RU148258U1 - MULTI-CRYSTAL POWER MODULE - Google Patents
MULTI-CRYSTAL POWER MODULE Download PDFInfo
- Publication number
- RU148258U1 RU148258U1 RU2014111918/28U RU2014111918U RU148258U1 RU 148258 U1 RU148258 U1 RU 148258U1 RU 2014111918/28 U RU2014111918/28 U RU 2014111918/28U RU 2014111918 U RU2014111918 U RU 2014111918U RU 148258 U1 RU148258 U1 RU 148258U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ceramic
- module
- board
- upper base
- base
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
1. Многокристальный силовой модуль, выполненный по трехуровневой схеме с фиксированной нулевой точкой, содержащий четыре кристалла полупроводниковых ключей, четыре кристалла встречно-параллельных диодов, два кристалла фиксирующих диодов, шесть керамических плат с двусторонним металлическим покрытием, базовую плату - теплоотвод, три силовых вывода на стороне постоянного тока модуля и один силовой вывод на стороне переменного тока модуля, в котором каждый кристалл полупроводникового ключа с кристаллом встречно-параллельного диода, а также каждый кристалл фиксирующего диода нижним основанием установлены на верхнем основании одноименной керамической платы, при этом сами керамические платы нижним основанием установлены на базовой плате - теплоотводе, отличающийся тем, что на верхнем основании каждой керамической платы сформирована дополнительная контактная площадка, которая при помощи проводящих проволок соединена с контактными площадками на верхних основаниях кристаллов ключей и диодов, расположенных на данной плате, при этом верхнее основание первой керамической платы соединена с первым силовым выводом на стороне постоянного тока модуля, верхнее основание шестой керамической платы соединена со вторым силовым выводом на стороне постоянного тока модуля, а дополнительная контактная площадка четвертой керамической платы соединена с третьим силовым выводом на стороне постоянного тока модуля, на верхнем основании пятой керамической платы сформирована вторая дополнительная контактная площадка, которая соединена с силовым выводом на стороне переменного тока модуля, соединения между керамическими1. A multi-chip power module made according to a three-level scheme with a fixed zero point, containing four crystals of semiconductor switches, four crystals of counter-parallel diodes, two crystals of fixing diodes, six ceramic boards with a double-sided metal coating, the base board is a heat sink, three power leads to the DC side of the module and one power terminal on the AC side of the module, in which each crystal of a semiconductor key with a crystal of an anti-parallel diode, and that also, each crystal of the fixing diode with the lower base is mounted on the upper base of the ceramic plate of the same name, while the ceramic boards themselves are mounted on the lower base on the base plate - heat sink, characterized in that an additional contact area is formed on the upper base of each ceramic plate, which is connected using conductive wires with contact pads on the upper bases of the crystals of the keys and diodes located on this board, with the upper base of the first ceramic the circuit board is connected to the first power terminal on the DC side of the module, the upper base of the sixth ceramic circuit board is connected to the second power terminal on the DC side of the module, and the additional contact pad of the fourth ceramic circuit board is connected to the third power terminal on the DC side of the module, on the upper base of the fifth a second additional contact pad is formed on the ceramic board, which is connected to the power terminal on the AC side of the module, the connections between the ceramic
Description
Полезная модель относится к радиоэлектронной технике, в частности к микроэлектронному конструированию, и может быть использована при проектировании многокристальных модулей на основе полупроводниковых подложек.The utility model relates to electronic equipment, in particular to microelectronic design, and can be used in the design of multi-chip modules based on semiconductor substrates.
Известна силовая сборка, выполненная из шести силовых модулей по схеме трехуровневого полумоста с фиксированной нулевой точкой (US 6028779 A, 22.02.2000). Недостатком данного решения является относительно большая площадь сборки, что приводит к увеличенной паразитной индуктивности монтажа.A known power assembly made of six power modules according to the scheme of a three-level half-bridge with a fixed zero point (US 6028779 A, 02.22.2000). The disadvantage of this solution is the relatively large assembly area, which leads to an increased parasitic inductance of the installation.
