一种具有回流导电层的功率模块制造技术

一种具有回流导电层的功率模块，包括第一功率电极、第二功率电极，第一绝缘基板、第二绝缘基板、第一桥臂、第二桥臂以及输出电极；第一桥臂包括：设置在第一绝缘基板上，并与输出电极连接的第一桥臂导电层、与第一桥臂导电层连接的第一桥臂功率芯片、设置在第二绝缘基板与第一绝缘基板相对的第一表面，并与第一桥臂功率芯片电连接的第一桥臂辅助导电层、设置在第二绝缘基板与第一表面相对的第二表面，并与第一桥臂辅助导电层层叠设置的第一桥臂回流导电层，第一桥臂回流导电层的与第二功率电极连接，第一桥臂回流导电层通过短接部与第一桥臂辅助导电层连接。与现有技术相比，可有效降低功率模块的寄生电感。与现有技术相比，具有较低的寄生电感。

【技术实现步骤摘要】
一种具有回流导电层的功率模块
本专利技术涉及电力电子领域，具体涉及一种具有回流导电层的功率模块。
技术介绍
功率模块是功率电子电力器件如金属氧化物半导体（功率MOS管）、绝缘栅型场效应晶体管（IGBT），快恢复二极管（FRD）按一定的功能组合封装成的电力开关模块，其主要用于电动汽车，风力发电，工业变频等各种场合下的功率转换。电动汽车的电机驱动电路通常包括三组分别具有上下桥臂的功率模块，图1为现有的一种功率模块的电路示意图，其示出的是一组具有上下桥臂的功率模块的电路示意图，其包括：作为上桥臂的绝缘栅型场效应晶体管Z1，以及与其反向并联的快恢复二极管D1，作为下桥臂的绝缘栅型场效应晶体管Z2，以及与其反向并联的快恢复二极管D2，其中绝缘栅型场效应晶体管Z1的集电极连接功率模块的正极p+，其发射极连接缘栅型场效应晶体管Z2的集电极，缘栅型场效应晶体管Z2的发射极连接功率模块的负极p-，绝缘栅型场效应晶体管Z1的发射极和Z2的集电极共同连接功率模块的输出端子。在实际应用中，通常使用三组该功率模块来为电机提供三相交流电；在此仅以一组功率模块的电路示意图来说明其工作原理：当绝缘栅型场效应晶体管Z1接通时，电流依次经功率模块的正极p+、绝缘栅型场效应晶体管Z1的集电极、发射极、功率模块输出端子OUTPUT输出至电机；当绝缘栅型场效应晶体管Z1关断时，由于电机为感性负载，为保证电流流向不变，续流电流需经其它组的功率模块经该功率模块的负极p-、二极管D2、功率模块输出端子OUTPUT输出至电机。在某些较小功率的应用下，功率模块中的电子器件也可以采用功率MOS管，图2是另一种功率MOS管模块的电路示意图，其包括：作为上桥臂的功率MOS管M1、作为下桥臂的功率MOS管M2、其中功率MOS管M1的漏极连接功率模块的正极p+，功率MOS管M1的源极连接功率MOS管M2的漏极，功率MOS管M2的源极连接功率模块的负极p-，功率MOS管M1的源极和功率MOS管M2的漏极共同连接接功率模块的输出端子，其工作原理与采用绝缘栅型场效应晶体管的模块类似，其两者之间的区别主要在于功率MOS管内置反向二极管，因此不需要并联反向二极管。另外，逆导型IGBT与功率MOS有相同的结构和功能，由于内置二极管，不需反向并联二极管，模块设计及结构与功率MOS相似，在此不再赘述。功率模块通常包含至少一个半桥结构，该功率半桥结构由两个桥臂组合而成，实际应用中寄生电感一直以来都是功率模块应用中需要克服的主要难题，尤其是在高频和大功率的应用场合。模块内部的寄生电感会造成关断过程中的过电压，寄生参数会造成功率模块开关过程中的波形震荡，从而增加了电磁干扰和开关损耗。
技术实现思路
