一種新型電力電子模塊的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有DBC板在均流設(shè)計中的不足提供一種新型電力電子模塊，該電力電子模塊為陶瓷-金屬復合板結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括上銅層、陶瓷層、二極管芯片、功率器件芯片、母排端子，其特征在于所述模塊還包括并聯(lián)的3個或3個以上的功率器件芯片，母排端子放置在所有以上并聯(lián)的芯片的中心位置。使得各支路回路的分布電感一致，極大程度上實現(xiàn)了拓撲的并聯(lián)一致性，提高模塊的可靠性。消除了并聯(lián)電路的支路電感不均勻的情況，很好的實現(xiàn)了支路均勻性，利于高頻化、高功率化下的并聯(lián)均流，極大程度上緩解了散熱壓力，提高模塊的可靠性。
【專利說明】一種新型電力電子模塊
[0001]

【技術(shù)領(lǐng)域】 本發(fā)明涉及電力電子【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及適合應用于大功率電力半導體模塊、功率控 制電路、智能功率組件和高頻開關(guān)電源等，具體是涉及一種電力電子功率模塊DBC板設(shè)計 結(jié)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002] DBC為陶瓷-金屬復合板結(jié)構(gòu)的功率模塊，一般在功率模塊熱源的上表面灌入硅 膠，將熱源的下表面通過雙面覆銅板（DBC)和基板連接到散熱器，這種散熱結(jié)構(gòu)可以使功率 模塊工作時產(chǎn)生的熱量得到有效的向下消散，從而避免產(chǎn)生過高的結(jié)溫，防止功率模塊高 溫損壞?；逡话阌山饘伲ㄈ玢~或鋁)或者復合材料(如鋁碳化硅)制成，形狀主要為長方體， 起到傳熱和支撐的作用。DBC板是由銅箔在高溫下直接鍵合到陶瓷基板形成的，一般采用下 銅層-陶瓷層-上銅層的結(jié)構(gòu)，起到絕緣和導熱的作用。比起傳統(tǒng)的PCB板來說，DBC版由 于導電截面大，因此回路感抗明顯減小，同時散熱性也比傳統(tǒng)樹脂做成的PCB版更佳。
[0003] 雖然DBC板的回路感抗很小，但是也不能完全忽略，尤其是在高頻、大功率情況 下，分布參數(shù)的改良顯得尤為重要。隨著電力電子器件的高頻化發(fā)展以及全新的SiC器件 投入到生產(chǎn)應用中，DBC板中感抗成分占據(jù)比例越來越大，同時鑒于未來大功率模塊是主流 趨勢之一，因此不可避免要進行同一模塊上器件的并聯(lián)，傳統(tǒng)DBC回路設(shè)計存在并聯(lián)回路 不均勻性，導致并聯(lián)器件的動、靜態(tài)不均性，從而導致功率集中在某個單一并聯(lián)回路的芯片 上產(chǎn)生發(fā)熱過多乃至失效，該情況在高頻、高功率下尤為嚴重，因此未來DBC板的并聯(lián)均流 會是一大難題。鑒于此，本發(fā)明提出一種全新的DBC板設(shè)計理念，有效減小并聯(lián)回路電感差 異，減小回路差異以及緩解電路散熱壓力。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有DBC板在均流設(shè)計中的不足，提供一種新型電力電子 模塊，這種拓撲結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相比，可以使并聯(lián)支路的電感差異達到忽略不計，從而極大 程度的打破DBC并聯(lián)上的瓶頸，緩解散熱壓力，推動大功率乃至超大功率模塊的應用。
[0005] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案是： 一種新型電力電子模塊，該電力電子模塊為陶瓷-金屬復合板結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括上銅 層、陶瓷層、二極管芯片、功率器件芯片、母排端子，其特征在于所述模塊還包括并聯(lián)的3個 或3個以上的功率器件芯片，母排端子放置在所有以上并聯(lián)的芯片的中心位置。
[0006] 本發(fā)明由于采用了以上結(jié)構(gòu)，具有以下顯著技術(shù)效果： 使得各支路回路的分布電感一致，極大程度上實現(xiàn)了拓撲的并聯(lián)一致性，提高模塊的 可靠性。
[0007] 消除了并聯(lián)電路的支路電感不均勻的情況，很好的實現(xiàn)了支路均勻性，利于高頻 化、高功率化下的并聯(lián)均流，極大程度上緩解了散熱壓力，提高模塊的可靠性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008] 圖1是傳統(tǒng)DBC結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖； 圖2是傳統(tǒng)DBC結(jié)構(gòu)的等效電路圖； 圖3是本發(fā)明DBC結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖（4個功率器件芯片）； 圖4是本發(fā)明DBC結(jié)構(gòu)的等效電路圖（4個功率器件芯片）； 圖5是本發(fā)明DBC結(jié)構(gòu)的等效電路圖（3個功率器件芯片） 其中：附圖標記1為DBC上銅層、附圖標記2為DBC陶瓷層、附圖標記3為二極管芯片、 附圖標記4為功率器件芯片、附圖標記5為母排端子。

【具體實施方式】 [0009] 參考附圖。
[0010] 本發(fā)明的結(jié)構(gòu)包括上銅層1、陶瓷層2、二極管芯片3、功率器件芯片4、母排端子5， 所述模塊還包括并聯(lián)的3個或3個以上的功率器件芯片，母排端子5放置在所有以上并聯(lián) 的芯片的中心位置。
[0011] 傳統(tǒng)意義上，DBC板最上層的一塊塊銅片稱為"島"，每個島的都起著流通電流的作 用，島上可以焊接器件或者母排支架端子，島與島之間通過鋁線連接。傳統(tǒng)的DBC排布如附 圖1所示，等效電路如圖2。從圖2可以看出，由于該結(jié)構(gòu)導致并聯(lián)器件的"地"與地之間存 在分布電感，這些分布電感以串聯(lián)方式連接到端口上，造成各支路回路的雜散電感不一致， 因此在動態(tài)過程中，這些電感上分布的電壓會造成并聯(lián)器件的地電位的不均勻性，對并聯(lián) 器件均流產(chǎn)生不利影響。
[0012] 本發(fā)明在原有島的數(shù)量基本保持不變的基礎(chǔ)上，通過改變器件的島與母排端子的 島的位置(如圖3)，來達到消除雜散電感不均勻的目的，改動位置后的等效電路如圖4所 示，從圖4可見，每個支路的雜散電感均通過類似并聯(lián)的方式連接到端口上，因此在該結(jié)構(gòu) 中，各支路回路的分布電感一致，極大程度上實現(xiàn)了拓撲的并聯(lián)一致性。
【權(quán)利要求】
1. 一種新型電力電子模塊，該電力電子模塊為陶瓷-金屬復合板結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括上 銅層（1)、陶瓷層（2)、二極管芯片（3)、功率器件芯片（4)、母排端子（5)，其特征在于所述模 塊還包括并聯(lián)的3個或3個以上的功率器件芯片，母排端子（5)放置在所有以上并聯(lián)的芯 片的中心位置。
【文檔編號】H01L25/16GK104157628SQ201410226812
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年5月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月27日
【發(fā)明者】郭清, 李琦, 盛況 申請人:浙江大學