RU184560U1 - POWER SEMICONDUCTOR MODULE - Google Patents
POWER SEMICONDUCTOR MODULE Download PDFInfo
- Publication number
- RU184560U1 RU184560U1 RU2018118040U RU2018118040U RU184560U1 RU 184560 U1 RU184560 U1 RU 184560U1 RU 2018118040 U RU2018118040 U RU 2018118040U RU 2018118040 U RU2018118040 U RU 2018118040U RU 184560 U1 RU184560 U1 RU 184560U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- external power
- ceramic board
- positive
- negative
- power
- Prior art date
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 28
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 30
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 claims abstract description 11
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 abstract description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000003643 water by type Substances 0.000 abstract 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/52—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Wire Bonding (AREA)
- Structure Of Printed Boards (AREA)
Abstract
Использование: для проектирования многокристальных модулей. Сущность полезной модели заключается в том, что силовой полупроводниковый модуль состоит из основной керамической платы с двусторонней металлизацией, на поверхности которой сформированы первая и вторая контактные площадки с установленными на них полупроводниковыми кристаллами с межкомпонентными проволочными соединениями, имеющий положительный, отрицательный и общий внешние силовые выводы, при этом положительный внешний силовой вывод присоединен к первой контактной площадке, а общий внешний силовой вывод присоединен ко второй контактной площадке, при этом на вторую контактную площадку основной керамической платы напаяна дополнительная керамическая плата с двусторонней металлизацией, к поверхности которой присоединен отрицательный внешний силовой вывод и межкомпонентные проволочные соединения полупроводниковых кристаллов, установленных на второй контактной площадке основной керамической платы, внешние силовые выводы выполнены на основе гибких металлизированных лент с перфорированными основаниями, при этом положительный и отрицательный внешние силовые выводы изогнуты таким образом, что образуют плоскопараллельную конструкцию как между собой, так и между межкомпонентными проволочными соединениями на основной керамической плате. Технический результат: обеспечение возможности снижения паразитной индуктивности внешних силовых выводов модуля. 4 ил. Use: for designing multi-chip modules. The essence of the utility model is that the power semiconductor module consists of a main ceramic board with double-sided metallization, on the surface of which the first and second contact pads are formed with semiconductor crystals installed on them with inter-component wire connections, having positive, negative and common external power leads, wherein a positive external power terminal is connected to the first contact pad, and a common external power terminal is connected to the second terminal an active site, while an additional ceramic board with double-side metallization is soldered to the second contact area of the main ceramic board, to the surface of which a negative external power terminal and interconnect wire connections of semiconductor crystals installed on the second contact area of the main ceramic board are connected, the external power terminals are based on flexible metallized tapes with perforated bases, with positive and negative external power the waters are bent in such a way that they form a plane-parallel structure both between themselves and between intercomponent wire connections on the main ceramic board. Effect: providing the ability to reduce the parasitic inductance of the external power terminals of the module. 4 ill.
Description
Полезная модель относится к области силовой электроники, в частности к конструированию гибридных силовых модулей, и может быть использована при проектировании многокристальных модулей, внешние силовые выводы которых обладают малой паразитной индуктивностью.The utility model relates to the field of power electronics, in particular to the design of hybrid power modules, and can be used in the design of multi-chip modules, the external power terminals of which have a low parasitic inductance.
Известен силовой полупроводниковый модуль, внешние силовые выводы которого являются положительным, отрицательным и общим выводами схемы полумоста, при этом внешние контактные отверстия указанных силовых выводов расположены в одной плоскости и следуют одна за другой в указанной последовательности вдоль общего направления (US 5646445 А, 08.06.1997). Указанное расположение внешних контактных отверстий силовых выводов модуля полумоста является унифицированным конструктивным решением, позволяющим использовать в одной и той же схеме силовые модули полумостов различных производителей. Недостатком данной конструкции является повышенная паразитная индуктивность внешних силовых выводов силового модуля.A power semiconductor module is known, the external power terminals of which are the positive, negative and common terminals of the half-bridge circuit, while the external contact holes of these power terminals are located in the same plane and follow one after the other in the indicated sequence along the general direction (US 5646445 A, June 8, 1997) ) The specified location of the external contact holes of the power terminals of the half-bridge module is a unified design solution that allows the use of half-bridge power modules of various manufacturers in the same circuit. The disadvantage of this design is the increased parasitic inductance of the external power terminals of the power module.