本专利技术为解决现有技术中存在的问题，提供一种具有回流导电层的功率模块，包括第一功率电极、第二功率电极，第一绝缘基板、与第一绝缘基板层叠隔开设置的第二绝缘基板、与第二功率电极连接的第一桥臂、与第一功率电极连接的第二桥臂以及输出电极；其中，第一桥臂包括：设置在第一绝缘基板上，并与输出电极连接的第一桥臂导电层、一面与第一桥臂导电层连接的第一桥臂功率芯片、设置在第二绝缘基板与第一绝缘基板相对的第一表面，并与第一桥臂功率芯片的另一面电连接的第一桥臂辅助导电层、设置在第二绝缘基板与第一表面相对的第二表面，并与第一桥臂辅助导电层层叠设置的第一桥臂回流导电层，第一桥臂回流导电层的一侧与第二功率电极连接，第一桥臂回流导电层的另一侧通过短接部与第一桥臂辅助导电层连接。进一步地，所述第二桥臂包括：设置在第一绝缘基板上的多个第二桥臂导电层、分成多组的多个第二桥臂功率芯片、设置在第一表面上的第二桥臂辅助导电层，每组第二桥臂功率芯片设置在与其相对应的一个第二桥臂导电层上，每个第二桥臂功率芯片的一面与其所在的第二桥臂导电层连接、每个第二桥臂功率芯片的另一面与第二桥臂辅助导电层电连接，每个第二桥臂导电层与第一功率电极电连接，第二桥臂辅助导电层与输出电极电连接。进一步地，所述第二桥臂还包括第二电极导电层、多个熔断保护装置，所述的每个第二桥臂导电层分别通过与其相应的一个熔断保护装置与第二电极导电层的一侧连接，第二电极导电层的另一侧与第一功率电极连接。进一步地，所述熔断保护装置为绑定线。进一步地，所述熔断保护装置为设置于第一绝缘基板上的线状导电层。进一步地，所述功率模块还包括：连接于第二桥臂功率芯片和第二桥臂辅助导电层之间的多个第二桥臂导电柱、以及连接于第二桥臂辅助导电层和第一桥臂导电层之间的多个跨接导电柱。进一步地，所述功率模块还包括第一桥臂导电柱，第一桥臂辅助导电层通过第一桥臂导电柱与第一桥臂功率芯片的另一面连接。进一步地，所述第一桥臂功率芯片和第二桥臂功率芯片包括功率MOS管以及反向并联二极管。进一步地，所述第一桥臂功率芯片和第二桥臂功率芯片包括IGBT以及反向并联二极管。进一步地，所述功率模块还包括设置于第一绝缘基板上与各第一桥臂功率芯片控制端电连接的第一桥臂控制导电层，以及设置于第一绝缘基板上与各第二桥臂功率芯片控制端电连接的第二桥臂控制导电层。进一步地，第一功率电极包括第一功率电极主体和第一功率电极第一连接部，第二功率电极包括第二功率电极主体和第二功率电极第一连接部，第一功率电极主体通过第一功率电极第一连接部与功率模块相应的导电层连接，第二功率电极主体通过第二功率电极第一连接部与第一桥臂回流导电层连接，第一功率电极主体和第二功率电极主体均为片状且层叠隔开设置，第一功率电极主体设有沿第一方向向功率模块外延伸，且超出第二功率电极主体边缘的第一功率电极第二连接部；第二功率电极主体设有自其侧面向外延伸，且超出第一功率电极主体边缘的第二功率电极第二连接部。进一步地，所述第一功率电极第二连接部和第二功率电极第二连接部均设有用以与螺栓配合固定的连接孔。进一步地，所述第一功率电极第二连接部包括第二连接部主体，以及自第二连接部主体侧面向外延伸的第二辅助连接部，所述连接孔设置在第二辅助连接部上。进一步地，第一功率电极第二连接部为金属片，该金属片与第一功率电极主体一体成型，金属片上设置有第一功率电极第一连接孔和第一功率电极第二连接孔；第二功率电极第二连接部为自第二功率电极主体相对的两个侧边延伸出的两片金属片，该两片金属片各设置有第二功率电极第一连接孔和第二功率电极第二连接孔。进一步地，第一功率电极主体设有与第二功率电极第一连接孔位置相对应，以供螺栓的螺柱穿过的第一缺口，该螺柱与第一缺口侧壁相隔开，第一功率电极主体设有与第二功率电极第二连接孔位置相对应，以供螺栓的螺柱绝缘穿过的第二缺口，该螺柱与第二缺口侧壁相隔开。进一步地，所述第二功率电极主体上还设有加强连接孔，所述第一功率电极主体上设有与加强连接孔位置相对应，以供螺栓的螺柱穿过的通孔，螺柱与通孔的孔壁相隔开。