화하기 때문이다.
도 20은 본 개시 내용의 양태들에 따른 전력 모듈을 포함하는 부분 예시적 구현을 도시한다. 이와 관련하여, 도 20은 고 성능 시스템에서 본 개시 내용의 전력 모듈(100)을 구현하는 대표적인 예시적인 구조체이다. 이러한 일반적인 접근법은, 변환기에서 전력 모듈(100)을 이용하는 방법의 유용한 예로서 역할을 하는, 많은 다른 구성들 및 토폴로지들에 적용된다. 이러한 특정 예는 3상 모터 드라이브에 대한 것이다. 이러한 양태에서, 3개의 전력 모듈들(100)이 존재한다.
개시되는 전력 모듈들(100)은 하프 브리지 위상 레그들의 어레이로 구성될 수 있다(도시되는 바와 같이, 3 개임). 추가적인 전력 모듈들(100)은 적용에 필요한 바에 따라 전류를 증가시키기 위해 병렬로 포함될 수 있다.
도 20 구현은 냉각 플레이트(902)를 추가로 포함할 수 있다. 냉각 플레이트(902)는 고 성능 액체 냉각 플레이트, 히트 싱크 등일 수 있어, 폐열을 전력 모듈들(100)로부터 멀리 다른 소스(액체, 공기 등)로 전달하는 역할을 한다.
도 20 구현은 DC 링크 커패시터들(102)을 추가로 포함할 수 있다. DC 링크 커패시터들(102)은 DC 전력의 소스와 전력 모듈(100)을 인터페이싱하는 필터링 커패시터들로서 구현될 수 있다. 일 양태에서, DC 링크 커패시터들(102)은 단일 커패시터로서 구현될 수 있다. 다른 양태에서, DC 링크 커패시터들(102)은 부하 및/또는 특정 적용의 전력 요구들에 의존, 커패시터들의 '뱅크(bank)'를 형성하는 다수의 컴포넌트들로서 구현될 수 있다.
도 20 구현은 냉각 플레이트 스탠드오프들(904)을 추가로 포함할 수 있다. 냉각 플레이트 스탠드오프들(904)은 냉각 플레이트(902)에 구조적 지지를 제공할 수 있다. 냉각 플레이트 스탠드오프들(904)은 도시되는 바와 같이 구성될 수 있어, 전력 모듈(100) 단자들(106, 108)을 커패시터 접촉부들(906)과의 면내(in-plane)로 상승시키고 배치한다. 이러한 양태에서, 굴곡들이 없는 평평한 버스 바들이 이러한 컴포넌트들을 상호 접속할 수 있다. 더 높은 전력 밀도에 대해 또는 상이한 타입들의 커패시터들에 대해, 냉각 플레이트 스탠드오프들(904)의 높이는 변환기의 엘리먼트들에 대해 이용 가능한 폼 팩터를 최상으로 이용하도록 조정될 수 있다. 이것은 전이 굴곡들이 필요할 수 있으므로 전기적 루프 길이를 증가시키는 대응하는 트레이드오프를 가질 수 있고, 시스템 특정 요건들에 의존할 것이다.
도 21은 본 개시 내용에 따른 예시적인 적층형 버스 바를 도시하고; 도 22는 도 21에 따른 예시적인 적층형 버스 바의 하나의 부분을 도시하고; 도 23은 도 21에 따른 예시적인 적층형 버스 바의 다른 부분을 도시한다. 전력 단자 레이아웃은 단순하고 효과적인 버스 바 상호 접속을 용이하게 하도록 설계될 수 있다. 전력 모듈(100)의 DC 링크 커패시터들(102)과 단자들(106, 108) 사이의 인덕턴스를 최소화하기 위해, 버스 바들(900)은 두꺼운 도체들(910, 912)을 가질 수 있고 버스 바들(900)의 두꺼운 도체들(910, 912)은 중첩될 수 있다. 두꺼운 도체들(910, 912)은 얇은 유전체 막(914)에 의해 분리될 수 있다. 전류는 반대 방향들로 두꺼운 도체들(910, 912)의 각각의 시트를 통해 이동하여, 전력 디바이스들(302)과 필터링 DC 링크 커패시터들(102) 사이의 유효 인덕턴스를 매우 감소시키도록 작용한다. 두꺼운 도체(910)의 상부 층들은 DC 링크 커패시터들(102)로의 결합 표면에서 동일-평면 접촉부들(918)을 형성하도록 엠보싱될 수 있어, 전기적 성능을 간섭할 수 있는, 워셔들 또는 스페이서들에 대한 필요성을 제거한다.
위에 제시된 시스템 레벨 레이아웃과 매칭하는, 예시적인 적층형 버스 바(900)는 도체 V+ 평면(912), 도체 V- 평면(910), 및 유전체 막(914) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
도체 V+ 평면(912)은 접촉부들(926)을 통한 전력 모듈(100)의 V+ 단자(106)를 접촉부들(928)을 통한 DC 링크 커패시터(들)(102)의 V+ 단자에 접속시킬 뿐만 아니라 외부 접속을 위한 단자들(920)을 가질 수 있다.
도체 V- 평면(910)은 접촉부들(924)을 통한 전력 모듈(100)의 V- 단자(108)를 접촉부들(918)을 통한 DC 링크 커패시터(들)(102)의 V- 단자에 접속시킬 뿐만 아니라 외부 접속(922)을 위한 단자들을 가질 수 있다. 접촉부들(918, 924, 926, 928) 및 단자들(920, 922) 각각은 전기적 접속을 형성하기 위해 파스너를 수용하도록 구성되는 파스너 개구로 구현될 수 있다. 다른 전기적 접속 구현들이 마찬가지로 고려된다. 도체들(910, 912)은 개구들(940)을 포함할 수 있다. 도체들(910, 912) 중 하나에서의 개구들(940)은 도체들(910, 912) 중 다른 하나에서의 접촉부들로의 액세스를 허용한다.
유전체 막(914)은 도체들(910, 912)의 중첩하는 금속 층들 사이에 배치되는 얇은 전기적 절연체로서 구현될 수 있다. 유전체 막(914)은 전기적 안전 표준들에 따라 유전체 절연을 제공할 수 있다. 유전체 막(914)은 인덕턴스를 최소화하도록 가능한 한 얇게 유지될 수 있다. 막은 전기적 접속을 요구하지 않는 모든 영역들에서 적층형 버스 바(900)의 상부들 및 하부들을 또한 커버할 수 있다. 적층형 버스 바(900)의 에지들(916)은, 지오메트리 및 이용 가능 공간에 의존하여, 핀치 밀봉 적층, 에폭시 밀봉, 유전체 삽입 등을 포함하는, 다양한 방법들을 통해 밀봉될 수 있다. 일부 양태들에서, 유전체 막(914) 재료는 아크릴 접착제로 적층형 버스 바(900)에 접착될 수 있다. 일부 양태들에서, 적층형 버스 바(900)는 폴리머 재료가 있는 핀치 밀봉을 포함할 수 있다. 일부 양태들에서, 적층형 버스 바(900)는 적층을 형성하기 위해 압력, 열, 및 시간을 후속적으로 경험하게 될 수 있다.
