一種功率模塊的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電力電子領(lǐng)域，具體涉及一種功率模塊。
【背景技術(shù)】
[0002]功率模塊是功率電子電力器件如M0S管(金屬氧化物半導(dǎo)體)、IGBT(絕緣柵型場效應(yīng)晶體管)，F(xiàn)RD(快恢復(fù)二極管)按一定的功能組合封裝成的電力開關(guān)模塊，其主要用于電動(dòng)汽車，光伏發(fā)電，風(fēng)力發(fā)電，工業(yè)變頻等各種場合下的功率轉(zhuǎn)換。
[0003]然而隨著模塊中的功率開關(guān)被重復(fù)地切換，由其結(jié)構(gòu)配置所產(chǎn)生的電感會(huì)降低功率模塊的可靠性。傳統(tǒng)的功率模塊由于續(xù)流回路面積較大，導(dǎo)致大電流情況下，模塊的續(xù)流回路電感很大，使模塊的開關(guān)損耗大，可靠性低。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]實(shí)用新型目的:針對上述問題，本實(shí)用新型旨在提供一種雜散電感低、開關(guān)損耗小、可靠性高的功率模塊。
[0005]技術(shù)方案:一種功率模塊，包括底板、正電極、負(fù)電極、輸出電極和設(shè)置在底板上的絕緣基板，正電極、負(fù)電極和輸出電極與底板之間均設(shè)有絕緣層，絕緣基板包括第一導(dǎo)熱絕緣層以及形成于第一導(dǎo)熱絕緣層兩側(cè)的第一銅層和底銅層，第一銅層上設(shè)有上橋臂芯片單元，所述第一銅層在靠近正電極的一端設(shè)有正接線區(qū)，第一銅層在正接線區(qū)與上橋臂芯片單元之間設(shè)有第二導(dǎo)熱絕緣層，第二導(dǎo)熱絕緣層上設(shè)有第二銅層，第二銅層上設(shè)有下橋臂芯片單元，第二導(dǎo)熱絕緣層靠近負(fù)電極的一端設(shè)有負(fù)接線區(qū)；由正電極流出的工作電流通過第一銅層流入上橋臂芯片單元，最后流至輸出電極；由負(fù)電極流出的續(xù)流電流通過負(fù)接線區(qū)流入下橋臂芯片單元，然后通過第二銅層流至輸出電極。
[0006]進(jìn)一步的，所述正電極與負(fù)電極在平行于底板的方向上疊層設(shè)置，且正電極與負(fù)電極之間也設(shè)有絕緣層。
[0007]進(jìn)一步的，所述正電極與正接線區(qū)連接，所述負(fù)電極與負(fù)接線區(qū)連接。
[0008]進(jìn)一步的，所述上橋臂芯片單元包括多個(gè)并聯(lián)的上橋臂芯片組，所述上橋臂芯片組包括集成于一體的上橋臂功率開關(guān)和上橋臂內(nèi)部二極管，且上橋臂功率開關(guān)和上橋臂內(nèi)部二極管并聯(lián);下橋臂芯片單元包括多個(gè)并聯(lián)的下橋臂芯片組，下橋臂芯片組包括集成于一體的下橋臂功率開關(guān)和下橋臂內(nèi)部二極管，且下橋臂功率開關(guān)和下橋臂內(nèi)部二極管并聯(lián)；由負(fù)電極流出的續(xù)流電流流經(jīng)下橋臂內(nèi)部二極管的正極、下橋臂內(nèi)部二極管的負(fù)極，然后經(jīng)第二銅層傳輸至輸出電極。
[0009]進(jìn)一步的，所述上橋臂芯片單元包括多個(gè)并聯(lián)的上橋臂芯片組，所述上橋臂芯片組包括上橋臂功率開關(guān)和與之并聯(lián)的上橋臂外部二極管，下橋臂芯片單元包括多個(gè)并聯(lián)的下橋臂芯片組，下橋臂芯片組包括下橋臂功率開關(guān)和與之并聯(lián)的下橋臂外部二極管；由負(fù)電極流出的續(xù)流電流流經(jīng)下橋臂外部二極管的正極、下橋臂外部二極管的負(fù)極、然后經(jīng)第二銅層傳輸至輸出電極。
