一种多层基板低电感功率模块制造技术

本公开提供了一种多层基板低电感功率模块，包括基板，所述基板包括第一基板层，与第一基板层电连接的第三基板层，用于基板散热的第五基板层，以及设置于第一基板层和第三基板层之间并配置为使第一基板层和第三基板层电气隔离的第二基板层，设置于第三基板层和第五基板层之间并配置为使第三基板层和第五基板层电气隔离的第四基板层，其中，所述第一基板层被配置为载送沿第一方向流动的开关电流，所述第三基板层被配置为载送沿第二方向流动的开关电流，且所述第一方向和第二方向相反。本公开通过多层基板设置，改变开关电流方向，减小其相互之间的影响，进而减小功率模块的寄生电感。

【技术实现步骤摘要】
一种多层基板低电感功率模块
本公开涉及一种功率模块，具体涉及一种多层基板低电感功率模块。
技术介绍
功率模块可用于各种功率变换领域。这些领域包括：譬如DC-DC变换、DC-AC变换以及AC-AC变换。随着功率模块集成度及功率额定值的增加，由电路配置所导致的寄生电感，可引起瞬态电压过冲，振荡，损耗增加，并导致电磁干扰问题，降低系统效率及可靠性。因此，使功率模块的寄生电感最小化非常重要。
技术实现思路
为了解决现有技术的不足，本公开提供了一种多层基板低电感功率模块，本公开通过多层基板设置，改变开关电流方向，减小其相互之间的影响，进而减小功率模块的寄生电感。为了实现上述目的，本公开的技术方案如下：一种多层基板低电感功率模块，包括基板，所述基板包括第一基板层，与第一基板层电连接的第三基板层，用于基板散热的第五基板层，以及设置于第一基板层和第三基板层之间并配置为使第一基板层和第三基板层电气隔离的第二基板层，设置于第三基板层和第五基板层之间并配置为使第三基板层和第五基板层电气隔离的第四基板层，其中，所述第一基板层被配置为载送沿第一方向流动的开关电流，所述第三基板层被配置为载送沿第二方向流动的开关电流，且所述第一方向和第二方向相反。进一步的，所述功率模块包括功率电路，所述功率电路包括第一电极与第一电源端子相连的各高侧功率半导体器件，以及第二电极与第二电源端子相连的各低侧功率半导体器件，其中所述各高侧功率半导体器件的第二电极分别与对应的各低侧功率半导体器件的第一电极连接，并在连接点处分别形成各自的输出端子。进一步的，所述第一电源端子与第一基板层电连接，所述各高侧功率半导体器件以及各低侧功率半导体器件设置于第一基板层上，所述第二电源端子与第三基板层电连接。进一步的，所述功率电路还包括高侧二极管和低侧二极管，所述高侧二极管与所述高侧功率半导体器件反向并联连接，所述低侧二极管与所述低侧功率半导体器件反向并联连接。进一步的，所述高侧功率半导体器件和低侧功率半导体器件可以为IGBT或MOSFET。进一步的，所述各高侧功率半导体器件的第三电极分别通过各高侧栅极驱动电路与相应的各高侧栅极驱动端子相连，所述各高侧栅极驱动电路被配置为载送沿第三方向的驱动电流。进一步的，所述各低侧功率半导体器件的第三电极分别通过各低侧栅极驱动电路与相应的各低侧栅极驱动端子相连，所述各低侧栅极驱动电路被配置为载送沿第四方向的驱动电流。进一步的，所述第三方向与第四方向相同，并与所述第一方向和第二方向相垂直。进一步的，所述第一基板层上设有若干导电图案及引线，所述导电图案及引线被配置为使所述高侧功率半导体器件、低侧功率半导体器件、高侧二极管和低侧二极管连接成相应电路。进一步的，所述第一基板层上还设有各栅极驱动电路的导电图案，所述栅极驱动电路的导电图案通过引线分别与各高侧功率半导体器件的第三电极以及各低侧功率半导体器件的第三电极相连。与现有技术相比，本公开的有益效果是：本公开通过多层基板设置，改变开关电流方向，利用电磁场相抵原理，导致有效地减小了功率模块的寄生电感，实现低电感换流路径，从而减小电路工作时产生的电压电流过冲，进而导致功率损耗及电磁干扰的降低。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。图1为根据本公开优选实施例的一个三相全桥电路；图2是根据本公开优选实施例的一个功率模块的示意俯视图；图3是图2所示功率模块沿着线A-A的示意剖面图。图中，10、三相全桥电路；20、基板；21、第一基板层；22、第二基板层；23、第三基板层；24、第四基板层；25、第五基板层；27、第二连接孔；29、第四连接孔；100、功率模块；111、第一导电图案；112、第二导电图案；113、第三导电图案；114、第四导电图案；115、第五导电图案；116、第六导电图案；117、第七导电图案；118、第八导电图案；121A、第一高侧IGBT；122A、第二高侧IGBT；123A、第三高侧IGBT；121B、第一高侧二极管；122B、第二高侧二极管；123B、第三高侧二极管；124A、第一低侧IGBT；125A、第二低侧IGBT；126A、第三低侧IGBT；124B、第一低侧二极管；125B、第二低侧二极管；126B、第三低侧二极管；131、第一电源端子P；132、第二电源端子N；133、第一输出端子；134、第二输出端子；135、第三输出端子；141、第一栅极引线；142、第二栅极引线；143、第三栅极引线；144、第四栅极引线；145、第五栅极引线；146、第六栅极引线；151、第一引线；152、第二引线；153、第三引线；154、第四引线；155、第五引线；156、第六引线；161、第一栅极驱动电路导电图案；162、第二栅极驱动电路导电图案；163、第三栅极驱动电路导电图案；164、第四栅极驱动电路导电图案；165、第五栅极驱动电路导电图案；166、第六栅极驱动电路导电图案；171、第一栅极驱动端子；172、第二栅极驱动端子；173、第三栅极驱动端子；174、第四栅极驱动端子；175、第五栅极驱动端子；176、第六栅极驱动端子。具体实施方式下面结合附图与具体实施例对本公开做进一步的说明。应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。在本公开中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本公开各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本公开中任一部件或元件，不能理解为对本公开的限制。本公开中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本公开中的具体含义，不能理解为对本公开的限制。作为本公开优选实施例的一个功率模块100，如图1和2所示：包括三相全桥电路10。该三相全桥电路10包括：三个高侧IGBTT1、T2和T3；三个低侧IGBTT4、T5和T6；三个高侧二极管D1、D2和D3；三个低侧二极管D4、D5和D6。且D1、D2、D3、D4、D5及D6分别与T1、T2、T3、T4、T5及T6反向并联。高侧IGBT的集电极分别连接到第一电源端子P，低侧IGBT的发射极分别连接到第二电源端子N。高侧IGBT的发射极分别与对应的低侧IGBT的集电极电连接，并在连接点处形成对应的输出端U、V及W。然而，应理解的是，虽然优选IGBT，但是，其它功率半导体器件，譬如金属-氧化物-半导体场效应晶体管(MOSF本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多层基板低电感功率模块，其特征在于：包括基板，所述基板包括第一基板层，与第一基板层电连接的第三基板层，用于基板散热的第五基板层，以及设置于第一基板层和第三基板层之间并配置为使第一基板层和第三基板层电气隔离的第二基板层，设置于第三基板层和第五基板层之间并配置为使第三基板层和第五基板层电气隔离的第四基板层，其中，所述第一基板层被配置为载送沿第一方向流动的开关电流，所述第三基板层被配置为载送沿第二方向流动的开关电流，且所述第一方向和第二方向相反。