일부 양태들에서, 버스 바(900) 및 도체들(910, 912)은 일반적으로 평면 구성을 갖는다. 보다 구체적으로, 버스 바(900)는 도 15에 도시되는 바와 같이 일반적으로 평평한 상부 표면 및 일반적으로 평평한 하부 표면을 가질 수 있다. 일부 양태들에서, 유전체 막(914)과 함께 도체들(910, 912) 중 하나의 두께는 도 13에 도시되는 오프셋 거리(702)를 정의한다. 일 양태에서, 유전체 막(914)과 함께 도체들(910, 912) 중 하나의 두께는, 오프셋 거리(702)에 대응하는, .5 mm 내지 10 mm일 수 있다. 일 양태에서, 유전체 막(914)과 함께 도체들(910, 912) 중 하나의 두께는, 오프셋 거리(702)에 대응하는, 1 mm 내지 2 mm일 수 있다. 일 양태에서, 유전체 막(914)과 함께 도체들(910, 912) 중 하나의 두께는, 오프셋 거리(702)에 대응하는, .5 mm 내지 1 mm일 수 있다. 일 양태에서, 유전체 막(914)과 함께 도체들(910, 912) 중 하나의 두께는, 오프셋 거리(702)에 대응하는, 2 mm 내지 3 mm일 수 있다. 일 양태에서, 유전체 막(914)과 함께 도체들(910, 912) 중 하나의 두께는, 오프셋 거리(702)에 대응하는, 3 mm 내지 4 mm일 수 있다. 일 양태에서, 유전체 막(914)과 함께 도체들(910, 912) 중 하나의 두께는, 오프셋 거리(702)에 대응하는, 4 mm 내지 5 mm일 수 있다. 일 양태에서, 유전체 막(914)과 함께 도체들(910, 912) 중 하나의 두께는, 오프셋 거리(702)에 대응하는, 5 mm 내지 6 mm일 수 있다. 일 양태에서, 유전체 막(914)과 함께 도체들(910, 912) 중 하나의 두께는, 이는 오프셋 거리(702)에 대응하는, 6 mm 내지 7 mm일 수 있다. 일 양태에서, 유전체 막(914)과 함께 도체들(910, 912) 중 하나의 두께는, 오프셋 거리(702)에 대응하는, 7 mm 내지 8 mm일 수 있다. 일 양태에서, 유전체 막(914)과 함께 도체들(910, 912) 중 하나의 두께는, 오프셋 거리(702)에 대응하는, 8 mm 내지 9 mm일 수 있다. 일 양태에서, 유전체 막(914)과 함께 도체들(910, 912) 중 하나의 두께는, 오프셋 거리(702)에 대응하는, 9 mm 내지 10 mm일 수 있다.
도 24는 본 개시 내용에 따른 위상 출력 버스 바를 도시한다. 3상 모터 드라이브에 대해, 이러한 예에서와 같이, 위상 출력들(930)은 인덕턴스를 최소화하기 위해 적층 또는 중첩을 요구하지 않을 수 있다. 이것은 위상 출력 버스 바들(930)이 유도성 부하들을 구동하고 있다는 사실로 인한 것이고, 이는 출력 경로들 상의 인덕턴스를 감소시킬 필요성을 제한한다. 따라서, 위상 출력 버스 바들(930)은 독립형 엘리먼트들일 수 있고 적층형 DC 링크 구조체보다 훨씬 덜 복잡할 수 있다. 위상 출력 버스 바들(930)은 전기적 접속을 형성하기 위한 파스너를 수용하기 위한 개구들(934)을 포함할 수 있다.
각각의 위상으로부터 출력 전류를 측정하는 것이 매우 바람직하다. 이것은 저 저항 직렬 저항기(션트로 불림)에서 추가하고, 전류에 의해 생성되는 자기장을 측정하는 센서를 포함하는, 이것을 가로질러 전압 강하를 측정하는 것, 및 비례 신호를 제어기에 제공하는 것 등과 같은, 다수의 방법들을 통해 수행될 수 있다. 도 24는 이러한 시스템에 대한 출력 버스 바들(930) 중 하나뿐만 아니라, 센서가 위치될 수 있는 영역에서 자기장을 집중하기 위해 철 함유 실드(932)를 추가하는 것에 의해 측정 정확도를 개선하는 구성을 도시한다.
위상 출력 버스 바(930) 또는 도체는 각각의 전력 모듈(100)의 위상 출력 단자(110)로부터 외부 단자 접속으로의 전이들을 제공하도록 구성될 수 있다. 위상 출력 버스 바(930) 또는 도체의 형태 및 배열은 변할 수 있고 전력 모듈들(100)의 특정 토폴로지 또는 배열에 의존할 수 있다.
철 함유 실드(932) 또는 자기장 집중기는, 전류 흐름에 의해 생성되는 자기장을 센서가 배치될 수 있는 타겟 영역에 집중시키도록 구성될 수 있다. 이것은 동작을 위해 요구되지 않을 수 있지만 대부분의 변환기 시스템들에서 출력 전류 측정들을 추출하기에 매우 이로운 배열이다.
도 25는 본 개시 내용의 양태들에 따른 전력 모듈 및 적층형 버스 바를 포함하는 예시적인 구현의 사시도를 도시하고; 도 26은 도 25에 따른 전력 모듈 및 적층형 버스 바를 포함하는 예시적인 구현의 제1 단면도를 도시하고; 도 27은 도 25에 따른 전력 모듈 및 적층형 버스 바를 포함하는 예시적인 구현의 제2 단면도를 도시한다. 도 25 내지 도 27은 위에서 설명된 적층형 버스 바(900) 구조체들이 있는 모터 드라이브 시스템 레이아웃을 도시한다. 도 25 내지 도 27에 도시되는 바와 같이, 이러한 시스템은 전력 모듈(100) 어레이, 냉각 플레이트(902) 어셈블리, DC 링크 커패시터(102), DC 링크 적층형 버스 바(900) 어셈블리, 및 출력 접촉 버스 바들(930)을 포함할 수 있다.
DC 링크 커패시터들의 단자들의 단면이 도 26에 도시된다. 도 26은, 모든 실현가능한 위치에서의 고도의 금속 적층 뿐만 아니라, 버스 바들(900)에서 특징화되는 엠보싱된 동일-평면 접속부들(918)을 도시한다. 플레이트들(910, 912) 사이의 분리만이 시트 금속 제조 프로세스들을 위해(엠보싱 도구들, 작업 홀딩, 공차들 등), 그리고 유전체 격리(914)를 위해(에지 밀봉들, 크리페이지, 클리어런스) 요구되는 최소 면적일 수 있다.
도 27에 도시되는 전력 모듈(100)을 가로지르는 단면은 DC 링크 커패시터들(102)의 뱅크로부터 전력 모듈(100)의 단자들(106, 108)로의 최적화된 중첩 중요 루프를 도시한다. 이것은 도 15에서 논의된 개념을 실제 대표적 컴포넌트들 및 물리적 설계 제약들로 보강한다.
모두에서, 이러한 저 인덕턴스, 고 전류 상호 접속 구조체는 개시되는 전력 모듈 설계를 위해 필요하고 이에 의해 인에이블될 수 있다. 함께, 이들은 DC 링크 커패시터들(102)의 뱅크와 스위치 위치들(104) 사이에 효과적이고 고도로 집적된 저 인덕턴스 경로를 형성한다. 이러한 구조체는 와이드 밴드 갭 반도체들과 같은 전력 디바이스들(302)의 효율적이고, 안정적이고, 매우 높은 주파수 스위칭을 허용한다.
도 28은 본 개시 내용에 따른 예시적인 단일 모듈 게이트 드라이버를 도시한다. 게이트 드라이버는 제어기와 고 전압 전력 스테이지들 사이의 전압 격리를 제공하면서 스위치 위치들(104)에 구동 전류를 전달하는 전력 증폭기로서 작용한다. 스위치 위치들(104) 사이의 드라이버 블록들 사이에 격리가 또한 유지될 수 있다. 고 주파수 스위칭에 대해, 드라이버들의 출력 스테이지는 물리적으로 스위치 위치들(104)에 근접하여 위치될 수 있다.
