專利名稱：一種低寄生電感的igbt功率模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及IGBT功率模塊。
背景技術(shù)：
作為重要的功率半導(dǎo)體器件，IGBT模塊器件通常包括一對或者多對IGBT芯片，從而形成單獨(dú)或者多個(gè)橋臂，用于逆變電路等多種場合。隨著功率電路的逐步發(fā)展，開關(guān)速度和開關(guān)頻率被不斷的提高以最大程度的降低損耗，提升工作性能。在開關(guān)過程中，為了有效地提高開關(guān)速度，同時(shí)不引起回路振蕩，通常會(huì)通過盡可能壓縮回路面積來減小回路電感。然而即使最大程度的壓縮電路回路，開關(guān)過程依然會(huì)受到IGBT模塊內(nèi)部的回路電感的影響，使得對回路電感的考慮在模塊設(shè)計(jì)顯得愈發(fā)的重要。
在目前大量的IGBT模塊中，普遍將IGBT模塊與自身反并的二極管直接放在同一塊銅基板上，而不是從動(dòng)態(tài)回路的角度考慮寄生電感的因素。而在本發(fā)明中，從一個(gè)模塊中的每個(gè)動(dòng)態(tài)回路出發(fā)，將回路中的IGBT和二極管靠近放置，采用直接壓接或直接相鄰放置的辦法縮小寄生電感。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種低寄生電感的IGBT功率模塊，其適用于所有反并二極管的IGBT功率模塊，能明顯降低回路的寄生電感。本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種低寄生電感的IGBT功率模塊，包括相互換流的第一開關(guān)回路和第二開關(guān)回路，其特征是第一開關(guān)回路包括上橋臂IGBT芯片、下橋臂反并二極管芯片，第二開關(guān)回路包括下橋臂IGBT芯片、上橋臂反并二極管芯片；下橋臂反并二極管芯片壓接在上橋臂IGBT芯片表面，下橋臂反并二極管芯片的陰極與上橋臂IGBT芯片的發(fā)射極直接相連，省去了通過焊線連接所引入的回路面積和寄生電感，上橋臂IGBT芯片的表面通過第一焊線引出第一開關(guān)回路的橋臂中心，下橋臂反并二極管芯片的陽極通過第二焊線引出接地端，上橋臂IGBT芯片壓接在第一基板上，第一基板直接用作引出模塊的高壓端；下橋臂IGBT芯片與上橋臂反并二極管芯片分別置于相鄰放置的第二基板和第三基板上，第二基板作為第二開關(guān)回路的橋臂中心，第三基板連接上橋臂反并二極管芯片的陰極，下橋臂IGBT芯片的發(fā)射極通過第三焊線引出接地端，上橋臂反并二極管芯片通過第四焊線連接第二基板。進(jìn)一步地，所述的低寄生電感的IGBT功率模塊包括上述的一組或多組第一開關(guān)回路和第二開關(guān)回路。作為優(yōu)選，第一焊線、第二焊線、第三焊線、第四焊線均為錫焊絲；第一焊線、第二焊線、第三焊線、第四焊線也可以采用其他材料，且可以選用任意直徑大小的焊線。作為優(yōu)選，第一基板、第二基板、第三基板均為銅制基板；其他金屬材料的基板也可以適用于本發(fā)明的IGBT功率模塊，且對基板的厚度沒有限制。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明的IGBT功率模塊適用于反并二極管的IGBT功率模塊，可以采用任意類型的IGBT芯片與任意類型的反并二極管的組合。一方面，本發(fā)明采用反向壓接的辦法，最大限度的將回路中的電感降到最低，使得應(yīng)用中的開關(guān)回路避免出現(xiàn)過大的振蕩和尖峰，另一方面，本發(fā)明減小了模塊中芯片的占用面積，從而達(dá)到降低模塊尺寸的目的，為實(shí)際應(yīng)用帶來便利。


圖1為本發(fā)明的第一開關(guān)回路的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明的第二開關(guān)回路的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明的IGBT模塊中一個(gè)完整的橋臂電路圖。圖中標(biāo)號I一第一基板，2—上橋臂IGBT芯片，3—下橋臂反并二極管芯片，4一第一焊線，5—第二焊線,6—第二基板，7—下橋臂IGBT芯片，8一上橋臂反并二極管芯片，9一 第三基板，10—第三焊線，11 一第一開關(guān)回路，12—第二開關(guān)回路，13—第四焊線。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，上橋臂IGBT芯片2和下橋臂反并二極管芯片3構(gòu)成第一開關(guān)回路11，其中，上橋臂IGBT芯片2的下表面為集電極，上表面為發(fā)射極，其中還包括獨(dú)立的門極表面；下橋臂反并二極管芯片3的上表面為陽極，下表面為陰極，下橋臂反并二極管芯片3的面積小于上橋臂IGBT芯片2的面積。