Известна силовая сборка, выполненная из шести силовых модулей по схеме трехуровневого полумоста с фиксированной нулевой точкой, в которой минимизирована площадь силового контура сборки (US 6259616 A, 10.07.2001). Однако данная конструкция имеет относительно большие линейные размеры, что также увеличивает паразитную индуктивность монтажных соединений.A known power assembly made of six power modules according to the scheme of a three-level half-bridge with a fixed zero point, in which the area of the power circuit of the assembly is minimized (US 6259616 A, 07/10/2001). However, this design has a relatively large linear dimensions, which also increases the parasitic inductance of the mounting connections.
Наиболее близким по технической сути к заявляемому решению является многокристальный силовой модуль (US 6101114 А, 08.08.2000), выполненный по схеме трехуровневого полумоста с фиксированной нулевой точкой, содержащий четыре кристалла полупроводниковых ключей, четыре кристалла встречно-параллельных диодов, два кристалла фиксирующих диодов, шесть керамических плат с двусторонним металлическим покрытием, базовую плату-теплоотвод, три силовых вывода на стороне постоянного тока модуля и один силовой вывод на стороне переменного тока модуля, в котором каждый кристалл полупроводникового ключа с кристаллом встречно-параллельного диода, а также каждый кристалл фиксирующего диода нижним основанием установлены на верхнем основании отдельной керамической платы, при этом сами керамические платы нижнем основанием установлены на базовой плате-теплоотводе. Соединения между кристаллами в модуле выполнены полосковыми проводящими шинами, что позволяет значительно снизить паразитную индуктивность монтажа. Однако для получения надежного сварного соединения ленточной шины с кристаллом на верхнем основании кристалла необходимо сформировать утолщенную контактную площадку. Это условие сильно ограничивает выбор кристаллов для построения силового модуля с ленточными соединениями, поскольку требует разработки специальных типов кристаллов, допускающих приварку ленточных выводов.The closest in technical essence to the claimed solution is a multi-chip power module (US 6101114 A, 08.08.2000), made according to the scheme of a three-level half-bridge with a fixed zero point, containing four crystals of semiconductor switches, four crystals of counter-parallel diodes, two crystals of fixing diodes, six ceramic boards with double-sided metal coating, a base plate-heat sink, three power terminals on the DC side of the module and one power terminal on the AC side of the module, in which ohm each crystal semiconductor switch crystal with antiparallel diode, and each diode chip fixing lower base installed on the upper base single ceramic board, wherein the ceramic boards themselves are mounted on the lower base plate, heat sink base. The connections between the crystals in the module are made by strip conductive buses, which can significantly reduce the parasitic inductance of the installation. However, to obtain a reliable welded connection of the tape bus with the crystal on the upper base of the crystal, it is necessary to form a thickened contact pad. This condition severely restricts the choice of crystals for constructing a power module with tape connections, since it requires the development of special types of crystals that allow welding of tape leads.
Технический результат предлагаемого устройства заключается:The technical result of the proposed device is:
1. В существенном уменьшении и выравнивании значений паразитной индуктивности в проводящих контурах модуля при использовании полупроводниковых кристаллов типовой конструкции за счет сокращения линейных размеров проволочных соединений и применения ленточных проводящих шин.1. A significant reduction and alignment of the values of parasitic inductance in the conductive circuits of the module when using semiconductor crystals of a typical design by reducing the linear dimensions of wire connections and the use of tape conductive buses.
2. В возможности подключения трехфазной нагрузки, соединенной по схеме «треугольника» без внесения дополнительной паразитной индуктивности монтажа.2. The ability to connect a three-phase load connected according to the "triangle" without introducing additional parasitic inductance of the installation.
3. В универсальности топологии монтажных соединений на каждой керамической плате и возможности выравнивания мощности потерь между отдельными кристаллами ключей и керамическими платами.3. The universality of the topology of the mounting connections on each ceramic board and the ability to equalize the power loss between individual key crystals and ceramic boards.