전압, 과전압(over voltage), 및 과전류 보호(over current protection) 하에서와 같이, 추가적인 특징들이 안전성을 위해 포함될 수 있다. 게이트 드라이버 회로는 전력 모듈(100)이 항상 안전 동작 영역에서 기능하고 고장의 경우에 신중히 셧 다운될 것을 보장하도록 구성될 수 있다.
이러한 전력 모듈 설계로, 게이트 드라이버들은 적층형 전력 버싱(900) 바로 위에 놓일 수 있다. 이들은 단일 PCB로서 형성되고 전력 모듈들(100)과 동일한 모듈식 방식으로 쌓아올려지거나 또는 스케일링될 수 있다. 대안적으로, 드라이버들은 또한 전력 모듈들(100)의 어레이를 가로질러 단일 PCB 상에 집적될 수 있어, 크기를 절약하지만 보드 상의 다수의 고 전압 노드들로 인한 복잡도를 증가시킨다. 드라이버들의 출력 스테이지는 모듈 신호 핀들과 접촉을 이루는 보드 대 보드 커넥터 바로 다음에 위치될 수 있다.
예시적인 단일 모듈 게이트 드라이버(400)가 도 28에 제시된다. 단일 모듈 게이트 드라이버(400) 엘리먼트들은 각각의 스위치 위치(104)에 대해 복제될 수 있다. 각각의 블록의 배열 및 특정 레이아웃은 시스템 의존적일 수 있고, 이러한 도면에서 일반화된 예로서 구성된다.
단일 모듈 게이트 드라이버(400) 엘리먼트들은 제어 신호 커넥터(410), 격리된 전원(420), 신호 격리 및 조절 컴포넌트(430), 증폭기 스테이지(440), 벌크 게이트 저항기 및 로컬 전류 필터(450), 센서들 및 보호 컴포넌트들(460), 전력 모듈 신호 커넥터(470), 및 크리페이지 확장 슬롯들(480) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 단일 모듈 게이트 드라이버(400)는 PCB(printed circuit board)(402) 상에 배열될 수 있다.
제어 신호 커넥터(410)는 차동 제어 및 센서 신호들이 케이블, 보드 대 보드 커넥터, 또는 유사한 메커니즘을 통해 이들 둘 사이에서 전달될 수 있도록 제어기와 게이트 드라이버를 인터페이스하도록 구성될 수 있다.
격리된 전원(420)은 전력 디바이스들(302)의 턴-온 및 턴-오프를 위해 요구되는 양 및 음의 전압들을 제공하는 DC-DC 변환기로서 구현될 수 있다. 격리된 전원(420)은 전력 디바이스들(302)에 의해 필요로 되는 전류를 얻기에 충분히 높은 전력일 수 있다. 제어 및 전력 스테이지들 사이의 격리는 이러한 블록의 필수적 기능일 수 있다.
신호 격리 및 조절 컴포넌트(430)는 저 전압 제어와 고 전압 전력 사이에 제어 신호들의 격리를 제공하는 것 뿐만 아니라, 드라이버의 증폭기 스테이지(440)에 대한 제어 신호들을 조절하는 회로를 포함할 수 있다.
증폭기 스테이지(440)는 개별 또는 집적 컴포넌트들로 형성될 수 있다. 증폭기 스테이지(440)는 격리된 저 전력 제어 신호들을 동작하기 위해 스위치 위치(104)에 의해 요구되는 전류들 및 전압들로 변환할 수 있다. 이것은 클린 스위칭을 위해 가능한 한 모듈 신호 단자들에 물리적으로 근접해야 한다.
벌크 게이트 저항기 및 로컬 전류 필터(450)는 출력 핀들, 벌크 게이트 저항기 및 로컬 전류 필터(450)로의 전이 이전의 최종 스테이지일 수 있고, 스위치 위치(104)의 턴-온 및 턴-오프 시간들을 튜닝하여 특정 시스템의 요구들을 매칭하는데 사용될 수 있다. 이들은 단일 세트의 수동 엘리먼트들일 수 있거나, 또는 상이한 스위칭 특성들이 요구되면 턴-온 및 턴-오프를 위한 상이한 저항 값들이 있는 네트워크의 부분으로서일 수 있다. 스위칭 이벤트들 동안 전류의 품질 소스가 유지되는 것을 보장하는데 로컬 필터가 또한 사용될 수 있다.
센서들 및 보호 컴포넌트들(460)은, 고장의 경우에 안전한 셧 다운을 위한 부족 및 과전압 보호들, 과전류 보호들, 온도 감지 및 메커니즘들을 포함할 수 있는, 회로를 포함할 수 있다.
전력 모듈 신호 커넥터(470)는 PCB(402)의 하측 상에 위치될 수 있다. 전력 모듈 신호 커넥터(470)는 게이트 드라이버 및 전력 모듈(100)을 인터페이스할 수 있어, 전력 모듈(100) 내부의 게이트 분배 네트워크로의 직접 접속을 제공한다. 이것은 통상적으로 보드 대 보드 커넥터, 직접 솔더 접속 등으로 용이하게 될 수 있다. 와이어 대 보드 접속이 또한 가능하지만, 드라이버가 전력 모듈(100)에 물리적으로 근접할 것을 필요로 할 수 있다.
크리페이지 확장 슬롯들(480)은 드라이버 스테이지들 사이의 전압 격리를 개선하도록 구성될 수 있어, 컴포넌트들의 보다 콤팩트한 패킹을 허용한다. 고 전압 전력 모듈들의 크기가 계속 축소됨에 따라, 전압 격리는 증가하는 도전 과제이다. PCB(402)에서 슬롯을 절단하는 것은 보드 크기를 추가하지 않고 전압 크리페이지 거리를 증가시키는 하나의 옵션일 수 있다. 다른 옵션들은 중요 노드들의 로컬 포팅 및 등각 유전체 코팅으로 전체 어셈블리를 완전히 커버하는 것을 을 포함한다. 보다 구체적으로, PCB(402)를 포함하는 전력 모듈(100)의 다양한 컴포넌트들은 하나 이상의 컴포넌트의 개별 및/또는 로컬 포팅을 포함할 수 있고; PCB(402)를 포함하는 전력 모듈(100)의 다양한 컴포넌트들은 하나 이상의 컴포넌트, 전체 PCB(402), 및/또는 전력 모듈(100)의 다른 어셈블리들 상의 등각 유전체 코팅을 포함할 수 있다.
도 29에 도시되는 바와 같이 함께 집적될 때, 게이트 드라이버(400) 및 전력 모듈(100)은, 격리를 통해, 증폭되고, 다음으로 게이트 저항기 네트워크를 통해 병렬화된 전력 디바이스들(302)의 게이트들에 직접 분배되는 제어 소스로부터의 최적화된 저 인덕턴스 신호 흐름이 있는 콤팩트한 단일 유닛을 형성한다.
도 30은 본 개시 내용의 양태들에 따른 전류 감지 컴포넌트를 도시하고; 도 31은 도 30에 따른 위상 출력 버스 바들과 함께 배열되는 전류 감지 컴포넌트를 도시한다. 전류를 감지하는 다수의 방법들이 존재한다. 도 30 및 도 31에 도시되는 개시 내용의 일 양태에서, 비-접촉 자기 센서(980)가 이용될 수 있다. 비-접촉 자기 센서(980)는 자기장을 집중하기 위해 철 함유 실드(932)와 함께 이용될 수 있다. 비-접촉 자기 센서들(980)은 출력 전류에 대한 비례 신호를 생성하는 이러한 영역에 배치되는 작은 센서 칩을 이용할 수 있다. 모든 3개의 위상들에 대한 단일 PCB(936) 상의 센서들의 예가 도 30에 도시되고, 자기 실드들이 있는 전체 출력 버스 바 구조체가 도 31에 도시된다.
