。
[0027]當上橋臂功率開關10為IGBT，下橋臂功率開關11為M0S管時，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。
[0028]為了配合絕緣基板上的銅層結構，在減小續流回路面積的同時簡化電路接線方式，本實用新型實施例需對結構做出相應改進，如圖4所示:
[0029]所述正電極2與負電極3在平行于底板1的方向上疊層設置，且正電極2與負電極3之間也設有絕緣層。本實施例中該絕緣層即圖4中所示的絕緣外殼15。
[0030]所述正電極2與正接線區6連接，所述負電極3與負接線區9連接。
[0031]如圖2所示，由正電極2流出的工作電流通過第一銅層5流入上橋臂芯片單元，最后流至輸出電極；由負電極3流出的續流電流31通過負接線區9流入下橋臂芯片單元，然后通過第二銅層8流至輸出電極4。
[0032]下面以上橋臂功率開關10和下橋臂功率開關11均為MOS管且上橋臂功率開關10中集成有上橋臂內部二極管、下橋臂功率開關11中集成有下橋臂內部二極管的情況為例，介紹本實用新型的功率模塊工作和續流的過程，以下所稱邦定線均是英文bonding的譯文:
[0033]工作時，上橋臂功率開關的柵極接受控制信號接通，工作電流21從正電極2流出，經過正極邦定線流入正接線區6，通過第一銅層5流入上橋臂芯片單元中上橋臂功率開關的漏極，然后通過上橋臂功率芯片組中上橋臂功率開關的源極流出，通過上橋臂邦定線12流至上橋臂源極銅層51，最后流出至輸出電極4。
[0034]續流時，續流電流31從負電極3流出，經過負極邦定線13流入負接線區9，接著分流成五路，經過下橋臂邦定線14分別流入五個下橋臂內部二極管的正極，接著分別從五個下橋臂內部二極管的負極流出至第二銅層8，然后經上橋臂邦定線12流至上橋臂源極銅層51，最后流出至輸出電極4。
[0035]以上采用邦定線將各電極、各銅層以及各功率芯片單元直接連通，有效簡化了電路結構，降低了成本。此外，還可采用超聲波焊接的方式將各電極、各銅層以及各功率芯片單元直接連通。
[0036]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，功率模塊自上而下依次設有第二銅層8、第二導熱絕緣層7、第一銅層5、第一導熱絕緣層、和底銅層。本實用新型采用電流分層形式，正電極2流出的工作電流流經第一銅層5，負電極3流出的續流電流流經第二銅層8，兩者路徑僅間隔了一個第二導熱絕緣層7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。
【主權項】
1.一種功率模塊，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，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，其特征在于:所述第一銅層(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，第二導熱絕緣層(7)靠近負電極的一端設有負接線區(9);由正電極(2)流出的工作電流(21)通過第一銅層(5)流入上橋臂芯片單元，最后流至輸出電極(4);由負電極(3)流出的續流電流(31)通過負接線區(9)流入下橋臂芯片單元，然后通過第二銅層(8)流至輸出電極(4)。2.根據權利要求1所述的一種功率模塊，其特征在于:所述正電極(2)與負電極(3)在平行于底板(1)的方向上疊層設置，且正電極(2)與負電極(3)之間也設有絕緣層。3.根據權利要求2所述的一種功率模塊，其特征在于:所述正電極(2)與正接線區(6)連接，所述負電極(3)與負接線區(9)連接。4.根據權利要求1所述的一種功率模塊，其特征在于: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(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)。5.根據權利要求1所述的一種功率模塊，其特征在于: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(10)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(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)。6.根據權利要求1所述的一種功率模塊，其特征在于: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(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、然后經第二銅層(8)傳輸至輸出電極(4)。7.根據權利要求4至6中任意一項所述的一種功率模塊，其特征在于:所述上橋臂功率開關(10)和下橋臂功率開關(11)均為MOS管，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⑷。8.根據權利要求4至6中任意一項所述的一種功率模塊，其特征在于:所述上橋臂功率開關(10)和下橋臂功率開關(11)均為IGBT，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⑷。9.根據權利要求4至6中任意一項所述的一種功率模塊，其特征在于:所述上橋臂功率開關(10)為MOS管，下橋臂功率開關(11)為IGBT，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)。10.根據權利要求4至6中任意一項所述的一種功率模塊，其特征在于:所述上橋臂功率開關(10)為IGBT，下橋臂功率開關(11)為MOS管，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)。
【專利摘要】本實用新型公開了一種功率模塊，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。本實用新型通過增加銅層和絕緣層來改變電流路徑，采用電流分層形式，減小了續流回路面積和雜散電感。
【IPC分類】H01L25/11, H01L23/48, H02M1/00
【公開號】CN205140973
【申請號】CN201520940395
【發明人】徐文輝, 王玉林, 滕鶴松
【申請人】揚州國揚電子有限公司
【公開日】2016年4月6日
【申請日】2015年11月23日