[0010]進(jìn)一步的，所述上橋臂芯片單元包括多個(gè)并聯(lián)的上橋臂芯片組，所述上橋臂芯片組包括并聯(lián)的上橋臂功率開關(guān)、上橋臂內(nèi)部二極管和上橋臂外部二極管，且上橋臂功率開關(guān)和上橋臂內(nèi)部二極管集成于一體;下橋臂芯片單元包括多個(gè)并聯(lián)的下橋臂芯片組，下橋臂芯片組包括并聯(lián)的下橋臂功率開關(guān)、下橋臂內(nèi)部二極管和下橋臂外部二極管，且下橋臂功率開關(guān)和下橋臂內(nèi)部二極管集成于一體；由負(fù)電極流出的續(xù)流電流流經(jīng)下橋臂內(nèi)部二極管的正極和下橋臂外部二極管的正極、下橋臂內(nèi)部二極管的負(fù)極和下橋臂外部二極管的負(fù)極、然后經(jīng)第二銅層傳輸至輸出電極。
[0011]進(jìn)一步的，所述上橋臂功率開關(guān)和下橋臂功率開關(guān)均為M0S管，由正電極流出的工作電流流經(jīng)第一銅層和上橋臂功率開關(guān)的漏極，然后經(jīng)上橋臂功率開關(guān)的源極傳輸至輸出電極。
[0012]進(jìn)一步的，所述上橋臂功率開關(guān)和下橋臂功率開關(guān)均為IGBT，正電極流出的工作電流流經(jīng)第一銅層和上橋臂功率開關(guān)的集電極，然后經(jīng)上橋臂功率開關(guān)的發(fā)射極傳輸至輸出電極。
[0013]進(jìn)一步的，所述上橋臂功率開關(guān)為M0S管，下橋臂功率開關(guān)為IGBT，由正電極流出的工作電流流經(jīng)第一銅層和上橋臂功率開關(guān)的漏極，然后經(jīng)上橋臂功率開關(guān)的源極傳輸至輸出電極。
[0014]進(jìn)一步的，所述上橋臂功率開關(guān)為IGBT，下橋臂功率開關(guān)為M0S管，正電極流出的工作電流流經(jīng)第一銅層和上橋臂功率開關(guān)的集電極，然后經(jīng)上橋臂功率開關(guān)的發(fā)射極傳輸至輸出電極。
[0015]有益效果:本實(shí)用新型通過增加銅層和絕緣層的方式來改變電流路徑。相比現(xiàn)有模塊正電極流出的工作電流的單一路徑形式，采用了電流分層形式，正電極流出的工作電流流經(jīng)第一銅層，負(fù)電極流出的續(xù)流電流流經(jīng)第二銅層，兩者路徑僅間隔了一個(gè)第二導(dǎo)熱絕緣層的厚度，減小了續(xù)流回路面積，增大了功率模塊的過流能力，具有更小的雜散電感和開關(guān)損耗。
【附圖說明】
[0016]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0017]圖2是本實(shí)用新型的電流不意圖；
[0018]圖3(a)、3(b)本實(shí)用新型的電路示意圖；
[0019]圖4是本實(shí)用新型的立體結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]如圖1所示，一種功率模塊，包括底板1、正電極2、負(fù)電極3、輸出電極4和設(shè)置在底板1上的絕緣基板，正電極2、負(fù)電極3和輸出電極4與底板1之間均設(shè)有絕緣層，本實(shí)施例中該絕緣層即圖4中所示的絕緣外殼15，絕緣基板包括第一導(dǎo)熱絕緣層以及形成于第一導(dǎo)熱絕緣層兩側(cè)的第一銅層5和底銅層，第一銅層5上設(shè)有上橋臂芯片單元，第一銅層5在靠近正電極2的一端設(shè)有正接線區(qū)6，第一銅層5在正接線區(qū)6與上橋臂芯片單元之間設(shè)有第二導(dǎo)熱絕緣層7，第二導(dǎo)熱絕緣層7上設(shè)有第二銅層8，第二銅層8上設(shè)有下橋臂芯片單元，第二銅層8靠近負(fù)電極3的一端設(shè)有負(fù)接線區(qū)9。