Наиболее близким по технической сути к заявляемому решению является силовой полупроводниковый модуль, состоящий из основной керамической платы с двусторонней металлизацией, на поверхности которой сформированы первая и вторая контактные площадки с установленными на них полупроводниковыми кристаллами с межкомпонентными проволочными соединениями, имеющий положительный, отрицательный и общий внешние силовые выводы, при этом положительный внешний силовой вывод присоединен к первой контактной площадке, а общий внешний силовой вывод присоединен ко второй контактной площадке (US 6212087 В1, 03.04.2001). В устройстве прототипа положительный и отрицательный силовые выводы образуют плоскопараллельную конструкцию с пониженной паразитной индуктивностью данных силовых выводов. Однако общий внешний силовой вывод модуля расположен на дальней стороне керамической платы, противоположной от размещения положительного и отрицательного силовых выводов. При этом суммарная паразитная индуктивность в контуре коммутации полумоста возрастает из-за удлиненных проводящих дорожек на керамической плате, связанных с общим внешним силовым выводом.The closest in technical essence to the claimed solution is a power semiconductor module, consisting of a main ceramic board with double-sided metallization, on the surface of which the first and second contact pads are formed with semiconductor crystals mounted on them with intercomponent wire connections, having positive, negative and common external power conclusions, while a positive external power terminal is connected to the first contact pad, and a common external power terminal is It is connected to the second contact pad (US 6,212,087 B1, 03.04.2001). In the prototype device, the positive and negative power leads form a plane-parallel design with reduced parasitic inductance of these power leads. However, the general external power output of the module is located on the far side of the ceramic board, opposite from the placement of the positive and negative power terminals. In this case, the total parasitic inductance in the switching circuit of the half-bridge increases due to elongated conductive paths on the ceramic board, connected with a common external power output.
Задачей предлагаемого решения является повышение эффективности работы силового полупроводникового модуля, за счет увеличения скорости его переключения и снижения динамических потерь мощности.The objective of the proposed solution is to increase the efficiency of the power semiconductor module by increasing the speed of its switching and reducing dynamic power losses.
Технический результат предлагаемого устройства заключается в снижении паразитной индуктивности внешних силовых выводов модуля за счет применения в них ленточной конструкции, а также плоскопараллельного расположения положительного и отрицательного силовых выводов не только между собой, но и между силовыми выводами и проводящими дорожками на керамической плате.The technical result of the proposed device is to reduce the parasitic inductance of the external power terminals of the module due to the use of a strip design in them, as well as the plane-parallel arrangement of the positive and negative power terminals not only between themselves, but also between the power terminals and the conductive paths on the ceramic board.
Технический результат достигается тем, что силовой полупроводниковый модуль, состоящий из основной керамической платы с двусторонней металлизацией, на поверхности которой сформированы первая и вторая контактные площадки с установленными на них полупроводниковыми кристаллами с межкомпонентными проволочными соединениями, имеющий положительный, отрицательный и общий внешние силовые выводы, при этом положительный внешний силовой вывод присоединен к первой контактной площадке, а общий внешний силовой вывод присоединен ко второй контактной площадке, на вторую контактную площадку основной керамической платы напаяна дополнительная керамическая плата с двусторонней металлизацией, к поверхности которой присоединен отрицательный внешний силовой вывод и межкомпонентные проволочные соединения полупроводниковых кристаллов, установленных на второй контактной площадке основной керамической платы, внешние силовые выводы выполнены на основе гибких металлизированных лент, при этом положительный и отрицательный внешние силовые выводы изогнуты таким образом, что образуют плоскопараллельную конструкцию, как между собой, так и между межкомпонентными проволочными соединениями на основной керамической плате.The technical result is achieved by the fact that the power semiconductor module, consisting of a main ceramic board with double-sided metallization, on the surface of which the first and second contact pads are formed with semiconductor crystals mounted on them with inter-component wire connections, having positive, negative and common external power leads, a positive external power terminal is connected to the first contact pad, and a common external power terminal is attached to the second terminal In this area, an additional ceramic board with double-sided metallization is soldered to the second contact area of the main ceramic circuit board, to the surface of which a negative external power terminal and interconnect wire connections of semiconductor crystals installed on the second contact area of the main ceramic circuit board are connected, the external power terminals are based on flexible metallized tapes, while the positive and negative external power leads are bent in such a way that they form loskoparallelnuyu structure as each other, and the wire bond interconnects between the primary ceramic board.