도 32는 본 개시 내용의 양태에 따른 예시적인 3상 모터 구동 전력 스택-업을 도시한다. 특히, 도 32는 이전에 설명된 기능 컴포넌트들 모두가 있는 예시적인 3상 모터 구동 전력 스택-업을 도시한다. 도 32의 시스템은 피크적 전기적 성능을 위해 고도로 집적되고 매우 최적화된다. 커패시터 뱅크 및 EMI 차폐 인클로저들의 전압 감지와 같은 추가적인 특징들이 고려되고 이러한 고 성능 코어 내에 잘 집적될 것이다.
이러한 예시적인 접근법은 전력 처리 요구들 내의 대부분의 시스템들 및 주어진 적용에 대해 특정한 크기 및 가중치 제한들에 대해 적응 가능하다. 본 개시 내용에 설명되는 전력 모듈 설계 및 시스템 레벨 구조체들은 고 레벨의 전력 밀도 및 용적 측정 이용이 달성되는 것을 허용한다.
따라서, 본 개시 내용은, 안정성을 증가시키고, 스위칭 손실들을 감소시키고, EMI를 감소시키고, 시스템 컴포넌트들에 대한 스트레스들을 제한하기 위해, 루프 인덕턴스와 같은, 기생 임피던스들에 대처하도록 구성되는 개선된 전력 모듈(100) 및 연관된 시스템을 제시하였다. 특히, 개시되는 전력 모듈은 일부 양태들에서의 인덕턴스를 10% 만큼 감소시키기 위한 개시되는 배열이 있는 능력을 갖는다. 더욱이, 개시되는 전력 모듈(100)은 하프 브리지 구성, 풀 브리지 구성, 공통 소스 구성, 공통 드레인 구성, 중립 포인트 클램프 구성, 및 3상 구성을 포함하는 수많은 타이폴로지들로 구현될 수 있다. 전력 모듈(100)의 적용들은 모터 드라이브들, 태양 인버터들, 회로 차단기들, 보호 회로들, DC-DC 변환기들 등을 포함한다.
본 개시 내용의 양태들은, 본 개시 내용의 양태들이 도시되는, 첨부 도면들을 참조하여 위에 설명되었다. 그러나, 본 개시 내용은, 그러나, 많은 상이한 형태들로 구현될 수 있지만, 위에 제시된 양태들로 제한되는 것으로 해석되어서는 안 된다는 점이 이해될 것이다. 오히려, 이러한 양태들은 본 개시 내용을 철저하고 완벽하게 하고, 본 개시 내용의 범위를 해당 분야에서의 기술자들에게 충분히 전달하기 위해서 제공된다. 유사 번호들은 전반적으로 유사 엘리먼트들을 지칭한다.
제1, 제2 등이라는 용어들이 본 명세서 전반적으로 다양한 엘리먼트들을 설명하기 위해 사용되더라도, 이러한 엘리먼트들은 이러한 용어들에 의해 제한되지 않아야 한다는 점이 이해될 것이다. 이러한 용어들은 하나의 엘리먼트를 다른 것과 구별하기 위해서만 사용된다. 예를 들어, 본 개시 내용의 범위에서 벗어나지 않으면서, 제1 엘리먼트는 제2 엘리먼트로 지칭될 수 있고, 유사하게, 제2 엘리먼트는 제1 엘리먼트로 지칭될 수 있다. "및/또는(and/or)"이라는 용어는 연관된 열거된 항목들 중 하나 이상의 임의의 그리고 모든 조합들을 포함한다.
본 명세서에서 사용되는 전문 용어는 오직 특정 양태들을 설명하기 위한 목적을 위한 것이고 본 개시 내용을 제한하는 것으로 의도되는 것은 아니다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 단수 형태들("a", "an", 및 "the")은, 문맥이 명확히 달리 표시하지 않는 한, 복수 형태들을 마찬가지로 포함하려는 의도이다. 포함("comprises", "comprising," "includes" 및/또는 "including")이라는 용어들은, 본 명세서에서 사용될 때, 언급되는 특징들, 정수들, 단계들, 동작들, 엘리먼트들, 및/또는 컴포넌트들의 존재를 명시하지만, 하나 이상의 다른 특징, 정수, 단계, 동작, 엘리먼트, 컴포넌트, 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하는 것은 아니라는 점이 추가로 이해될 것이다.
층, 영역, 또는 기판과 같은 엘리먼트가 다른 엘리먼트 "상에(on)" 존재하거나 또는 다른 엘리먼트 "상으로(onto)" 확장된다고 지칭될 때, 다른 엘리먼트 상에 직접 존재하거나 또는 다른 엘리먼트 상으로 직접 확장될 수 있거나 또는 개재 엘리먼트들이 또한 존재할 수 있다는 점이 이해될 것이다. 반면에, 엘리먼트가 다른 엘리먼트 "상에 직접(directly on)" 있거나 또는 다른 엘리먼트 "상으로 직접(directly onto)" 확장된다고 지칭될 때는, 개재 엘리먼트들이 존재하지 않는다. 엘리먼트가 다른 엘리먼트에 "접속(connected)" 또는 "결합(coupled)"된다고 지칭될 때는, 다른 엘리먼트에 직접 접속되거나 또는 결합될 수 있거나 또는 개재 엘리먼트들이 존재할 수 있다는 점이 또한 이해될 것이다. 반면에, 엘리먼트가 다른 엘리먼트에 "직접 접속(directly connected)" 또는 "직접 결합(directly coupled)"된다고 지칭될 때는, 개재 엘리먼트들은 존재하지 않는다.
top"아래(below)" 또는 "위(above)" 또는 "상부(upper)" 또는 "하부(lower)" 또는 "상부(top)" 또는 "하부(bottom)"와 같은 상대적 용어들이 도면들에 도시되는 바와 같은 하나의 엘리먼트, 층 또는 영역 대 다른 엘리먼트, 층 또는 영역과의 관계를 설명하기 위해 본 명세서에서 사용될 수 있다. 이러한 용어들은 도면들에 묘사되는 배향 외에도 디바이스의 상이한 배향들을 포함하도록 의도되는 것이라는 점이 이해될 것이다.
본 개시 내용의 양태들은 본 개시 내용의 이상화된 실시예들(및 중간 구조체들)의 개략적인 예시들인 단면 예시들을 참조하여 본 명세서에 설명된다. 도면들에서의 층들 및 영역들의 두께는 명확성을 위해 과장될 수 있다. 추가적으로, 예를 들어, 제조 기술들 및/또는 공차들의 결과로서 예시들의 형상으로부터의 변동들 예상될 것이다.
도면들 및 명세서에는, 본 개시 내용의 통상적인 양태들이 개시되어 있으며, 특정 용어들이 이용되고 있더라도, 이들은 제한의 목적이 아니라 일반적이고 설명적인 의미로만 사용되며, 본 개시 내용의 범위는 다음의 청구항들에서 제시된다.