【技术特征摘要】
1.一种多层基板低电感功率模块，其特征在于：包括基板，所述基板包括第一基板层，与第一基板层电连接的第三基板层，用于基板散热的第五基板层，以及设置于第一基板层和第三基板层之间并配置为使第一基板层和第三基板层电气隔离的第二基板层，设置于第三基板层和第五基板层之间并配置为使第三基板层和第五基板层电气隔离的第四基板层，其中，所述第一基板层被配置为载送沿第一方向流动的开关电流，所述第三基板层被配置为载送沿第二方向流动的开关电流，且所述第一方向和第二方向相反。2.如权利要求1所述的一种多层基板低电感功率模块，其特征在于，所述功率模块包括功率电路，所述功率电路包括第一电极与第一电源端子相连的各高侧功率半导体器件，以及第二电极与第二电源端子相连的各低侧功率半导体器件，其中所述各高侧功率半导体器件的第二电极分别与对应的各低侧功率半导体器件的第一电极连接，并在连接点处分别形成各自的输出端子。3.如权利要求2所述的一种多层基板低电感功率模块，其特征在于，所述第一电源端子与第一基板层电连接，所述各高侧功率半导体器件以及各低侧功率半导体器件设置于第一基板层上，所述第二电源端子与第三基板层电连接。4.如权利要求2所述的一种多层基板低电感功率模块，其特征在于，所述功率电路还包括高侧二极管和低侧二极管，所述高侧二极管与所述高侧功率半导体器件反向并联连接，所述低侧二极管与...

【专利技术属性】
技术研发人员：华庆，郑家兴，王士鑫，冷严，任俊峰，
申请(专利权)人：山东师范大学，
类型：发明
国别省市：山东,37