Технический результат достигается тем, что в многокристальном силовом модуле, выполненном по трехуровневой схеме с фиксированной нулевой точкой, содержащем четыре кристалла полупроводниковых ключей, четыре кристалла встречно-параллельных диодов, два кристалла фиксирующих диодов, шесть керамических плат с двусторонним металлическим покрытием, базовую плату-теплоотвод, три силовых вывода на стороне постоянного тока модуля и один силовой вывод на стороне переменного тока модуля, в котором каждый кристалл полупроводникового ключа с кристаллом встречно-параллельного диода, а также каждый кристалл фиксирующего диода нижним основанием установлены на верхнем основании отдельной керамической платы, при этом сами керамические платы нижнем основанием установлены на базовой плате-теплоотводе, на верхнем основании каждой керамической платы сформирована дополнительная контактная площадка, которая при помощи проводящих проволок соединена с контактными площадками на верхних основаниях кристаллов ключей и диодов, расположенных на данной плате, при этом верхнее основание первой керамической платы соединена с первым силовым выводом на стороне постоянного тока модуля, верхнее основание шестой керамической платы соединена со вторым силовым выводом на стороне постоянного тока модуля, а дополнительная контактная площадка четвертой керамической платы соединена с третьим силовым выводом на стороне постоянного тока модуля, на верхнем основании пятой керамической платы сформирована вторая дополнительная контактная площадка, которая соединена с силовым выводом на стороне переменного тока модуля, соединения между керамическими платами выполнены ленточными проводящими шинами, при этом дополнительная контактная площадка первой керамической платы соединена с верхним основанием второй керамической платы, которая в свою очередь соединена с верхним основанием пятой керамической платы, дополнительная контактная площадка второй керамической платы и верхнее основание третьей керамической платы соединены со второй дополнительной площадкой пятой керамической платы, дополнительная контактная площадка третьей керамической платы соединена с верхним основанием четвертой керамической платы, которая в свою очередь соединена с дополнительной контактной площадкой шестой керамической платы, верхнее основание которой соединено с дополнительной контактной площадкой пятой керамической платы.The technical result is achieved by the fact that in a multi-chip power module made according to a three-level scheme with a fixed zero point, containing four crystals of semiconductor switches, four crystals of counter-parallel diodes, two crystals of fixing diodes, six ceramic boards with a double-sided metal coating, a base plate-heat sink , three power terminals on the DC side of the module and one power terminal on the AC side of the module, in which each crystal of a semiconductor key with with a counter-parallel diode steel, as well as each crystal of the fixing diode, the lower base is mounted on the upper base of a separate ceramic board, while the ceramic boards themselves are mounted on the lower base on a heat sink base, an additional contact area is formed on the upper base of each ceramic board, which conductive wires connected to the pads on the upper bases of the crystals of the keys and diodes located on this board, while the upper base is not the ceramic plate is connected to the first power terminal on the DC side of the module, the upper base of the sixth ceramic plate is connected to the second power terminal on the DC side of the module, and the additional contact pad of the fourth ceramic plate is connected to the third power terminal on the DC side of the module, on the top a second additional contact pad is formed at the base of the fifth ceramic board, which is connected to the power terminal on the alternating current side of the module, connecting two ceramic boards are provided with conductive stripes, wherein the additional contact area of the first ceramic board is connected to the upper base of the second ceramic board, which in turn is connected to the upper base of the fifth ceramic board, the additional contact area of the second ceramic board and the upper base of the third ceramic board are connected to the second additional platform of the fifth ceramic board, an additional contact area of the third ceramic board connected to the upper by the base of the fourth ceramic board, which in turn is connected to an additional contact pad of the sixth ceramic board, the upper base of which is connected to the additional contact pad of the fifth ceramic board.