본 개시 내용이 예시적인 양태들의 면에서 설명되었지만, 해당 분야에서의 기술자들은 본 개시 내용이 첨부된 청구항들의 사상 및 범위에서의 수정들로 실시될 수 있다는 점을 인식할 것이다. 위에 주어진 이러한 예들은 단지 예시적인 것이고 본 개시 내용의 모든 가능한 설계들, 양태들, 적용들 또는 수정들의 철저한 리스트인 것으로 의미되는 것은 아니다. 이와 관련하여, 다양한 양태들, 특징들, 컴포넌트들, 엘리먼트들, 모듈들, 배열들, 회로들 등은 교환 가능하고, 혼합되고, 매칭되고, 조합되는 등인 것으로 고려된다. 이와 관련하여, 본 개시 내용의 상이한 특징들은 모듈식이고, 서로 혼합되고 매칭될 수 있다.

Claims (24)

  1. 전력 모듈로서,
    적어도 하나의 전력 기판;
    상기 적어도 하나의 전력 기판에 전기적으로 접속되는 복수의 전력 디바이스들- 상기 적어도 하나의 전력 기판은 폭 방향 및 길이 방향으로 연장됨 -;
    상기 폭 방향을 따라 상기 적어도 하나의 전력 기판 상에 제1 행에 배열되는 상기 복수의 전력 디바이스들의 제1 세트;
    상기 폭 방향을 따라 상기 적어도 하나의 전력 기판 상에 제2 행에 배열되는 상기 복수의 전력 디바이스들의 제2 세트- 상기 제1 행은 상기 적어도 하나의 전력 기판의 상기 길이 방향을 따라 상기 제2 행과 상이한 위치에 위치됨 -; 및
    복수의 단자들- 상기 복수의 단자들 각각은 상기 적어도 하나의 전력 기판의 상기 폭 방향 및 상기 길이 방향으로 연장되고, 상기 복수의 단자들 각각은 상기 적어도 하나의 전력 기판의 상기 길이 방향을 따라 상이한 위치에 위치됨 -을 포함하고,
    상기 복수의 전력 디바이스들 및 복수의 단자들은 상기 복수의 전력 디바이스들에 의한 전류 공유를 증가시키도록 구성되고, 상기 전력 모듈은,
    상기 적어도 하나의 전력 기판 상에 배열되는 하우징; 및
    상기 적어도 하나의 전력 기판 상에 있고 상기 적어도 하나의 전력 기판으로부터 전기적으로 격리되는 격리 구조체를 추가로 포함하고,
    상기 복수의 단자들 중 하나는 상기 격리 구조체 상에 있고;
    상기 격리 구조체는, 상기 하우징에 위치되는 내장형 격리 컴포넌트, 상기 적어도 하나의 전력 기판 상에 배열되는 부 전력 기판, 상기 적어도 하나의 전력 기판 상에 배열되는 막 격리 컴포넌트, 및 상기 하우징에 위치되는 서스펜션 격리 구성 중 적어도 하나를 포함하는 전력 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    전류는 상기 복수의 단자들 중 제1 단자, 상기 적어도 하나의 전력 기판, 및 상기 복수의 단자들 중 제2 단자를 통해 상기 전력 모듈을 통해 루프 내에서 흘러 인덕턴스를 감소시키는 전력 모듈.
  3. 제1항에 있어서, 상기 복수의 단자들 중 적어도 하나는 시트 금속 구성을 포함하는 전력 모듈.
  4. 제1항의 전력 모듈을 포함하는 시스템으로서,
    상기 전력 모듈은 적어도 2개의 전력 모듈들을 포함하고, 상기 적어도 2개의 전력 모듈들은 병렬로 배열되고 구성되며;
    상기 적어도 2개의 전력 모듈들 각각은 상기 복수의 단자들 중 제1 단자를 포함하고;
    상기 적어도 2개의 전력 모듈들의 제1 단자들은 제1 버스 바에 접속하도록 구성되고;
    상기 적어도 2개의 전력 모듈들은 토폴로지 패턴으로 배열되고;
    상기 토폴로지 패턴은 하프 브리지 구성, 풀 브리지 구성, 공통 소스 구성, 공통 드레인 구성, 중립 포인트 클램프 구성, 및 3상 구성 중 적어도 하나를 형성하는 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 적어도 2개의 전력 모듈들 각각은 상기 복수의 단자들 중 제2 단자를 포함하고;
    상기 적어도 2개의 전력 모듈들의 제2 단자들은 제2 버스 바에 접속하도록 구성되는 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 전력 모듈들 각각은, 전류가 상기 적어도 2개의 전력 모듈들의 제1 단자, 상기 적어도 2개의 전력 모듈들의 적어도 하나의 전력 기판, 및 상기 적어도 2개의 전력 모듈들의 제2 단자를 통해 루프 내에서 흘러 인덕턴스를 감소시키도록 구성되는 시스템.
  7. 전력 모듈로서,
    적어도 하나의 전력 기판;
    상기 적어도 하나의 전력 기판에 전기적으로 접속되는 복수의 전력 디바이스들 - 상기 적어도 하나의 전력 기판은 폭 방향 및 길이 방향으로 연장됨 -;
    상기 폭 방향을 따라 상기 적어도 하나의 전력 기판 상에 제1 행에 배열되는 상기 복수의 전력 디바이스들의 제1 세트;
    상기 폭 방향을 따라 상기 적어도 하나의 전력 기판 상에 제2 행에 배열되는 상기 복수의 전력 디바이스들의 제2 세트- 상기 제1 행은 상기 적어도 하나의 전력 기판의 길이 방향을 따라 상기 제2 행과 상이한 위치에 위치됨 -; 및
    복수의 단자들- 상기 복수의 단자들 각각은 상기 적어도 하나의 전력 기판의 상기 폭 방향 및 상기 길이 방향으로 연장되고, 상기 복수의 단자들 각각은 상기 적어도 하나의 전력 기판의 상기 길이 방향을 따라 상이한 위치에 위치됨 -을 포함하고,
    상기 복수의 단자 중 제1 단자의 적어도 하나의 부분은 상기 복수의 단자 중 제2 단자의 적어도 하나의 부분보다 더 높은 고도에 배열되는 전력 모듈.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 전력 기판 상에 배열되는 하우징; 및
    상기 적어도 하나의 전력 기판 위에 배열되고 상기 적어도 하나의 전력 기판으로부터 전기적으로 격리되도록 구성되는 격리 구조체를 더 포함하고,
    상기 복수의 단자 중 하나는 상기 격리 구조체에 접속되고;
    상기 격리 구조체는, 상기 하우징에 위치되는 내장형 격리 컴포넌트, 상기 적어도 하나의 전력 기판 상에 배열되는 부 전력 기판, 상기 적어도 하나의 전력 기판 상에 배열되는 막 격리 컴포넌트, 및 상기 하우징에 위치되는 서스펜션 격리 구성 중 적어도 하나를 포함하는 전력 모듈.
  9. 제7항에 있어서, 전류는 상기 복수의 단자들 중 제1 단자, 상기 적어도 하나의 전력 기판, 및 상기 복수의 단자들 중 제2 단자를 통해 상기 전력 모듈을 통해 루프 내에서 흘러 인덕턴스를 감소시키는 전력 모듈.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 복수의 단자 중 적어도 하나는 시트 금속 구성을 포함하고,
    상기 복수의 단자들 각각은 상기 적어도 하나의 전력 기판의 상기 폭 방향 및 상기 길이 방향으로 연장되고;
    상기 복수의 단자들 각각은 상기 적어도 하나의 전력 기판의 상기 길이 방향을 따라 상이한 위치에 위치되는 전력 모듈.
