一種功率模塊的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及電力電子領域，具體涉及一種功率模塊。
【背景技術】
[0002]功率模塊是功率電子電力器件如M0S管(金屬氧化物半導體)、IGBT (絕緣柵型場效應晶體管)，FRD (快恢復二極管)按一定的功能組合封裝成的電力開關模塊，其主要用于電動汽車，光伏發電，風力發電，工業變頻等各種場合下的功率轉換。
[0003]然而隨著模塊中的功率開關被重復地切換，由其結構配置所產生的電感會降低功率模塊的可靠性。傳統的功率模塊由于續流回路面積較大，導致模塊的續流回路電感很大，使模塊的開關損耗大，可靠性低。
【發明內容】
[0004]發明目的:針對上述問題，本發明旨在提供一種雜散電感低、開關損耗小、可靠性高的功率模塊。
[0005]技術方案:一種功率模塊，包括底板、正電極、負電極、輸出電極和設置在底板上的絕緣基板，正電極、負電極和輸出電極與底板之間均設有絕緣層，所述絕緣基板包括導熱絕緣層以及形成于該導熱絕緣層上的銅層，絕緣基板的銅層上設有多個相互獨立的環形絕緣槽，每個絕緣槽所包圍的銅層為下橋臂銅層，絕緣槽外側的銅層為上橋臂銅層，上橋臂銅層上設有上橋臂芯片單元，下橋臂銅層上設有下橋臂芯片單元；上橋臂銅層在靠近正電極的一端設有接線區，接線區與下橋臂銅層之間設有下橋臂源極接線排，下橋臂源極接線排包括接線排導熱絕緣層和形成于接線排導熱絕緣層上的接線排銅層；由正電極流出的工作電流通過上橋臂銅層流入上橋臂芯片單元，最后流至輸出電極；由負電極流出的續流電流通過接線排銅層流入下橋臂芯片單元，然后流至下橋臂銅層，最后流至輸出電極。
[0006]進一步的，所述正電極與負電極在平行于底板的方向上疊層設置，且正電極與負電極之間也設有絕緣層。
[0007]進一步的，正電極與上橋臂銅層接線區連接，所述負電極與接線排銅層連接。
[0008]進一步的，所述上橋臂芯片單元包括多個并聯的上橋臂芯片組，所述上橋臂芯片組包括集成于一體的上橋臂功率開關和上橋臂內部二極管，且上橋臂功率開關和上橋臂內部二極管并聯；下橋臂芯片單元包括多個并聯的下橋臂芯片組，下橋臂芯片組包括集成于一體的下橋臂功率開關和下橋臂內部二極管，且下橋臂功率開關和下橋臂內部二極管并聯；由負電極流出的續流電流流經下橋臂內部二極管的正極、下橋臂內部二極管的負極，然后經下橋臂銅層傳輸至輸出電極。
[0009]進一步的，所述上橋臂芯片單元包括多個并聯的上橋臂芯片組，所述上橋臂芯片組包括上橋臂功率開關和與之并聯的上橋臂外部二極管，下橋臂芯片單元包括多個并聯的下橋臂芯片組，下橋臂芯片組包括下橋臂功率開關和與之并聯的下橋臂外部二極管；由負電極流出的續流電流流經下橋臂外部二極管的正極、下橋臂外部二極管的負極、然后經下橋臂銅層傳輸至輸出電極。
[0010]進一步的，所述上橋臂芯片單元包括多個并聯的上橋臂芯片組，所述上橋臂芯片組包括并聯的上橋臂功率開關、上橋臂內部二極管和上橋臂外部二極管，且上橋臂功率開關和上橋臂內部二極管集成于一體；下橋臂芯片單元包括多個并聯的下橋臂芯片組，下橋臂芯片組包括并聯的下橋臂功率開關、下橋臂內部二極管和下橋臂外部二極管，且下橋臂功率開關和下橋臂內部二極管集成于一體；由負電極流出的續流電流流經下橋臂內部二極管的正極和下橋臂外部二極管的正極、下橋臂內部二極管的負極和下橋臂外部二極管的負極，然后經下橋臂銅層傳輸至輸出電極。
[0011]進一步的，所述上橋臂功率開關和下橋臂功率開關均為M0S管，由正電極流出的工作電流流經上橋臂銅層和上橋臂功率開關的漏極，然后經上橋臂功率開關的源極傳輸至輸出電極。
[0012]進一步的，所述上橋臂功率開關和下橋臂功率開關均為IGBT，由正電極流出的工作電流流經上橋臂銅層和上橋臂功率開關的集電極，然后經上橋臂功率開關的發射極傳輸至輸出電極。
[0013]進一步的，所述上橋臂功率開關為M0S管，下橋臂功率開關為IGBT ;由正電極流出的工作電流流經上橋臂銅層和上橋臂功率開關的漏極，然后經上橋臂功率開關的源極傳輸至輸出電極。