Другой технический результат достигается благодаря тому, что многокристальный силовой модуль содержит второй силовой вывод на стороне переменного тока модуля, который служит контактным соединением между верхним основанием третьей керамической платы и второй дополнительной площадкой пятой керамической платы, при этом первый силовой вывод на стороне переменного тока модуля служит контактным соединением между дополнительной контактной площадкой второй керамической платы и второй дополнительной контактной площадкой пятой керамической платы.Another technical result is achieved due to the fact that the multi-chip power module contains a second power terminal on the alternating current side of the module, which serves as a contact connection between the upper base of the third ceramic plate and the second additional platform of the fifth ceramic plate, while the first power terminal on the alternating current side of the module serves contact connection between the additional contact pad of the second ceramic board and the second additional contact pad of the fifth ceramic th board.
Еще один технический результат достигается благодаря тому, что на верхних основаниях пятой и шестой керамических плат многокристального силового модуля нижним основанием установлены пятый и шестой кристаллы полупроводниковых ключей, соответственно, при этом контактные площадки верхнего основания данных кристаллов при помощи проводящих проволок соединены с дополнительными контактными площадками одноименных керамических плат.Another technical result is achieved due to the fact that on the upper bases of the fifth and sixth ceramic boards of a multi-chip power module, the fifth and sixth crystals of semiconductor switches are mounted on the lower base, respectively, while the contact pads of the upper base of these crystals are connected to the additional contact pads of the same name using conductive wires ceramic boards.
Полезная модель иллюстрируется приложенными чертежами, на которых одинаковые элементы обозначены одними и теми же ссылочными позициями.The utility model is illustrated by the attached drawings, in which the same elements are denoted by the same reference positions.
На Фиг. 1 представлен многокристальный силовой модуль по первому пункту осуществления.In FIG. 1 shows a multi-chip power module according to a first embodiment.
На Фиг. 2 представлена электрическая схема соединений в многокристальном силовом модуле по первому пункту осуществления.In FIG. 2 shows a wiring diagram in a multi-chip power module according to a first embodiment.
На Фиг. 3 представлен фрагмент многокристального силового модуля ближайшего аналога с проволочным соединением между кристаллами.In FIG. Figure 3 shows a fragment of a multi-chip power module of the closest analogue with a wire connection between crystals.
На Фиг. 4 представлен фрагмент многокристального силового модуля ближайшего аналога с соединением между кристаллами в виде полосковой шины.In FIG. 4 shows a fragment of a multi-chip power module of the closest analogue with a connection between the crystals in the form of a strip bus.
На Фиг. 5 представлен фрагмент многокристального силового модуля с проволочным и ленточным соединением.In FIG. 5 shows a fragment of a multi-chip power module with a wire and tape connection.
На Фиг. 6 представлен многокристальный силовой модуль по второму пункту осуществления.In FIG. 6 shows a multi-chip power module according to a second embodiment.
На Фиг. 7 представлена электрическая схема соединений в многокристальном силовом модуле по второму пункту осуществления.In FIG. 7 is a wiring diagram for a multi-chip power module according to a second embodiment.
На Фиг. 8 представлен многокристальный силовой модуль по третьему пункту осуществления.In FIG. 8 shows a multi-chip power module according to a third embodiment.
На Фиг. 9 представлена электрическая схема соединений в многокристальном силовом модуле по третьему пункту осуществления.In FIG. 9 is a wiring diagram for a multi-chip power module according to a third embodiment.
На Фиг. 10 представлена диаграмма переходного процесса выключения силового ключа в «коротком» контуре модуля.In FIG. 10 is a transient diagram of a power key shutdown transient in a “short” module circuit.
На Фиг. 11 представлена диаграмма переходного процесса выключения силового ключа в «длинном» контуре модуля.In FIG. 11 is a transient diagram of a power key shutdown transient in a “long” circuit of a module.