Сущность предложенного решения и его технический результат поясняются соответствующими чертежами.The essence of the proposed solution and its technical result are illustrated by the relevant drawings.
На Фиг. 1. показан силовой полупроводниковый модуль в соответствие с представленным решением (вид спереди).In FIG. 1. shows a power semiconductor module in accordance with the presented solution (front view).
На Фиг. 2. показан силовой полупроводниковый модуль в соответствие с представленным решением (вид сверху).In FIG. 2. The power semiconductor module is shown in accordance with the presented solution (top view).
На Фиг. 3. показаны ленточные силовые выводы модуля.In FIG. 3. The tape power outputs of the module are shown.
На Фиг. 4. показан практический вариант силового полупроводникового модуля, изготовленный в соответствие с представленным решением.In FIG. 4. shows a practical version of the power semiconductor module, made in accordance with the presented solution.
Силовой полупроводниковый модуль (Фиг. 1) содержит основную керамическую плату 1 с двусторонней металлизацией, на поверхности которой сформированы первая 2 и вторая 3 контактные площадки, с установленными на них полупроводниковыми кристаллами 4 с межкомпонентными проволочными соединениями 5. Силовой полупроводниковый модуль имеет положительный 6, отрицательный 7 и общий 8 внешние силовые выводы. Положительный внешний силовой вывод 6 присоединен к первой контактной площадке 2, а общий внешний силовой вывод 8 присоединен ко второй контактной площадке 3. На вторую контактную площадку 3 основной керамической платы 1 напаяна дополнительная керамическая плата 9 с двусторонней металлизацией, к поверхности которой присоединен отрицательный внешний силовой вывод 7 и межкомпонентные проволочные соединения 5 полупроводниковых кристаллов 4, установленных на второй контактной площадке 3 основной керамической платы 1. Внешние силовые выводы 6, 7 и 8 выполнены на основе гибких металлизированных лент, при этом положительный и отрицательный внешние силовые выводы 6 и 7 изогнуты таким образом, что образуют плоскопараллельную конструкцию, как между собой, так и между межкомпонентными проволочными соединениями 5 на основной керамической плате 1.The power semiconductor module (Fig. 1) contains the main
Рассмотрим характеристики представленного силового полупроводникового модуля в сравнение с известными аналогами.Consider the characteristics of the presented power semiconductor module in comparison with known analogues.
За счет применения дополнительной керамической платы 9 с двусторонней металлизацией, которая напаяна на вторую контактную площадку 3 основной керамической платы 1, положительный 6 и отрицательный 7 силовые выводы модуля расположены максимально близко к друг другу и образуют плоскопараллельную конструкцию, не только между собой, но и между межкомпонентными проволочными соединениями 5. При этом токи в параллельных проводниках представленной конструкции имеют встречные направления. Это обеспечивает взаимную компенсацию наводимых магнитных потоков и снижает паразитную индуктивность как самих силовых выводов 6 и 7, так и межкомпонентных соединений 5 на керамической плате 1.Due to the use of an additional
Индуктивность положительного 6 и отрицательного 7 силовых выводов модуля в нГн, выполненных на основе гибких металлизированных лент, образующих плоскопараллельную конструкцию рассчитывается по формуле:The inductance of the positive 6 and negative 7 power outputs of the module in nH, made on the basis of flexible metallized tapes forming a plane-parallel design, is calculated by the formula:
где W - длина шины силового вывода в мм; d - расстояние между шинами силовых выводов в мм; Z - ширина шины силового вывода в мм.where W is the length of the bus power output in mm; d is the distance between the tires of the power terminals in mm; Z is the width of the bus power output in mm.