[0014]進一步的，所述上橋臂功率開關為IGBT，下橋臂功率開關為M0S管；由正電極流出的工作電流流經上橋臂銅層和上橋臂功率開關的集電極，然后經上橋臂功率開關的發射極傳輸至輸出電極。
[0015]有益效果:本發明通過改變基板上表面銅層的分布，來改變電流路徑，正電極流入的工作電流從下橋臂芯片單元的兩側流經上橋臂銅層進入上橋臂功率開關最終到達輸出電極，采用多路分流形式，減小續流回路面積，減小雜散電感和開關損耗。同時以下橋臂源極接線排配合電流路徑的改變，能夠減小電路的復雜性，進一步減小雜散電感和開關損耗，提高了模塊的可靠性。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發明的電流示意圖；
[0017]圖2本發明的電路示意圖；
[0018]圖3是本發明的立體結構圖。
【具體實施方式】
[0019]如圖1所不，一種功率模塊，包括底板1、正電極2、負電極3、輸出電極4和設置在底板1上的絕緣基板，正電極2、負電極3和輸出電極4與底板1之間均設有絕緣層，本實施例中該絕緣層即圖3中所示的絕緣外殼15，所述絕緣基板包括導熱絕緣層以及形成于該導熱絕緣層上的銅層，絕緣基板的銅層上設有多個相互獨立的環形絕緣槽5，本發明實施例通過在絕緣基板的銅層上刻蝕出多個相互獨立的環形絕緣槽5。每個絕緣槽內側的銅層為下橋臂銅層6，絕緣槽外側的銅層為上橋臂銅層7，上橋臂銅層7上設有上橋臂芯片單元，下橋臂銅層6上設有下橋臂芯片單元。
[0020]上橋臂銅層7在靠近正電極2的一端設有接線區8，接線區8與下橋臂銅層6之間設有下橋臂源極接線排，下橋臂源極接線排包括接線排導熱絕緣層和形成于接線排導熱絕緣層上的接線排銅層9。
[0021]上橋臂芯片單元包括多個并聯的上橋臂芯片組，下橋臂芯片單元包括多個并聯的下橋臂芯片組，上橋臂芯片組和下橋臂芯片組的總數量一致。本實施例中共有5個下橋臂芯片單元，為了更好的減小電流回路的面積從而降低雜散電感，每個下橋臂芯片單元包括2個并聯的下橋臂芯片組。
[0022]所述上橋臂芯片組包括上橋臂功率開關10和與之并聯的上橋臂外部二極管，下橋臂芯片組包括下橋臂功率開關11和與之并聯的下橋臂外部二極管；由負電極3流出的續流電流31流經下橋臂外部二極管的正極、下橋臂外部二極管的負極、然后經下橋臂銅層6傳輸至輸出電極4。
[0023]上橋臂芯片組與下橋臂芯片組的結構還可以為:所述上橋臂芯片組包括集成于一體的上橋臂功率開關10和上橋臂內部二極管，且上橋臂功率開關10和上橋臂內部二極管并聯；下橋臂芯片單元包括多個并聯的下橋臂芯片組，下橋臂芯片組包括集成于一體的下橋臂功率開關11和下橋臂內部二極管，且下橋臂功率開關11和下橋臂內部二極管并聯；由負電極3流出的續流電流31流經下橋臂內部二極管的正極、下橋臂內部二極管的負極，然后經下橋臂銅層6傳輸至輸出電極4。
[0024]上橋臂芯片組與下橋臂芯片組的結構還可以為:所述上橋臂芯片組包括并聯的上橋臂功率開關10、上橋臂內部二極管和上橋臂外部二極管，且上橋臂功率開關10和上橋臂內部二極管集成于一體；下橋臂芯片單元包括多個并聯的下橋臂芯片組，下橋臂芯片組包括并聯的下橋臂功率開關11、下橋臂內部二極管和下橋臂外部二極管，且下橋臂功率開關11和下橋臂內部二極管集成于一體；由負電極3流出的續流電流31流經下橋臂內部二極管的正極和下橋臂外部二極管的正極、下橋臂內部二極管的負極和下橋臂外部二極管的負極，然后經下橋臂銅層6傳輸至輸出電極4。
[0025]上橋臂功率開關10和下橋臂功率開關11可以為M0S管，也可以為IGBT(絕緣柵型場效應晶體管):當上橋臂功率開關10和下橋臂功率開關11均為M0S管時，其電路示意圖如圖2(a)所示。由正電極2流出的工作電流21流經上橋臂銅層7和上橋臂功率開關10的漏極，然后經上橋臂功率開關10的源極傳輸至輸出電極4。
[0026]當上橋臂功率開關10和下橋臂功率開關11均為IGBT，其電路示意圖如圖2(b)所示。正電極2流出的工作電流21流經上橋臂銅層7和上橋臂功率開關10的集電極，