Силовой модуль (Фиг.1) содержит четыре кристалла полупроводниковых ключей (позиции 1к, 2к, 3к и 4к), четыре кристалла встречно-параллельных диодов (позиции 1д, 2д, 3д и 4д), два кристалла фиксирующих диодов (позиции 5д и 6д), шесть керамических плат 7 с двусторонним металлическим покрытием, базовую плату - теплоотвод 8, три силовых вывода на стороне постоянного тока модуля (позиции 9, 10 и 11) и один силовой вывод на стороне переменного тока модуля 12.The power module (Fig. 1) contains four crystals of semiconductor switches (
Кристалл каждого полупроводникового ключа имеет нижнее металлизированное основание (коллектор, сток) и верхнее основание с металлизированной контактной площадкой (эмиттер, исток). Кристалл каждого диода имеет нижнее металлизированное основание (катод) и верхнее основание с металлизированной контактной площадкой (анод).The crystal of each semiconductor key has a lower metallized base (collector, drain) and an upper base with a metallized contact pad (emitter, source). The crystal of each diode has a lower metallized base (cathode) and an upper base with a metallized contact pad (anode).
Каждый кристалл полупроводникового ключа с кристаллом встречно-параллельного диода, а также каждый кристалл фиксирующего диода нижним основанием установлены на верхнем основании 13 одноименных керамических плат 7, при этом сами керамические платы 7 нижнем основанием установлены на базовой плате-теплоотводе 8.Each crystal of a semiconductor key with a crystal of an anti-parallel diode, as well as each crystal of a fixing diode with a lower base, are installed on the
На верхнем основании каждой керамической платы 7 сформирована дополнительная контактная площадка 14, которая при помощи проводящих проволок 15 соединена с контактными площадками на верхних основаниях кристаллов ключей и диодов, расположенных на данной плате. Верхнее основание первой керамической платы соединено с первым силовым выводом 9 на стороне постоянного тока модуля. Верхнее основание шестой керамической платы соединено со вторым силовым выводом 10 на стороне постоянного тока модуля. Дополнительная контактная площадка четвертой керамической платы соединена с третьим силовым выводом 11 на стороне постоянного тока модуля. На верхнем основании пятой керамической платы сформирована вторая дополнительная контактная площадка 16, которая соединена с силовым выводом 12 на стороне переменного тока модуля. Соединения между керамическими платами выполнены ленточными проводящими шинами 17, при этом дополнительная контактная площадка первой керамической платы соединена с верхним основанием второй керамической платы, которая в свою очередь соединена с верхним основанием пятой керамической платы, дополнительная контактная площадка второй керамической платы и верхнее основание третьей керамической платы соединены со второй дополнительной площадкой 16 пятой керамической платы, дополнительная контактная площадка третьей керамической платы соединена с верхним основанием четвертой керамической платы, которая в свою очередь соединена с дополнительной контактной площадкой шестой керамической платы, верхнее основание которой соединено с дополнительной контактной площадкой пятой керамической платы.An
В соответствии с Фиг. 6 силовой модуль содержит второй силовой вывод 18 на стороне переменного тока модуля, который служит контактным соединением между верхним основанием третьей керамической платы и второй дополнительной площадкой 16 пятой керамической платы. При этом первый силовой вывод 12 на стороне переменного тока модуля служит контактным соединением между дополнительной контактной площадкой второй керамической платы и второй дополнительной контактной площадкой 16 пятой керамической платы.In accordance with FIG. 6, the power module comprises a
В соответствии с Фиг. 8 на верхних основаниях пятой и шестой керамических плат силового модуля нижним основанием установлены пятый 5к и шестой 6к кристаллы полупроводниковых ключей, соответственно, при этом контактные площадки верхнего основания данных кристаллов при помощи проводящих проволок 15 соединены с дополнительными контактными площадками 14 одноименных керамических плат 7.In accordance with FIG. 8, on the upper bases of the fifth and sixth ceramic boards of the power module, the lower base contains fifth 5th and sixth 6k crystals of semiconductor keys, respectively, while the contact pads of the upper base of these crystals are connected using