  11. 제7항의 전력 모듈을 포함하는 시스템으로서,
    상기 전력 모듈은 적어도 2개의 전력 모듈들을 포함하고, 상기 적어도 2개의 전력 모듈들은 병렬로 배열되고 구성되며;
    상기 적어도 2개의 전력 모듈들 각각은 상기 복수의 단자들 중 제1 단자를 포함하고;
    상기 적어도 2개의 전력 모듈들의 제1 단자들은 제1 버스 바에 접속하도록 구성되고;
    상기 적어도 2개의 전력 모듈들은 토폴로지 패턴으로 배열되고;
    상기 토폴로지 패턴은 하프 브리지 구성, 풀 브리지 구성, 공통 소스 구성, 공통 드레인 구성, 중립 포인트 클램프 구성, 및 3상 구성 중 적어도 하나를 형성하는 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 적어도 2개의 전력 모듈들 각각은 상기 복수의 단자들 중 제2 단자를 포함하고;
    상기 적어도 2개의 전력 모듈들의 제2 단자들은 제2 버스 바에 접속하도록 구성되는 시스템.
  13. 제12항에 있어서, 상기 전력 모듈들 각각은, 전류가 상기 적어도 2개의 전력 모듈들의 제1 단자, 상기 적어도 2개의 전력 모듈들의 적어도 하나의 전력 기판, 및 상기 적어도 2개의 전력 모듈들의 제2 단자를 통해 루프 내에서 흘러 인덕턴스를 감소시키도록 구성되는 시스템.
  14. 전력 모듈로서,
    적어도 하나의 전력 기판;
    상기 적어도 하나의 전력 기판에 전기적으로 접속되는 복수의 전력 디바이스들- 상기 적어도 하나의 전력 기판은 폭 방향 및 길이 방향으로 연장됨 -;
    상기 폭 방향을 따라 상기 적어도 하나의 전력 기판 상에 제1 행에 배열되는 상기 복수의 전력 디바이스들의 제1 세트;
    상기 폭 방향을 따라 상기 적어도 하나의 전력 기판 상에 제2 행에 배열되는 상기 복수의 전력 디바이스들의 제2 세트- 상기 제1 행은 상기 적어도 하나의 전력 기판의 길이 방향을 따라 상기 제2 행과 상이한 위치에 위치됨 -; 및
    복수의 단자들- 상기 복수의 단자들 각각은 상기 적어도 하나의 전력 기판의 상기 폭 방향 및 상기 길이 방향으로 연장되고, 상기 복수의 단자들 각각은 상기 적어도 하나의 전력 기판의 길이 방향을 따라 상이한 위치에 위치됨 -을 포함하고,
    전류는 상기 복수의 단자들 중 제1 단자, 상기 적어도 하나의 전력 기판, 및 상기 복수의 단자들 중 제2 단자를 통해 상기 전력 모듈을 통해 루프 내에서 흘러 인덕턴스를 감소시키는 전력 모듈.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 전력 기판 상에 배열되는 하우징; 및
    상기 적어도 하나의 전력 기판 위에 배열되고 상기 적어도 하나의 전력 기판으로부터 전기적으로 격리되도록 구성되는 격리 구조체를 더 포함하고,
    상기 복수의 단자 중 하나는 상기 격리 구조체에 접속되고;
    상기 격리 구조체는, 상기 하우징에 위치되는 내장형 격리 컴포넌트, 상기 적어도 하나의 전력 기판 상에 배열되는 부 전력 기판, 상기 적어도 하나의 전력 기판 상에 배열되는 막 격리 컴포넌트, 및 상기 하우징에 위치되는 서스펜션 격리 구성 중 적어도 하나를 포함하는 전력 모듈.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 복수의 단자 중 적어도 하나는 시트 금속 구성을 포함하고,
    상기 복수의 단자들 각각은 상기 적어도 하나의 전력 기판의 상기 폭 방향 및 상기 길이 방향으로 연장되고,
    상기 복수의 단자들 각각은 상기 적어도 하나의 전력 기판의 상기 길이 방향을 따라 상이한 위치에 위치되는 전력 모듈.
  17. 제14항의 전력 모듈을 포함하는 시스템으로서,
    상기 전력 모듈은 적어도 2개의 전력 모듈들을 포함하고, 상기 적어도 2개의 전력 모듈들은 병렬로 배열되고 구성되며;
    상기 적어도 2개의 전력 모듈들 각각은 상기 복수의 단자들 중 제1 단자를 포함하고;
    상기 적어도 2개의 전력 모듈들의 제1 단자들은 제1 버스 바에 접속하도록 구성되고;
    상기 적어도 2개의 전력 모듈들은 토폴로지 패턴으로 배열되고;
    상기 토폴로지 패턴은 하프 브리지 구성, 풀 브리지 구성, 공통 소스 구성, 공통 드레인 구성, 중립 포인트 클램프 구성, 및 3상 구성 중 적어도 하나를 형성하는 시스템.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 적어도 2개의 전력 모듈들 각각은 상기 복수의 단자들 중 제2 단자를 포함하고;
    상기 적어도 2개의 전력 모듈들의 제2 단자들은 제2 버스 바에 접속하도록 구성되는 시스템.
  19. 제18항에 있어서, 상기 전력 모듈들은, 전류가 상기 적어도 2개의 전력 모듈들의 제1 단자, 상기 적어도 2개의 전력 모듈들의 적어도 하나의 전력 기판, 및 상기 적어도 2개의 전력 모듈들의 제2 단자를 통해 루프 내에서 흘러 인덕턴스를 감소시키도록 구성되는 시스템.
  20. 시스템으로서,
    적어도 2개의 전력 모듈들을 포함하고;
    상기 적어도 2개의 전력 모듈들 각각은 적어도 하나의 전력 기판을 포함하고;
    상기 적어도 2개의 전력 모듈들 각각은 상기 적어도 하나의 전력 기판에 전기적으로 접속되는 복수의 전력 디바이스들을 포함하고;
    상기 적어도 2개의 전력 모듈들 각각은 상기 적어도 하나의 전력 기판 상에 배열되는 적어도 2개의 단자들을 포함하고;
    상기 적어도 2개의 전력 모듈들 각각은 상기 적어도 2개의 단자들 중 제1 단자를 포함하고,
    상기 적어도 2개의 전력 모듈들의 제1 단자들은 제1 버스 바에 접속하도록 구성되고,
    상기 적어도 2개의 전력 모듈들은 토폴로지 패턴으로 배열되고,
    상기 토폴로지 패턴은 하프 브리지 구성, 풀 브리지 구성, 공통 소스 구성, 공통 드레인 구성, 중립 포인트 클램프 구성, 및 3상 구성 중 적어도 하나를 형성하는 시스템.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 적어도 2개의 전력 모듈들 각각은 상기 적어도 2개의 단자들 중 제2 단자를 포함하고,
    상기 적어도 2개의 전력 모듈들의 제2 단자들은 제2 버스 바에 접속하도록 구성되는 시스템.
  22. 제21항에 있어서, 상기 전력 모듈들 각각은, 전류가 상기 적어도 2개의 전력 모듈들의 제1 단자, 상기 적어도 2개의 전력 모듈들의 적어도 하나의 전력 기판, 및 상기 적어도 2개의 전력 모듈들의 제2 단자를 통해 루프 내에서 흘러 인덕턴스를 감소시키도록 구성되는 시스템.
