半导体电源模块制造技术

一种电源模块包括：具有第一多个凸片的第一母线，其中所述第一多个凸片中的每一个电气联接到被设置在第一侧面上的多个导电迹线中相应的导电迹线；具有第二多个凸片的第二母线，其中所述第二多个凸片中的每一个电气联接到被设置在第二侧面上的多个导电迹线中相应的导电迹线；和具有第三多个凸片的第三母线，其中所述第三多个凸片中的至少一个凸片电气联接到被设置在第一侧面上的多个导电迹线中相应的导电迹线并且第三多个凸片中的至少一个凸片电气联接到被设置在第二侧面上的多个导电迹线中相应的导电迹线。

Semiconductor Power Supply Module

A power supply module includes a first bus with a first plurality of bumps, wherein each of the first plurality of bumps is electrically connected to a corresponding conductive track in a plurality of conductive tracks set on the first side, and a second bus with a second plurality of bumps, wherein each of the second plurality of bumps is electrically connected to a plurality of conductive lines set on the second side. A corresponding conductive track in the track; and a third bus with a third plurality of bumps, wherein at least one of the third plurality of bumps is electrically connected to the corresponding conductive track in the plurality of conductive tracks set on the first side and at least one of the third plurality of bumps is electrically connected to the corresponding conductive track set on the second side. Traces.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体电源模块
技术介绍
本申请要求2016年5月27日提交的名称为“电源模块”的美国临时申请序列号62/342,860的优先权和权益，所述美国临时申请出于所有目的以引用的方式整体并入本文。本申请的领域大体上涉及功率模块组件，并且更具体地涉及电源模块的内部总线结构。传统的半导体电源模块通常通过由陶瓷基片上的直接键合或活性金属钎焊铜或铝形成的迹线来进路信号。在这种构型中，迹线是单层并且需要在平面表面(例如，陶瓷基片的表面)上彼此相邻。跨过模块布置的多个半导体装置被引线键合到金属迹线和母线，以将半导体装置电气耦合到模块的主功率端子。这种传统的电源模块试图通过基片上或封装侧壁内进路的内部布局的多种构型来减小电源回路换向电感。典型的方法是优化金属迹线的长度和宽度以及半导体装置的取向。此外，具有多个平面(平坦)母线的母线结构已经被用于提供相对较低的电感，所述母线主要以平行于基片并且紧邻基片的方向而布置。然而，由于母线紧邻基片，母线占据基片区域的大部分(该部分原本能够被分配给额外的半导体装置)，由此造成模块较低的电流额定值。因此，这种母线构型造成模块对于例如较高的功率密度和/或较高的电流应用是低效和/或不适合的。此外，这种母线构型的典型布局和组装顺序为模块的单个部件(例如，半导体装置、作为模块的子组件在基片上装配的多个装置等)提供了有限的测试机会。因此，本申请提供一种改进的电源模块。
技术实现思路
本文中提供一种电源模块。在一些实施例中，一种电源模块包括：设置在表面的第一侧面和该表面的第二侧面上的多个导电迹线，其中第一侧面与第二侧面相对；以及母线结构。所述母线结构包括：第一母线，该第一母线具有远离第一母线延伸的第一多个凸片，其中第一多个凸片中的每一个凸片电气联接到被设置在表面的第一侧面上的多个导电迹线中相应的导电迹线；第二母线，该第二母线具有远离第二母线延伸的第二多个凸片，其中第二多个凸片中的每一个凸片都电气联接到被设置在表面的第二侧面上的多个导电迹线中相应的导电迹线；和第三母线，该第三母线具有远离第三母线延伸的第三多个凸片，其中第三多个凸片中的至少一个凸片电气联接到被设置在表面的第一侧面上的多个导电迹线中相应的导电迹线并且第三多个凸片中的至少一个凸片电气联接到被设置在表面的第二侧面上的多个导电迹线中相应的导电迹线。