Работа силового модуля, изготовленного по трехуровневой схеме, заключается в последовательной коммутации фазного тока между соответствующими ключевыми элементами. При индуктивном характере нагрузки фазный ток в выходной цепи модуля имеет синусоидальную форму и отстает по фазе от напряжения. В результате на периоде выходной частоты в трехуровневой схеме последовательно реализуются четыре контура коммутации. В двух их них в процессе коммутации участвуют по два полупроводниковых элемента, 1к - 5д и 4к - 6д, соответственно. Данные контуры охватывают относительно малую площадь и называются «короткими» контурами коммутации. В двух других контурах в процессе коммутации участвуют уже по четыре полупроводниковых элемента, 5д - 2к - 3д - 4д и 6д - 3к - 1д - 2д, соответственно. Данные контуры охватывают примерно вдвое большую площадь и называются «длинными» контурами коммутации. Одной из важнейших проблем при разработке трехуровневых схем является проблема несимметричности контуров коммутации, что приводит к существенному увеличению паразитной индуктивности монтажных соединений в «длинных» контурах силового модуля. При этом возникает опасность повышенных перенапряжений на полупроводниковых кристаллах модуля.The operation of the power module, made according to a three-level scheme, consists in sequential switching of the phase current between the corresponding key elements. With the inductive nature of the load, the phase current in the output circuit of the module has a sinusoidal shape and lags the phase of the voltage. As a result, at the output frequency period, four switching circuits are successively implemented in a three-level circuit. In two of them, two semiconductor elements, 1k - 5d and 4k - 6d, respectively, participate in the switching process. These circuits cover a relatively small area and are called “short” switching circuits. In the other two circuits, four semiconductor elements each participate in the switching process, 5d - 2k - 3d - 4d and 6d - 3k - 1d - 2d, respectively. These circuits cover approximately twice the large area and are called “long” switching circuits. One of the most important problems in the development of three-level circuits is the problem of the asymmetry of the switching circuits, which leads to a significant increase in the stray inductance of the wiring in the "long" circuits of the power module. In this case, there is a danger of increased overvoltages on the semiconductor crystals of the module.
Интегральная конструкция модуля позволяет понизить величину паразитной индуктивности. Однако при использовании типовой технологии проволочных монтажных соединений (Фиг. 3) проблема решается частично, поскольку разброс индуктивности между несимметричными контурами остается относительно большим. Монтажное соединение между шинами шириной 10 мм, выполненное при помощи шести параллельных алюминиевых проволок с площадью сечения 0,04 мм2 и длиной 10 мм, вносит в проводящий контур модуля паразитную индуктивность 5 нГн. При этом суммарная паразитная индуктивность в «длинном» контуре модуля будет иметь величину примерно 75 нГн, что вдвое больше, чем в «коротком» контуре. Для получения минимально допустимой паразитной индуктивности необходимо применять монтажные соединения, состоящие из набора не менее 50 проволок.The integrated module design allows to reduce the stray inductance. However, when using the typical technology of wire mounting connections (Fig. 3), the problem is partially solved, since the spread of inductance between unbalanced circuits remains relatively large. The mounting connection between the tires with a width of 10 mm, made using six parallel aluminum wires with a cross-sectional area of 0.04 mm 2 and a length of 10 mm, introduces a parasitic inductance of 5 nH into the conductive circuit of the module. In this case, the total parasitic inductance in the “long” circuit of the module will have a value of approximately 75 nH, which is twice as much as in the “short” circuit. To obtain the minimum permissible spurious inductance, it is necessary to use mounting connections consisting of a set of at least 50 wires.
Существенные снижение паразитной индуктивности обеспечивает технология полосковых (ленточных) шин, подключаемых с помощью сварки к полупроводниковым кристаллам модуля (Фиг. 4). В сравнении с технологией проволочного монтажа полосковая шина длиной 10 мм и шириной 10 мм имеет собственную индуктивность не более 2 нГн.Significant reduction in parasitic inductance is provided by the technology of strip (tape) buses connected by welding to the semiconductor crystals of the module (Fig. 4). Compared with wire mounting technology, a
Однако исследования характеристик ленточных проводников и качества их сварных соединений выявили факт зависимости количества отказов от толщины алюминия на контактной площадке полупроводникового кристалла. При толщине алюминия 4,5 мкм, что является типовой величиной для контактных площадок стандартных чипов, количество отказов достигает 30% от общего числа испытанных приборов. В тех же условиях при толщине алюминия 10 мкм отказов практически не наблюдается.However, studies of the characteristics of tape conductors and the quality of their welded joints revealed the fact that the number of failures depends on the thickness of aluminum at the contact pad of the semiconductor crystal. With an aluminum thickness of 4.5 microns, which is a typical value for the pads of standard chips, the failure rate reaches 30% of the total number of tested devices. Under the same conditions, with an aluminum thickness of 10 μm, practically no failures are observed.