本专利技术公开的一种具有回流导电层的功率模块，包括第一功率电极、第二功率电极，第一绝缘基板、与第一绝缘基板层叠隔开设置的第二绝缘基板、与第二功率电极连接的第一桥臂、与第一功率电极连接的第二桥臂以及输出电极；其中，第一桥臂包括：设置在第一绝缘基板上，并与输出电极连接的第一桥臂导电层、一面与第一桥臂导电层连接的第一桥臂功率芯片、设置在第二绝缘基板与第一绝缘基板相对的第一表面，并与第一桥本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有回流导电层的功率模块，其特征在于：包括第一功率电极、第二功率电极，第一绝缘基板、与第一绝缘基板层叠隔开设置的第二绝缘基板、与第二功率电极连接的第一桥臂、与第一功率电极连接的第二桥臂以及输出电极；其中，第一桥臂包括：设置在第一绝缘基板上，并与输出电极连接的第一桥臂导电层、一面与第一桥臂导电层连接的第一桥臂功率芯片、设置在第二绝缘基板与第一绝缘基板相对的第一表面，并与第一桥臂功率芯片的另一面电连接的第一桥臂辅助导电层、设置在第二绝缘基板与第一表面相对的第二表面，并与第一桥臂辅助导电层层叠设置的第一桥臂回流导电层，第一桥臂回流导电层的一侧与第二功率电极连接，第一桥臂回流导电层的另一侧通过短接部与第一桥臂辅助导电层连接。

【技术特征摘要】
2018.10.14 CN 20181127365271.一种具有回流导电层的功率模块，其特征在于：包括第一功率电极、第二功率电极，第一绝缘基板、与第一绝缘基板层叠隔开设置的第二绝缘基板、与第二功率电极连接的第一桥臂、与第一功率电极连接的第二桥臂以及输出电极；其中，第一桥臂包括：设置在第一绝缘基板上，并与输出电极连接的第一桥臂导电层、一面与第一桥臂导电层连接的第一桥臂功率芯片、设置在第二绝缘基板与第一绝缘基板相对的第一表面，并与第一桥臂功率芯片的另一面电连接的第一桥臂辅助导电层、设置在第二绝缘基板与第一表面相对的第二表面，并与第一桥臂辅助导电层层叠设置的第一桥臂回流导电层，第一桥臂回流导电层的一侧与第二功率电极连接，第一桥臂回流导电层的另一侧通过短接部与第一桥臂辅助导电层连接。2.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于：所述第二桥臂包括：设置在第一绝缘基板上的多个第二桥臂导电层、分成多组的多个第二桥臂功率芯片、设置在第一表面上的第二桥臂辅助导电层，每组第二桥臂功率芯片设置在与其相对应的一个第二桥臂导电层上，每个第二桥臂功率芯片的一面与其所在的第二桥臂导电层连接、每个第二桥臂功率芯片的另一面与第二桥臂辅助导电层电连接，每个第二桥臂导电层与第一功率电极电连接，第二桥臂辅助导电层与输出电极电连接。3.根据权利要求2所述的功率模块，其特征在于：所述第二桥臂还包括第二电极导电层、多个熔断保护装置，所述的每个第二桥臂导电层分别通过与其相应的一个熔断保护装置与第二电极导电层的一侧连接，第二电极导电层的另一侧与第一功率电极连接。4.根据权利要求3所述的功率模块，其特征在于：所述熔断保护装置为绑定线。5.根据权利要求3所述的功率模块，其特征在于：所述熔断保护装置为设置于第一绝缘基板上的线状导电层。6.根据权利要求2所述的功率模块，其特征在于：还包括连接于第二桥臂功率芯片和第二桥臂辅助导电层之间的多个第二桥臂导电柱、以及连接于第二桥臂辅助导电层和第一桥臂导电层之间的多个跨接导电柱。7.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于：还包括第一桥臂导电柱，第一桥臂辅助导电层通过第一桥臂导电柱与第一桥臂功率芯片的另一面连接。8.根据权利要求1或2所述的功率模块，其特征在于：所述第一桥臂功率芯片和第二桥臂功率芯片包括功率MOS管以及反向并联二极管。...

【专利技术属性】
技术研发人员：周卫国，
申请(专利权)人：深圳市慧成功率电子有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44