一種三維結構的新型電力電子模塊的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種電力電子模塊，公開了一種采用新型空間結構的電力電子模塊。在這種新型的電力電子模塊中，模塊采用六棱柱結構，在模塊的各個側面堆疊芯片，通過環繞六邊形的銅片實現各芯片并聯，并在六棱柱中間挖空成圓柱套入水管進行水冷。它將六棱柱結構與電力電子模塊結合，簡化了多芯片并聯均流的設計，使散熱水管與功率模塊充分接觸，提升了功率模塊的散熱能力。
【專利說明】一種三維結構的新型電力電子模塊
【技術領域】
[0001] 本發明涉及功率電力領域。本發明涉及一種電力電子模塊，具體的講，為一種絕緣 柵雙極晶體管（IGBT)功率模塊。
【背景技術】
[0002] 以絕緣柵雙極型晶體管為主的功率模塊，為了輸出更大的功率，需要將多芯片，并 聯時由于各個芯片自身參數和電路參數的不匹配，將導致并聯時出現電流分配不均的問 題，嚴重時會導致器件過載而損壞，而平面功率模塊中平面性的陶瓷覆銅板（DBC)板結構 上由于受到二維面積的局限，在芯片布局上受到諸多限制。
[0003] 在大功率模塊中，多個芯片的并聯將產生很大的熱量，有必要進行水冷器冷卻，以 確保它們的可靠運行。通常功率模塊為平面結構，直接將功率模塊安裝在水冷板上，只是利 用了水冷板的一個面，這種平面型功率模塊中存在單面散熱效率較低的缺陷。
【發明內容】
[0004] 本發明針對傳統的電力電子模塊多芯片均流設計和散熱效率上的不足，將傳統 IGBT模塊的陶瓷覆銅板和基板進行優化，設計了包括單面銅層、六棱柱環結構的陶瓷層和 六棱柱環結構的銅基板的新型六棱柱環結構。在該六棱柱環的六個外側面銅層上分別放置 IGBT芯片和功率二極管芯片，通過空間對稱提高了各芯片之間寄生參數的均衡性。
[0005] 針對傳統的電力電子模塊散熱能力上和效率上的不足，將其與六棱柱環結構相結 合，該六棱柱環的中空區域作為水或其他冷卻液的通道，提高電力電子模塊整體的水冷效 率。
[0006] 本發明的技術方案如下：
[0007] 本發明為一種三維結構的新型電力電子模塊。該新型模塊采用一種六棱柱空間結 構，該六棱柱環的中空區域作為水或其他冷卻液的通道，提高電力電子模塊整體的水冷效 率。在六棱柱的各個外側面對稱地堆疊芯片等各層結構，通過芯片底部銅片和芯片表面的 鍵合線實現各芯片的并聯。同時在各個面放置了 IGBT模塊所需的功率輸出端，與管殼（11) 上的輸出端子（7)、（8)和（9)相連。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0008] 圖1為本發明的電力電子模塊空間示意圖。
[0009] 圖2為本發明實施例1的六棱柱環剖面圖。
[0010] 圖3為本發明實施例1的六棱柱環的示意圖。
【具體實施方式】
[0011] 下面結合附圖與實施例對本發明作進一步詳細描述：
[0012] 實施例1
[0013] 圖1是本發明的功率器件芯片（絕緣柵雙極晶體管（IGBT))的新型電力電子模 塊結構，管殼（11)為銅材料，其將IGBT的功率輸出端與輸出端子相連，其對應關系為（7)c 極（8)e極（9)g極。圖2為六棱柱堆疊結構，其主要⑴鍵合線、（2)功率二極管芯片、（3) IGBT芯片、（4)銅層、（5)氧化鋁陶瓷和（6)銅基板組成，中間的圓柱形中空部分放入水管 進行水冷。圖3為六棱柱堆疊結構的側面圖，組成為（1)鍵合線、（2)功率二極管芯片、（3) IGBT芯片、（4)銅層和（10) IGBT芯片柵極。
【權利要求】
1. 一種三維結構的新型電力電子模塊，其主要有（1)鍵合線、（2)功率二極管芯片、（3) IGBT芯片、包含銅層（4)和氧化鋁陶瓷（5)的單面陶瓷覆銅板和（6)銅基板組成，其中功率 二極管芯片（2)和IGBT芯片（3)放置在銅層（4)上。
2. 根據權利要求1所述的電力電子模塊，其特征在于：所述的包含銅層（4)和氧化鋁 陶瓷（5)的陶瓷覆銅板為六棱柱環結構，該六棱柱環結構內存為銅基板（6)，該銅基板中間 為中空的圓柱形。
3. 根據權利要求2所述的銅基板中間為中空的圓柱形，其特征在于：該中空的區域用 于通過水或其它冷卻液，實現對模塊的水冷。
【文檔編號】H01L25/07GK104091797SQ201410320688
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月1日 優先權日:2014年7月1日
【發明者】江明明, 郭清, 徐嘉俊, 盛況 申請人:浙江大學