  23. 제20항에 있어서, 상기 적어도 2개의 전력 모듈들 각각은,
    폭 방향을 따라 상기 적어도 하나의 전력 기판 상에 제1 행에 배열되는 상기 복수의 전력 디바이스들의 제1 세트; 및
    상기 폭 방향을 따라 상기 적어도 하나의 전력 기판 상에 제2 행에 배열되는 상기 복수의 전력 디바이스들의 제2 세트- 상기 제1 행은 상기 적어도 하나의 전력 기판의 길이 방향을 따라 상기 제2 행과 상이한 위치에 위치됨 -를 더 포함하고,
    상기 복수의 전력 디바이스들 및 상기 적어도 2개의 단자들은 상기 복수의 전력 디바이스들에 의한 전류 공유를 증가시키도록 구성되는 시스템.
  24. 제20항에 있어서,
    상기 적어도 2개의 전력 모듈들 각각은 상기 적어도 하나의 전력 기판 위에 배열되는 하우징을 포함하고;
    상기 적어도 2개의 전력 모듈들 각각은, 상기 적어도 하나의 전력 기판 위에 배열되고 상기 적어도 하나의 전력 기판으로부터 전기적으로 격리되도록 구성되는 격리 구조체를 더 포함하고,
    상기 적어도 2개의 단자들 중 하나는 상기 격리 구조체에 접속되고;
    상기 격리 구조체는, 상기 하우징에 위치되는 내장형 격리 컴포넌트, 상기 적어도 하나의 전력 기판 상에 배열되는 부 전력 기판, 상기 적어도 하나의 전력 기판 상에 배열되는 막 격리 컴포넌트, 및 상기 하우징에 위치되는 서스펜션 격리 구성 중 적어도 하나를 포함하는 시스템.
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Families Citing this family (62)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10959342B2 (en) * 2019-04-08 2021-03-23 Kevin R. Williams Condensation resistant power semiconductor module
US10749443B2 (en) 2017-01-13 2020-08-18 Cree Fayetteville, Inc. High power multilayer module having low inductance and fast switching for paralleling power devices
USD954667S1 (en) 2017-01-13 2022-06-14 Wolfspeed, Inc. Power module
US10917992B2 (en) 2017-01-13 2021-02-09 Cree Fayetteville, Inc. High power multilayer module having low inductance and fast switching for paralleling power devices
US11696417B2 (en) 2017-01-13 2023-07-04 Wolfspeed, Inc. High power multilayer module having low inductance and fast switching for paralleling power devices
CN110268522B (zh) * 2017-02-01 2024-01-16 日立能源有限公司 具有主动短路故障模式的功率半导体装置
JP6848073B2 (ja) * 2017-08-30 2021-03-24 三菱電機株式会社 主回路配線部材および電力変換装置
EP3462822A1 (de) * 2017-09-29 2019-04-03 Siemens Aktiengesellschaft Elektrischer umrichter
US10850623B2 (en) 2017-10-30 2020-12-01 Sf Motors, Inc. Stacked electric vehicle inverter cells
EP3522188A1 (de) 2018-02-06 2019-08-07 Siemens Aktiengesellschaft Kondensatoraufbau und leistungsmodul mit einem leistungselektronischen bauelement
DE102018201842A1 (de) * 2018-02-06 2019-08-08 Siemens Aktiengesellschaft Leistungselektronische Schaltung mit mehreren Leistungsmodulen
DE102018202484A1 (de) * 2018-02-19 2019-08-22 Zf Friedrichshafen Ag Leistungselektronikanordnung
US10790758B2 (en) * 2018-03-08 2020-09-29 Chongqing Jinkang New Energy Vehicle Co., Ltd. Power converter for electric vehicle drive systems
US10779445B2 (en) 2018-03-23 2020-09-15 Chongqing Jinkang New Energy Vehicle Co., Ltd. Inverter module having multiple half-bridge modules for a power converter of an electric vehicle
US10756649B2 (en) * 2018-03-23 2020-08-25 Chongqing Jinkang New Energy Vehicle Co., Ltd. Inverter module having multiple half-bridge modules for a power converter of an electric vehicle
US10778118B2 (en) 2018-03-23 2020-09-15 Chongqing Jinkang New Energy Vehicle Co., Ltd. Inverter module having multiple half-bridge modules for a power converter of an electric vehicle
US10778117B2 (en) 2018-04-17 2020-09-15 Chongqing Jinkang New Energy Vehicle Co., Ltd. Inverter module of an electric vehicle
US10772242B2 (en) 2018-04-17 2020-09-08 Chongqing Jinkang New Energy Vehicle Co., Ltd. Inverter module of an electric vehicle
US10608423B2 (en) 2018-04-26 2020-03-31 Sf Motors, Inc. Electric vehicle inverter module laminated bus bar
US10660242B2 (en) 2018-04-26 2020-05-19 Chongqing Jinkang New Energy Vehicle Co., Ltd. Electric vehicle inverter module heat sink
US10600577B2 (en) 2018-04-26 2020-03-24 Sf Motors, Inc. Electric vehicle inverter module capacitors
US10600578B2 (en) 2018-04-26 2020-03-24 Sf Motors, Inc. Electric vehicle inverter module capacitors
CN108831880A (zh) * 2018-08-07 2018-11-16 成都赛力康电气有限公司 一种用于电力电子器件mos模块的dbc基板
USD903590S1 (en) 2018-09-12 2020-12-01 Cree Fayetteville, Inc. Power module
TWI683522B (zh) * 2018-10-24 2020-01-21 林景源 高頻分時多相電源轉換器
US11183440B2 (en) 2018-12-10 2021-11-23 Gan Systems Inc. Power modules for ultra-fast wide-bandgap power switching devices
EP3909124A4 (en) * 2019-01-10 2022-10-26 Wolfspeed, Inc. HIGH POWER MULTILAYER MODULE HAVING LOW INDUCTANCE AND FAST SWITCHING FOR PARALLELING POWER DEVICES
US10720852B1 (en) * 2019-01-30 2020-07-21 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army High power direct current/alternating current inverter
EP3696556A3 (en) 2019-02-15 2020-09-09 LG Electronics Inc. Printed circuit board assembly
KR102350939B1 (ko) * 2019-06-26 2022-01-12 엘지마그나 이파워트레인 주식회사 인쇄회로기판 어셈블리
US11122699B2 (en) * 2019-05-03 2021-09-14 Delta Electronics, Inc. Input connection device
DE102019003373B4 (de) * 2019-05-14 2023-08-10 Infineon Technologies Austria Ag Leistungshalbleitervorrichtung mit integrierter Strommessung und Leistungsmodul diese aufweisend und Verfahren zum Messen eines Stroms darin
US11019718B2 (en) * 2019-05-15 2021-05-25 Efficient Power Conversion Corporation Low parasitic inductance structure for power switched circuits
EP3748675A1 (de) * 2019-06-04 2020-12-09 Siemens Aktiengesellschaft Leistungshalbleitermodul mit gestaffelten anschlussflächen
EP3751605A1 (de) * 2019-06-11 2020-12-16 Siemens Aktiengesellschaft Elektronischer schaltkreis und verfahren zur herstellung eines elektronischen schaltkreises
US11069640B2 (en) 2019-06-14 2021-07-20 Cree Fayetteville, Inc. Package for power electronics
DE102019125733B4 (de) * 2019-09-25 2021-10-07 Audi Ag Gemoldetes Leistungsmodul mit integrierter Erregerschaltung
CN110768513B (zh) * 2019-11-06 2020-07-24 哈尔滨工业大学 基于布线优化的碳化硅功率开关器件并联设计方法
US10957995B1 (en) 2019-11-08 2021-03-23 Hamilton Sundstrand Corporation Electrical connection protection
US11742332B2 (en) 2019-12-06 2023-08-29 Wolfspeed, Inc. Methods and systems for matching both dynamic and static parameters in dies, discretes, and/or modules, and methods and systems based on the same
US11721617B2 (en) * 2020-04-07 2023-08-08 Wolfspeed, Inc. Power module
US20210319933A1 (en) * 2020-04-09 2021-10-14 Dana Tm4 Inc. System and method for dielectric coated busbars