在一些实施例中，一种用于电源模块的母线结构包括：第一母线，该第一母线具有远离第一母线延伸的第一多个凸片；第二母线，该第二母线具有远离第二母线延伸的第二多个凸片；和第三母线，该第三母线具有远离第三母线延伸的第三多个凸片。其中所述第一多个凸片、所述第二多个凸片和所述第三多个凸片被设置成使得所述第一多个凸片的凸片和所述第二多个凸片的凸片沿所述母线结构的第一侧面交替并且所述第二多个凸片的凸片和所述第三多个凸片的凸片沿所述母线结构的第二侧面交替。在一些实施例中，一种用于电源模块的母线结构包括：第一母线，该第一母线具有远离第一母线延伸的第一多个凸片；第二母线，该第二母线具有远离第二母线延伸的第二多个凸片；和第三母线，该第三母线具有远离第三母线延伸的第三多个凸片。其中所述第一多个凸片、所述第二多个凸片和所述第三多个凸片被设置成使得所述第一多个凸片的凸片和所述第二多个凸片的凸片沿所述母线结构的第一侧面交替并且所述第二多个凸片的凸片和所述第三多个凸片的凸片沿所述母线结构的第二侧面交替。在一些实施例中，一种电源模块包括：被设置在电源模块的第一区域中的第一多个半导体装置；被设置在电源模块的第二区域中的第二多个半导体装置，其中非导电间隙被设置在所述第一区域和所述第二区域之间；母线结构。该母线结构包括：第一母线、第二母线和第三母线，其中第三母线被构造成提供跨过非导电间隙的导电路径，并且其中所述第一多个半导体装置、所述第二多个半导体装置、所述第一母线、所述第二母线和所述第三母线被设置成使得形成连续电气路径。该连续电气路径包括电源模块的输入、所述第一母线、第一多个半导体装置的半导体装置的输入、第一多个半导体装置的半导体装置的输出、所述第三母线、第二多个半导体装置的半导体装置的输入、第二多个半导体装置的半导体装置的输出、所述第二母线、电源模块的输出。附图说明当参考附图阅读以下详细描述时，本公开的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解，在所有附图中相同的标号表示相同的零件，在附图中：图1示出了根据本申请的一些实施例的创新型电源模块；图2示出了图1中所示的电源模块的一部分；图3示出了如本文中所描述的创新型电源模块的换向切换期间的电流流动路径；图4示出了与图1中所示的电源模块的实施例的物理结构相对应的电流流动路径的局部电气示意图；图5示出了现有技术的电源模块；图6示出了根据本申请的一些实施例的创新型电源模块的实施例；图7A-D示出了图6所示的电源模块处于装配的渐进阶段；图8示出了根据本申请的一些实施例的创新型电源的实施例；图9示出了图8所示的电源模块，其中壳体的至少一部分适于与模块一起使用；图10示出了图8所示的电源模块，其中壳体的至少一部分适于与模块一起使用；图11示出了根据本专利技术的一些实施例的创新型电源模块的实施例；图12示出了图11所示的电源模块，其中壳体的至少一部分适于与模块一起使用；图13A-13D示出了图11所示的电源模块处于装配的渐进阶段；图14示出了根据本专利技术的一些实施例的创新型电源模块的实施例；图15示出了根据本专利技术的一些实施例的创新型电源模块的实施例；图16A-16D示出了图15所示的电源模块处于装配的渐进阶段；图17示出了根据本专利技术的一些实施例的创新型电源模块的实施例；图18是图17所示的电源模块的一部分；图19示出了根据本专利技术的一些实施例的创新型电源模块的实施例；图20示出了根据本专利技术的一些实施例的创新型电源模块的实施例；图21A-21D示出了图20所示的电源模块处于装配的渐进阶段；图22示出了根据本专利技术的一些实施例的创新型电源模块的实施例；图23A-23D示出了图22所示的电源模块处于装配的渐进阶段。除非另外指明，否则本文所提供的附图意在说明本申请的实施例的特征。这些特征被认为适用于包括本公开的一个或多个实施例的各式各样的系统。由此，附图并非意在包括所属领域的技术人员已知的实践本文中所公开的实施例所需的所有常规特征。此外，参照特定实施例或附图所示或所述的特征可以与参照本文中所示或所述的任何其它实施例所示或所述的特征相结合和/或互换。具体实施方式在以下说明书和权利要求书中，将引用若干术语，所述术语应定义为具有以下含义。除非上下文另外明确规定，否则单数形式“一”以及“所述”包括复数参考物。“任选”或“视需要”意味着随后描述的事件或情形可能发生或可能不发生，且所述描述包括事件发生的情况和事件不发生的情况。如本文中在整个说明书以及权利要求书中所使用的近似语言可以应用于修饰可以许可的方式变化而不会导致其相关的基本功能改变的任何定量表示。因此，由例如“约”、“大约”和“大体上”等词语修饰的值并不限于所指定的确切值。在至少一些情况下，近似语言可对应于用于测量所述值的仪器的精度。此处以及在整个说明书以及权利要求书中，范围限制可以组合和/或互换；除非内容或语言另外指示，否则此类范围得以识别且包括其中所包括的所有子范围。