[0021]如圖2所示，本實(shí)施例中上橋臂芯片單元包括5個(gè)并聯(lián)的上橋臂芯片組，下橋臂芯片單元包括5個(gè)并聯(lián)的下橋臂芯片組。
[0022]上橋臂芯片組包括上橋臂功率開關(guān)10和與之并聯(lián)的上橋臂外部二極管，下橋臂芯片組包括下橋臂功率開關(guān)11和與之并聯(lián)的下橋臂外部二極管；由負(fù)電極3流出的續(xù)流電流31流經(jīng)下橋臂外部二極管的正極、下橋臂外部二極管的負(fù)極、然后經(jīng)第二銅層8傳輸至輸出電極4。
[0023]上橋臂芯片組與下橋臂芯片組的結(jié)構(gòu)還可以為:所述上橋臂芯片組包括集成于一體的上橋臂功率開關(guān)10和上橋臂內(nèi)部二極管，且上橋臂功率開關(guān)10和上橋臂內(nèi)部二極管并聯(lián);下橋臂芯片單元包括多個(gè)并聯(lián)的下橋臂芯片組，下橋臂芯片組包括集成于一體的下橋臂功率開關(guān)11和下橋臂內(nèi)部二極管，且下橋臂功率開關(guān)11和下橋臂內(nèi)部二極管并聯(lián)；由負(fù)電極3流出的續(xù)流電流31流經(jīng)下橋臂內(nèi)部二極管的正極、下橋臂內(nèi)部二極管的負(fù)極，然后經(jīng)第二銅層8傳輸至輸出電極4。
[0024]上橋臂芯片組與下橋臂芯片組的結(jié)構(gòu)還可以為:所述上橋臂芯片組包括并聯(lián)的上橋臂功率開關(guān)10、上橋臂內(nèi)部二極管和上橋臂外部二極管，且上橋臂功率開關(guān)10和上橋臂內(nèi)部二極管集成于一體;下橋臂芯片單元包括多個(gè)并聯(lián)的下橋臂芯片組，下橋臂芯片組包括并聯(lián)的下橋臂功率開關(guān)11、下橋臂內(nèi)部二極管和下橋臂外部二極管，且下橋臂功率開關(guān)11和下橋臂內(nèi)部二極管集成于一體；由負(fù)電極3流出的續(xù)流電流31流經(jīng)下橋臂內(nèi)部二極管的正極和下橋臂外部二極管的正極、下橋臂內(nèi)部二極管的負(fù)極和橋臂外部二極管的負(fù)極，然后經(jīng)第二銅層8傳輸至輸出電極4。
[0025]上橋臂功率開關(guān)10和下橋臂功率開關(guān)11可以為M0S管，也可以為IGBT(絕緣柵型場效應(yīng)晶體管):當(dāng)上橋臂功率開關(guān)10和下橋臂功率開關(guān)11均為M0S管，其電路示意圖如圖3(a)所示。由正電極2流出的工作電流21流經(jīng)第一銅層5和上橋臂功率開關(guān)10的漏極，然后經(jīng)上橋臂功率開關(guān)10的源極傳輸至輸出電極4。
[0026]當(dāng)上橋臂功率開關(guān)10和下橋臂功率開關(guān)11均為IGBT，其電路示意圖如圖3(b)所示。正電極2流出的工作電流21流經(jīng)第一銅層5和上橋臂功率開關(guān)10的集電極，然后經(jīng)上橋臂功率開關(guān)10的發(fā)射極傳輸至輸出電極4。當(dāng)上橋臂功率開關(guān)10為M0S管，下橋臂功率開關(guān)11為IGBT時(shí)，由正電極2流出的工作電流21流經(jīng)第一銅層5和上橋臂功率開關(guān)10的漏極，然后經(jīng)上橋臂功率開關(guān)10的源極傳輸至輸出電極4