Это условие значительно ограничивает выбор полупроводниковых чипов для применения в силовом модуле с полосковыми соединениями, поскольку требует специальных типов кристаллов, допускающих приварку ленточных выводов.This condition significantly limits the choice of semiconductor chips for use in a power module with strip connections, since it requires special types of crystals that allow welding of ribbon leads.
В представленном силовом модуле применено новое техническое решение, максимально технологичное и не требующее внесения изменений в конструкцию чипов. Оно основано на создании промежуточных контактных площадок 14 на керамических платах 7 модуля, наиболее близко расположенных к полупроводниковым кристаллам. За счет этого длина проволочных алюминиевых соединений 15 кристалла с промежуточной дорожкой предельно минимизирована, а паразитная индуктивность снижена до значения 1,5 нГн. При этом дальнейший токоотвод выполнен с применением ленточных медных перемычек 17, индуктивность которых составляет не более 2 нГн (Фиг. 5).The presented power module uses a new technical solution that is as technologically advanced as possible and does not require changes to the chip design. It is based on the creation of
При использовании силового модуля в трехфазном инверторе напряжения, нагрузка которого соединена по схеме «треугольника», силовой вывод на стороне переменного тока должен подключаться сразу к двум силовым шинам нагрузки. Для минимизации паразитной индуктивности монтажа в конструкцию силового модуля введен второй силовой вывод 18 на стороне переменного тока модуля. Симметричное расположение двух силовых выводов 12 и 18 на стороне переменного тока позволяет обеспечить подключение модуля к разным силовым шинам нагрузки.When using a power module in a three-phase voltage inverter, the load of which is connected according to the "triangle" scheme, the power output on the AC side must be connected immediately to the two power load buses. To minimize the parasitic inductance of the installation, a
Исследование температурного поля силового модуля показывает, что наиболее разогретыми частями конструкции в процессе работы являются центральные области первой и четвертой керамической платы модуля. Для выравнивания потерь мощности в ключевых элементах трехуровневого модуля применяется схема с активной фиксацией нулевой точки (Фиг. 9). Для реализации схемы активной фиксации, выравнивания температурного поля по площади базовой платы модуля и применения единой конструкции размещения чипов на керамических платах в многокристальный силовой модуль на верхние основания пятой и шестой керамических плат установлены полупроводниковые кристаллы дополнительных ключей 5к и 6к.The study of the temperature field of the power module shows that the most heated parts of the structure during operation are the central regions of the first and fourth ceramic module boards. To equalize power losses in the key elements of a three-level module, a scheme with active fixation of the zero point is used (Fig. 9). To implement the active fixation scheme, equalize the temperature field over the area of the base plate of the module and use the unified design for placing chips on ceramic boards in a multi-chip power module, semiconductor crystals of additional keys 5k and 6k are installed on the upper bases of the fifth and sixth ceramic boards.
Для изготовления предложенного многокристального модуля была использована промышленная микроэлектронная технология силовых интегральных сборок и промышленное оборудование.To manufacture the proposed multi-chip module, industrial microelectronic technology of power integrated assemblies and industrial equipment were used.