本文中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电源模块，其包括：多个导电迹线，其设置在表面的第一侧面和所述表面的第二侧面上，其中所述第一侧面与所述第二侧面相对；以及母线结构，其包括：第一母线，所述第一母线具有远离所述第一母线延伸的第一多个凸片，其中所述第一多个凸片中的每个凸片电气联接到被设置在所述表面的第一侧面上的多个导电迹线中相应的导电迹线；第二母线，所述第二母线具有远离所述第二母线延伸的第二多个凸片，其中所述第二多个凸片中的每个凸片电气联接到被设置在所述表面的第二侧面上的多个导电迹线中相应的导电迹线；和第三母线，所述第三母线具有远离所述第三母线延伸的第三多个凸片，其中所述第三多个凸片中的至少一个凸片电气联接到被设置在所述表面的第一侧面上的多个导电迹线中相应的导电迹线并且所述第三多个凸片中的至少一个凸片电气联接到被设置在所述表面的第二侧面上的多个导电迹线中相应的导电迹线。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.05.27 US 62/342,860;2017.05.25 US 15/605,6861.一种电源模块，其包括：多个导电迹线，其设置在表面的第一侧面和所述表面的第二侧面上，其中所述第一侧面与所述第二侧面相对；以及母线结构，其包括：第一母线，所述第一母线具有远离所述第一母线延伸的第一多个凸片，其中所述第一多个凸片中的每个凸片电气联接到被设置在所述表面的第一侧面上的多个导电迹线中相应的导电迹线；第二母线，所述第二母线具有远离所述第二母线延伸的第二多个凸片，其中所述第二多个凸片中的每个凸片电气联接到被设置在所述表面的第二侧面上的多个导电迹线中相应的导电迹线；和第三母线，所述第三母线具有远离所述第三母线延伸的第三多个凸片，其中所述第三多个凸片中的至少一个凸片电气联接到被设置在所述表面的第一侧面上的多个导电迹线中相应的导电迹线并且所述第三多个凸片中的至少一个凸片电气联接到被设置在所述表面的第二侧面上的多个导电迹线中相应的导电迹线。2.根据权利要求1所述的电源模块，其中所述第一母线、所述第二母线和所述第三母线中的每一个都包括平面部件，其中所述第一多个凸片、所述第二多个凸片和所述第三多个凸片从相应的第一母线的平面部件、第二母线的平面部件和第三母线的平面部件延伸。3.根据权利要求2所述的电源模块，其中所述平面部件中的每一个都被至少部分地设置在至少一个其它平面部件的上方或者被至少部分地设置在至少一个其它平面部件的下方。4.根据权利要求1所述的电源模块，其还包括电气联接到所述多个导电迹线的多个半导体装置。5.根据权利要求4所述的电源模块，其中所述多个半导体装置包括金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)、结栅场效应晶体管(JFET)或双极性结型晶体管(BJT)中的至少一种。6.根据权利要求4所述的电源模块，其中所述多个半导体装置是宽带隙半导体装置。7.根据权利要求4所述的电源模块，其中所述多个半导体装置包括碳化硅。8.根据权利要求4所述的电源模块，其中所述多个半导体装置中的至少一个被设置在所述第一母线、所述第二母线和所述第三母线的下方。9.根据权利要求4所述的电源模块，其中所述多个半导体装置成组布置以形成上开关和下开关，其中所述上开关被设置在所述电源模块的轴线的第一侧面上并且所述下开关被设置在所述电源模块的第二侧面上。10.根据权利要求9所述的电源模块，其中所述轴线是所述电源模块的横向轴线或纵向轴线。11.根据权利要求4所述的电源模块，其中所述第一母线、所述第二母线、所述第三母线、所述导电迹线以及所述多个半导体装置被设置成使得形成连续电气路径，所述电气路径包括所述第二母线、沿所述电源模块的第二侧面设置的所述多个导电迹线的第一组导电迹线、所述多个半导体装置的第一半导体装置、沿所述电源模块的第二侧面设置的所述多个导电迹线的第二组导电迹线、所述第三母线、沿所述电源模块的第一侧面布置的所述多个导电迹线的第一组导电迹线、所述多个半导体装置的第二半导体装置、沿所述电源模块的第一侧面设置的所述多个导电迹线的第二组导电迹线和所述第一母线。12.根据权利要求1所述的电源模块，其中所述第一母线被构造成接收第一极性的电流，所述第二母线被构造成接收第二极性的电流并且所述第三母线被构造成输出信号。13.根据权利要求1所述的电源模块，其还包括被设置在所述第一母线和所述第二母线之间以及在所述第二母线和所述第三母线之间的电气绝缘材料。14.根据权利要求1所述的电源模块，其中所述第一母线、所述第二母线和所述第三母线形成层压的母线结构。15.根据权利要求1所述的电源模块，其中所述第三母线形成从被设置在所述电源模块的第一侧面上的导电迹线到被设置在所述电源模块的第二侧面上的导电迹线的导电路径。16.根据权利要求1所述的电源模块，其中所述表面是绝缘基片...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·L·劳登，L·D·斯特瓦诺维奇，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US