下橋臂反并二極管芯片3通過焊錫直接壓接在上橋臂IGBT芯片2的表面，使得下橋臂反并二極管芯片3的陽極直接與上橋臂IGBT芯片2的發(fā)射極相連，從而省去了焊線連接所引入的回路面積和寄生電感，第一焊線4從上橋臂IGBT芯片2多余的表面引出，獲得橋臂中心，第二焊線5連接下橋臂反并二極管芯片3的陽極，向外引出模塊的接地端，上橋臂IGBT芯片2壓接在第一基板I上，第一基板I直接用作引出模塊的高壓端。如圖2所示，下橋臂IGBT芯片7和上橋臂反并二極管芯片8構(gòu)成第二開關(guān)回路12，下橋臂IGBT芯片7的發(fā)射極和集電極都位于上表面，上橋臂反并二極管芯片8的上表面為陰極，下表面為陽極，在第二開關(guān)回路中，直接將下橋臂IGBT芯片7焊接在第二基板6上，將上橋臂反并二極管芯片8焊接在第三基板9上，第二基板6和第三基板9相鄰放置，并盡可能減小相鄰回路的路徑，第三焊線10連接下橋臂IGBT芯片7的發(fā)射極，作為模塊的接地端引出，第四焊線13連接第二基板6與上橋臂反并二極管芯片8的陽極，實(shí)現(xiàn)上橋臂反并二極管芯片8的陽極與下橋臂IGBT芯片7的集電極相連，第二基板6直接作為橋臂中心，第三基板9連接上橋臂反并二極管芯片8的陰極，用作引出模塊的高壓端。本發(fā)明的IGBT模塊可以采用任意的封裝工藝和封裝材料，上述的所有焊線均可采用不同材料、不同直徑的焊線，例如錫焊線，上述的基板也均可采用不同厚度、不同材料的基板，例如銅制基板。如圖3所示，第一開關(guān)回路11和第二開關(guān)回路12組合成完整的IGBT功率模塊的開關(guān)換流回路，通過兩個(gè)回路的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，將兩個(gè)回路的面積和寄生電感減低到最小。上述具體實(shí)施例用于結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體說明，但并不能將本發(fā)明的范圍局限于具體實(shí)施方式
的內(nèi)容。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識到，本發(fā)明涵蓋了權(quán)利要求書范圍內(nèi)所有可能包括的所有備選方案、改進(jìn)方案和等效方案。
權(quán)利要求
1.一種低寄生電感的IGBT功率模塊，包括相互換流的第一開關(guān)回路(11)和第二開關(guān)回路(12)，其特征是第一開關(guān)回路(11)包括上橋臂IGBT芯片(2)、下橋臂反并二極管芯片(3)，第二開關(guān)回路(12)包括下橋臂IGBT芯片(7)、上橋臂反并二極管芯片(8);下橋臂反并二極管芯片(3)壓接在上橋臂IGBT芯片(2)表面，下橋臂反并二極管芯片(3)的陰極與上橋臂IGBT芯片(2)的發(fā)射極直接相連，上橋臂IGBT芯片(2)的表面通過第一焊線(4) 引出第一開關(guān)回路的橋臂中心，下橋臂反并二極管芯片(3)的陽極通過第二焊線(5)引出接地端，上橋臂IGBT芯片(2)壓接在第一基板(I)上；下橋臂IGBT芯片(7)與上橋臂反并二極管芯片(8)分別置于相鄰放置的第二基板(6)和第三基板(9)上，第二基板(6)作為第二開關(guān)回路的橋臂中心，第三基板(9)連接上橋臂反并二極管芯片(8)的陰極，下橋臂 IGBT芯片(7)的發(fā)射極通過第三焊線(10)引出接地端，上橋臂反并二極管芯片(8)通過第四焊線(13)連接第二基板(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低寄生電感的IGBT功率模塊，其特征是所述IGBT功率模塊包括一組或多組第一開關(guān)回路和第二開關(guān)回路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低寄生電感的IGBT功率模塊，其特征是第一焊線(4)、 第二焊線(5)、第三焊線(10)、第四焊線(13)均為錫焊絲。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低寄生電感的IGBT功率模塊，其特征是第一基板(I)、 第二基板出)、第三基板(9)均為銅制基板。
全文摘要
本發(fā)明提供一種低寄生電感的IGBT功率模塊，包括上橋臂IGBT芯片、下橋臂IGBT芯片、上橋臂反并二極管芯片、下橋臂反并二極管芯片，下橋臂反并二極管芯片壓接在上橋臂IGBT芯片表面，下橋臂反并二極管芯片的陰極與上橋臂IGBT芯片的發(fā)射極直接相連；下橋臂IGBT芯片與上橋臂反并二極管芯片分別置于相鄰放置的基板上。本發(fā)明采用任意類型的IGBT芯片與任意類型的反并二極管的組合。一方面，本發(fā)明采用反向壓接的辦法，最大限度的將回路中的電感降到最低，使得應(yīng)用中的開關(guān)回路避免出現(xiàn)過大的振蕩和尖峰，另一方面，本發(fā)明減小了模塊中芯片的占用面積，從而達(dá)到降低模塊尺寸的目的，為實(shí)際應(yīng)用帶來便利。
文檔編號H01L25/07GK103022022SQ20121056953
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月25日
發(fā)明者盛況, 陳思哲, 汪濤, 郭清, 謝剛 申請人:浙江大學(xué)