一種功率模塊的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及電力電子領域，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，導致大電流情況下，模塊的續流回路電感很大，使模塊的開關損耗大，可靠性低。
【實用新型內容】
[0004]實用新型目的:針對上述問題，本實用新型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，絕緣基板包括第一導熱絕緣層以及形成于第一導熱絕緣層兩側的第一銅層和底銅層，第一銅層上設有上橋臂芯片單元，所述第一銅層在靠近正電極的一端設有正接線區，第一銅層在正接線區與上橋臂芯片單元之間設有第二導熱絕緣層，第二導熱絕緣層上設有第二銅層，第二銅層上設有下橋臂芯片單元，第二導熱絕緣層靠近負電極的一端設有負接線區；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；由負電極流出的續流電流通過負接線區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，所述正電極與正接線區連接，所述負電極與負接線區連接。
[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，然后經第二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、然后經第二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、然后經第二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第一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，正電極流出的工作電流流經第一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第一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，正電極流出的工作電流流經第一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:本實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第一銅層，負電極流出的續流電流流經第二銅層，兩者路徑僅間隔了一個第二導熱絕緣層的厚度，減小了續流回路面積，增大了功率模塊的過流能力，具有更小的雜散電感和開關損耗。
【附圖說明】
[0016]圖1是本實用新型的結構不意圖；
[0017]圖2是本實用新型的電流不意圖；
[0018]圖3(a)、3(b)本實用新型的電路示意圖；
[0019]圖4是本實用新型的立體結構圖。
【具體實施方式】
[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4中所示的絕緣外殼15，絕緣基板包括第一導熱絕緣層以及形成于第一導熱絕緣層兩側的第一銅層5和底銅層，第一銅層5上設有上橋臂芯片單元，第一銅層5在靠近正電極2的一端設有正接線區6，第一銅層5在正接線區6與上橋臂芯片單元之間設有第二導熱絕緣層7，第二導熱絕緣層7上設有第二銅層8，第二銅層8上設有下橋臂芯片單元，第二銅層8靠近負電極3的一端設有負接線區9。
[0021]如圖2所示，本實施例中上橋臂芯片單元包括5個并聯的上橋臂芯片組，下橋臂芯片單元包括5個并聯的下橋臂芯片組。
[0022]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橋臂外部二極管的負極，然后經第二銅層8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，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流經第一銅層5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3(b)所示。正電極2流出的工作電流21流經第一銅層5和上橋臂功率開關10的集電極，然后經上橋臂功率開關10的發射極傳輸至輸出電極4。當上橋臂功率開關10為M0S管，下橋臂功率開關11為IGBT時，由正電極2流出的工作電流21流經第一銅層5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