US11751353B2 (en) 2020-07-24 2023-09-05 Texas Instruments Incorporated Power conversion module and method of forming the same
USD1016012S1 (en) * 2020-07-31 2024-02-27 FLIR Belgium BVBA Module for power control system
EP3955717A1 (de) * 2020-08-14 2022-02-16 Siemens Aktiengesellschaft Multilevel-stromrichter mit optimierter topologie
US11574859B2 (en) * 2020-09-28 2023-02-07 Wolfspeed, Inc. Power module having an elevated power plane with an integrated signal board and process of implementing the same
US20220165627A1 (en) * 2020-11-23 2022-05-26 Cree Fayetteville, Inc. Methods and systems for component analysis, sorting, and sequencing based on component parameters and devices utilizing the methods and systems
CN112260218B (zh) * 2020-12-23 2021-03-02 东南大学 额定电流可调且可监测的过流保护器及制备方法
US11765815B2 (en) * 2020-12-23 2023-09-19 GM Global Technology Operations LLC Printed circuit board based solid state relay
CN112910246B (zh) * 2021-01-20 2022-07-05 华中科技大学 一种pcb功率环路emi抑制电路
JP7422696B2 (ja) 2021-02-09 2024-01-26 三菱電機株式会社 半導体装置および半導体装置の製造方法
US20220302014A1 (en) * 2021-03-19 2022-09-22 Cree Fayetteville, Inc. Power component configured for improving partial discharge performance and system and process of implementing the same
CN113097154A (zh) * 2021-03-22 2021-07-09 西安交通大学 一种双向开关功率模块及其制备方法
CN112928073A (zh) * 2021-04-20 2021-06-08 沈阳益峰电器有限责任公司 一种igbt功率模块装置及制造方法
WO2022226142A1 (en) * 2021-04-23 2022-10-27 Wolfspeed, Inc. Power module
CN113747680B (zh) * 2021-09-09 2023-08-04 安徽华东光电技术研究所有限公司 短波段30sw功率放大器的制作工艺
EP4213204A1 (en) 2022-01-06 2023-07-19 Sentec E&E Co., Ltd. Low parasitic inductance power module featuring staggered interleaving conductive members
EP4220704A1 (en) * 2022-01-27 2023-08-02 Infineon Technologies AG Printed circuit board, power semiconductor module arrangement comprising a printed circuit board, and method for assembling the same
WO2023149257A1 (ja) * 2022-02-04 2023-08-10 ローム株式会社 半導体装置
WO2023199639A1 (ja) 2022-04-13 2023-10-19 富士電機株式会社 半導体装置
KR20230172344A (ko) * 2022-06-15 2023-12-22 현대자동차주식회사 파워 모듈 및 이를 이용한 모터 구동 시스템
US11936368B2 (en) 2022-06-26 2024-03-19 Wolfspeed, Inc. Optimization of power module performance via parasitic mutual coupling

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004186504A (ja) 2002-12-04 2004-07-02 Hitachi Unisia Automotive Ltd 半導体装置
US20090309524A1 (en) 2008-06-13 2009-12-17 Rider Jerald R System and Method for Adding Voltages of Power Modules in Variable Frequency Drives
US20130105961A1 (en) 2011-10-31 2013-05-02 Infineon Technologies Ag Low inductance power module
US20140198475A1 (en) 2013-01-17 2014-07-17 Lear Corporation Electrical busbar, electrical connector assembly and power converter
US20150137871A1 (en) 2013-06-04 2015-05-21 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Gate driver and power module equipped with same

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3053298B2 (ja) * 1992-08-19 2000-06-19 株式会社東芝 半導体装置
JP4277169B2 (ja) * 2003-01-06 2009-06-10 富士電機デバイステクノロジー株式会社 電力用半導体モジュール
US9192079B2 (en) * 2008-09-26 2015-11-17 Rockwell Automation Technologies, Inc. Power electronic module cooling system and method
JP5002568B2 (ja) * 2008-10-29 2012-08-15 日立オートモティブシステムズ株式会社 電力変換装置
EP3633723B1 (en) * 2009-05-14 2023-02-22 Rohm Co., Ltd. Semiconductor device
US8076696B2 (en) * 2009-10-30 2011-12-13 General Electric Company Power module assembly with reduced inductance
FR2974969B1 (fr) * 2011-05-03 2014-03-14 Alstom Transport Sa Dispositif d'interconnexion electrique d'au moins un composant electronique avec une alimentation electrique comprenant des moyens de diminution d'une inductance de boucle entre des premiere et deuxieme bornes
US9373617B2 (en) * 2011-09-11 2016-06-21 Cree, Inc. High current, low switching loss SiC power module
JP5893126B2 (ja) * 2012-03-01 2016-03-23 三菱電機株式会社 電力用半導体モジュール及び電力変換装置
WO2013175941A1 (ja) * 2012-05-22 2013-11-28 株式会社村田製作所 複合モジュール
JP5995015B2 (ja) * 2012-05-22 2016-09-21 株式会社村田製作所 複合モジュール
WO2014068936A1 (ja) * 2012-11-05 2014-05-08 日本精工株式会社 半導体モジュール
JP6124810B2 (ja) * 2014-01-16 2017-05-10 三菱電機株式会社 パワーモジュール
EP3100301B1 (en) * 2014-01-30 2019-11-06 Cree Fayetteville, Inc. Low profile, highly configurable, current sharing paralleled wide band gap power device power module
WO2015176985A1 (en) * 2014-05-20 2015-11-26 Abb Technology Ag Semiconductor power module with low stray inductance
DE102014115847B4 (de) 2014-10-30 2018-03-08 Infineon Technologies Ag Verfahren zur Herstellung eines Leistungshalbleitermoduls
JP6382097B2 (ja) * 2014-12-24 2018-08-29 株式会社 日立パワーデバイス 半導体パワーモジュールおよびそれを用いた電力変換装置
EP3989274A1 (en) * 2020-10-23 2022-04-27 SwissSEM Technologies AG Power module

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004186504A (ja) 2002-12-04 2004-07-02 Hitachi Unisia Automotive Ltd 半導体装置
US20090309524A1 (en) 2008-06-13 2009-12-17 Rider Jerald R System and Method for Adding Voltages of Power Modules in Variable Frequency Drives
US20130105961A1 (en) 2011-10-31 2013-05-02 Infineon Technologies Ag Low inductance power module
US20140198475A1 (en) 2013-01-17 2014-07-17 Lear Corporation Electrical busbar, electrical connector assembly and power converter
US20150137871A1 (en) 2013-06-04 2015-05-21 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Gate driver and power module equipped with same

Also Published As

Publication number Publication date
CN110199388A (zh) 2019-09-03
EP3568875A1 (en) 2019-11-20
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US10212838B2 (en) 2019-02-19
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KR102328447B1 (ko) 2021-11-18
US20190191585A1 (en) 2019-06-20
US10405450B2 (en) 2019-09-03
JP7297815B2 (ja) 2023-06-26
CN110199388B (zh) 2024-01-30
KR20210142760A (ko) 2021-11-25
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WO2018132649A1 (en) 2018-07-19
JP2021132234A (ja) 2021-09-09
EP3568875A4 (en) 2020-07-01

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