В конструкции модуля длина положительного 6 силового вывода W=30 мм, длина отрицательного 7 силового вывода W=15 мм. Расстояние между проводящими шинами положительного 6 и отрицательного 7 силового вывода, образующих плоскопараллельную пару, d=4 мм. Ширина всех шин силовых выводов Z=30 мм. При этом паразитная индуктивность положительного 6 силового вывода равна L=5,0 нГн, а индуктивность отрицательного 7 силового вывода равна L=2,5 нГн.In the design of the module, the length of the positive 6 power output W = 30 mm, the length of the negative 7 power output W = 15 mm. The distance between the conductive buses of the positive 6 and negative 7 power output, forming a plane-parallel pair, d = 4 mm The width of all power output busbars Z = 30 mm. In this case, the parasitic inductance of the positive 6 power output is L = 5.0 nH, and the inductance of the negative 7 power output is L = 2.5 nH.
Длина общего 8 силового вывода W=20 мм. Индуктивность отдельно расположенного общего 8 силового вывода в нГн рассчитывается по формуле:The length of the total 8 power output W = 20 mm. The inductance of a separately located common 8 power output in nH is calculated by the formula:
где Т - толщина шины общего 8 силового вывода в мм.where T is the thickness of the busbar total 8 power output in mm.
Толщина шины общего 8 силового вывода Т=0,5 мм. Тогда паразитная индуктивность общего 8 силового вывода равна L=4,5 нГн.The thickness of the busbar is a common 8 power output T = 0.5 mm. Then the parasitic inductance of the common 8 power output is L = 4.5 nH.
При этом типовые значения паразитных индуктивностей силовых выводов аналогов составляют значительно большую величину L≈(20-30) нГн.In this case, the typical values of the parasitic inductances of the power outputs of the analogs are much larger L≈ (20-30) nH.
На Фиг. 2. показан вид сверху силового полупроводникового модуля с обозначением позиций основных элементов модуля аналогично Фиг. 1.In FIG. 2. shows a top view of the power semiconductor module with the designation of the positions of the main elements of the module similar to FIG. one.
На Фиг. 3. показаны ленточные силовые выводы 6, 7 и 8 силового полупроводникового модуля с верхним и нижним основанием и их основные изгибы.In FIG. 3. The
Пример конкретного исполнения силового полупроводникового модуля на основе предложенного решения.An example of a specific implementation of a power semiconductor module based on the proposed solution.
На Фиг. 4 показан практический вариант силового полупроводникового модуля, выполненный по схеме полумоста на шести полупроводниковых кристаллах мощных МДП-транзисторов на основе карбида кремния, в соответствие с представленным решением.In FIG. Figure 4 shows a practical version of the power semiconductor module, made according to the half-bridge scheme on six semiconductor crystals of powerful MIS transistors based on silicon carbide, in accordance with the presented solution.
Предельные электрические параметры силового модуля 1200 В/100 А. На вторую контактную площадку 3 основной керамической платы 1 модуля напаяна дополнительная керамическая плата 9 с двусторонней металлизацией.The limiting electrical parameters of the power module are 1200 V / 100 A. An additional
Нижние основания ленточных силовых выводов 6, 7 и 8 модуля охватывают поверхности первой 2 и второй 3 контактных площадок, на каждой их которых размещены по три полупроводниковых кристалла 4 мощных МДП-транзисторов на основе карбида кремния.The lower bases of the
Внешние силовые выводы модуля 6, 7 и 8 изготовлены на основе гибких медных лент. При этом положительный 6 и отрицательный 7 внешние силовые выводы изогнуты таким образом, что образуют плоскопараллельную конструкцию, как между собой, так и между межкомпонентными проволочными соединениями 5 на основной керамической плате 1.External power outputs of
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018118040U RU184560U1 (en) | 2018-05-16 | 2018-05-16 | POWER SEMICONDUCTOR MODULE |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018118040U RU184560U1 (en) | 2018-05-16 | 2018-05-16 | POWER SEMICONDUCTOR MODULE |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU184560U1 true RU184560U1 (en) | 2018-10-30 |
Family
ID=64103890