Изготовленная конструкция предложенного многокристального модуля позволила обеспечить значительное снижение и выравнивание паразитной индуктивности в проводящих контурах модуля. Измеренные величины суммарной паразитной индуктивности составили значения 23 нГн для «коротких» контуров и 30 нГн для «длинных» контуров, соответственно. Минимизация и выравнивание величин указанных индуктивностей позволило обеспечить практически одинаковую картину переходных процессов выключения силовых транзисторов в несимметричных контурах трехуровневой схемы, что иллюстрируется диаграммами на Фиг. 10 и Фиг. 11, соответственно.The fabricated design of the proposed multi-chip module made it possible to significantly reduce and equalize the parasitic inductance in the conductive circuits of the module. The measured values of the total stray inductance were 23 nH for the “short” circuits and 30 nH for the “long” circuits, respectively. Minimization and alignment of the values of the indicated inductances made it possible to provide an almost identical picture of the transient processes of switching off power transistors in asymmetric circuits of a three-level circuit, as illustrated by the diagrams in FIG. 10 and FIG. 11, respectively.
Масштабы диаграмм, представленных на Фиг. 10 и Фиг. 11:The scale of the diagrams shown in FIG. 10 and FIG. eleven:
По вертикали:Vertically:
Напряжение ключа (канал 2) - 100 В/дел.The key voltage (channel 2) is 100 V / div.
Ток ключа (канал 3) - 20 А/дел.Key current (channel 3) - 20 A / div.
По горизонтали: Время - 200 нс/дел.Horizontal: Time - 200 ns / div.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014111918/28U RU148258U1 (en) | 2014-03-28 | 2014-03-28 | MULTI-CRYSTAL POWER MODULE |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014111918/28U RU148258U1 (en) | 2014-03-28 | 2014-03-28 | MULTI-CRYSTAL POWER MODULE |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU148258U1 true RU148258U1 (en) | 2014-11-27 |
Family
ID=53385354
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014111918/28U RU148258U1 (en) | 2014-03-28 | 2014-03-28 | MULTI-CRYSTAL POWER MODULE |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU148258U1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2702705C1 (en) * | 2019-03-01 | 2019-10-09 | Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ | Multichip module |
-
2014
- 2014-03-28 RU RU2014111918/28U patent/RU148258U1/en active IP Right Revival
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2702705C1 (en) * | 2019-03-01 | 2019-10-09 | Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ | Multichip module |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11251106B2 (en) | Packaging structure of a SiC MOSFET power module and manufacturing method thereof | |
| US10123443B2 (en) | Semiconductor device | |
| JP3941728B2 (en) | Power semiconductor device | |
| JP2013012560A (en) | Power semiconductor module | |
| US9967991B2 (en) | Semiconductor device and busbar | |
| JP2012110095A (en) | Power semiconductor module | |
| CN109428498B (en) | Assembly structure, power module and power module assembly structure | |
| CN111554645B (en) | Double-sided water-cooling SiC half-bridge module packaging structure integrated with laminated busbar | |
| JP2021034710A (en) | Packaging structure for power device | |
| KR20140126668A (en) | 3-level power converter half-bridge | |
| KR20140055786A (en) | Substrate for power module having uniform parallel switching characteristic and power module comprising the same | |
| CN109360818B (en) | Power module with symmetrical branch arrangement of input electrodes | |
| US10873267B2 (en) | Three-phase switching unit | |
| CN113875006A (en) | Three-level power module | |
| US10410952B2 (en) | Power semiconductor packages having a substrate with two or more metal layers and one or more polymer-based insulating layers for separating the metal layers | |
| CN109360820B (en) | Power module and power module for multi-path branch layout wiring | |
| JP2010074994A (en) | Semiconductor power converter | |
| RU148258U1 (en) | MULTI-CRYSTAL POWER MODULE | |
| US20180191272A1 (en) | Three-phase switch architecture | |
| CN109755229B (en) | IGBT module | |
| CN112436737B (en) | Laminated busbar structure suitable for parallel and modular application of discrete devices | |
| CN214203683U (en) | Multi-chip parallel power module | |
| CN209087837U (en) | A kind of IGBT module | |
| Castellazzi et al. | High power density, low stray inductance, double sided cooled matrix-converter type switch | |
| CN112864142A (en) | Multi-chip parallel power module |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20140823 |
|
| NF1K | Reinstatement of utility model |
Effective date: 20160527 |
|
| MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20200329 |
|
| NF9K | Utility model reinstated |
Effective date: 20210708 |
|
| PD9K | Change of name of utility model owner |