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018118040U RU184560U1 (en) | 2018-05-16 | 2018-05-16 | POWER SEMICONDUCTOR MODULE |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU184560U1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU206439U1 (en) * | 2021-05-27 | 2021-09-13 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Multichip power module |
RU225966U1 (en) * | 2024-02-02 | 2024-05-15 | Акционерное общество "ПРОТОН-ЭЛЕКТРОТЕКС", АО "ПРОТОН-ЭЛЕКТРОТЕКС" | Power semiconductor module |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5646445A (en) * | 1995-07-07 | 1997-07-08 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor device having electrodes embedded in an insulating case |
US5942797A (en) * | 1996-04-02 | 1999-08-24 | Fuji Electric Co. Ltd. | Power semiconductor module |
RU2243614C2 (en) * | 1999-01-27 | 2004-12-27 | Абб Швайц Холдинг Аг | Semiconductor power module |
US9129934B2 (en) * | 2009-11-19 | 2015-09-08 | Infineon Technologies Ag | Power semiconductor module and method for operating a power semiconductor module |
US20160343641A1 (en) * | 2014-08-28 | 2016-11-24 | Fuji Electric Co., Ltd. | Power semiconductor module |
-
2018
- 2018-05-16 RU RU2018118040U patent/RU184560U1/en active IP Right Revival
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5646445A (en) * | 1995-07-07 | 1997-07-08 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor device having electrodes embedded in an insulating case |
US5942797A (en) * | 1996-04-02 | 1999-08-24 | Fuji Electric Co. Ltd. | Power semiconductor module |
RU2243614C2 (en) * | 1999-01-27 | 2004-12-27 | Абб Швайц Холдинг Аг | Semiconductor power module |
US9129934B2 (en) * | 2009-11-19 | 2015-09-08 | Infineon Technologies Ag | Power semiconductor module and method for operating a power semiconductor module |
US20160343641A1 (en) * | 2014-08-28 | 2016-11-24 | Fuji Electric Co., Ltd. | Power semiconductor module |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU206439U1 (en) * | 2021-05-27 | 2021-09-13 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Multichip power module |
RU225966U1 (en) * | 2024-02-02 | 2024-05-15 | Акционерное общество "ПРОТОН-ЭЛЕКТРОТЕКС", АО "ПРОТОН-ЭЛЕКТРОТЕКС" | Power semiconductor module |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10638633B2 (en) | Power module, power converter and manufacturing method of power module | |
JP5259016B2 (en) | Power semiconductor module | |
US7480163B2 (en) | Semiconductor device and power supply device using the same | |
US20140063744A1 (en) | Vertically Stacked Power FETS and Synchronous Buck Converter Having Low On-Resistance | |
CN105612690B (en) | Semiconductor device | |
CN112543994B (en) | Semiconductor device with a semiconductor device having a plurality of semiconductor chips | |
JP2002026251A (en) | Semiconductor device | |
CN104040715A (en) | Semiconductor device | |
US10784235B2 (en) | Silicon carbide power module | |
JP7183594B2 (en) | semiconductor equipment | |
JP2022062235A (en) | Package structure for power devices | |
CN113875006A (en) | Three-level power module | |
JP2017123358A (en) | Power module | |
US12009290B2 (en) | Semiconductor module having a multi-branch switch node connector | |
US11594527B2 (en) | Semiconductor substrate and semiconductor arrangement | |
CN111554645B (en) | Double-sided water-cooling SiC half-bridge module packaging structure integrated with laminated busbar | |
CN117374040A (en) | Power module and vehicle | |
RU184560U1 (en) | POWER SEMICONDUCTOR MODULE | |
TWI534983B (en) | Voltage regulator stack packaging method and the corresponding laminated packaging device | |
CN210129508U (en) | Power module and power module of multichannel power supply overall arrangement wiring | |
CN109638002B (en) | Power circuit module and electronic device | |
CN219513090U (en) | MOSFET arm pair module | |
JP2008130719A (en) | Semiconductor device, and dc-dc converter | |
TW202011674A (en) | Snubber circuit and power semiconductor module and power supply device for induction heating | |
US20240136259A1 (en) | Current sharing mismatch reduction in power semiconductor device modules |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20190517 |
|
NF9K | Utility model reinstated |
Effective date: 20210416 |