功率模块组装结构制造技术

本发明专利技术提出了一种功率模块组装结构，包括封装体、第一布线层、电容以及系统母排导接组。封装体包括第一表面、第二表面、两个开关。两个开关串联连接组成一桥臂且嵌埋于第一表面与第二表面之间。第一布线层设置于封装体的第一表面上。电容与桥臂并联，形成一第一高频回路。系统母排导接组包括正极母排以及负极母排。正极母排以及负极母排，分别自封装体的第一表面扇出，且其在第一表面上的投影与两个开关在第一表面上的投影至少部分重叠。桥臂电连于正极母排与负极母排之间，形成一第二高频回路。形成一第二高频回路。形成一第二高频回路。

【技术实现步骤摘要】
功率模块组装结构


[0001]本专利技术涉及一电力电子设备
，尤其涉及一种功率模块组装结构。

技术介绍

[0002]现代电力电子装置作为电力转换的重要组成部分,广泛应用于电力、电子、电机和能源行业。确保电力电子装置的长期稳定运行和提高电力电子装置的电能转换效率，一直是本领域技术人员的重要追求目标。
[0003]功率半导体器件作为现代电力电子设备的核心部件,其性能直接决定了电力电子装置的可靠性和电能转换效率。为了设计更加可靠、安全、高性能的电力电子设备，希望功率半导体器件具备电压应力低，功率损耗低的特性。电力电子设备所使用的功率半导体器件工作于开关状态，而高频率的开关动作会在线路中造成较高的电流变化率di/dt。根据电路原理，变化的电流作用在寄生电感Ls上会产生电压Vs，计算公式如下：
[0004][0005]由此可知，在电流变化率不变的情况下，较大的寄生电感会产生较高的电压尖峰，而过高的电压尖峰值会降低器件可靠性，增加器件关断损耗。线路寄生电感降低后，允许器件使用更小的驱动电阻来达到更快的开关速度、降低开关损耗以提升变换器效率。
[0006]同时，由于功率回路中不可避免的存在寄生电感，功率器件的高开关频率引起的电压变化速度快，会造成电路中EMI超标。
[0007]因此，如何发展一种功率模块组装结构来解决现有技术所面临的问题，并达到降低寄生电感及EMI的目的，实为本领域极需面对的课题。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于提供一种功率模块组装结构。通过优化各个构成组件布设实现降低寄生电感及EMI的目的，使其装配固定简单可靠，同时减小功率模块的体积以及功率模块的整体功率密度。
[0009]本专利技术的另一目的在于提供一种功率模块组装结构。两个串联开关组成一桥臂嵌埋于一封装体内，通过将系统母排与两个串联开关于封装体表面上的投影部分重叠，形成彼此解耦的第一高频回路与第二高频回路。其中第一高频回路的电流流过封装体表面的第一布线层，而第二高频回路的电流穿过第一布线层，其流过第一布线层水平方向的电流可以忽略。两个高频回路在电流的路径上至少部分解耦，相互影响小。再者，封装体表面的第一布线层可以较薄的厚度实现，配合封装体与系统母排配装，可以降低制造成本、降低整体结构厚度，并进一步改善封装体内绝缘材料层的填充性，提高产品的可靠性。另外，当功率模块组装结构的电容直接设置于封装体外部时，可简化装配结构，具有降低成本、简化工艺、提高产品良率及产品可靠性等优点。
[0010]本专利技术的再一目的在于提供一种功率模块组装结构。通过将系统母排与两个串联
开关于封装体表面上的投影部分重叠，使功率模块组装结构中形成的第一高频回路与第二高频回路彼此解耦，且降低第一高频回路与第二高频回路中的寄生电感。系统母排与两个串联开关组成的桥臂的连接工艺实现简单，成本低、可靠性高。系统母排更可为系统端的控制电路提供更好的屏蔽，避免电磁干扰。再者，系统母排于功率模块组装结构的同一侧扇出，与两个串联开关组成的桥臂配合两个散热模块可实现双面散热，降低热阻，进而达到降低成本、提升功率模块的可靠性以及散热能力的目的。
[0011]为达到前述目的，本专利技术提供一种功率模块组装结构。功率模块组装结构包括封装体、第一布线层、电容以及系统母排导接组。封装体包括第一表面、第二表面、第一开关以及第二开关。第一表面与第二表面为彼此相对的两个表面。第一开关与第二开关嵌埋于第一表面与第二表面之间，且串联连接组成一桥臂。第一布线层，设置于封装体的第一表面上。电容与桥臂并联，形成一第一高频回路。系统母排导接组包括正极母排以及负极母排，分别自封装体的第一表面扇出，正极母排以及负极母排中至少一个在第一表面上的投影与第一开关以及第二开关中至少一个在第一表面上的投影至少部分重叠，且正极母排以及负极母排中至少一个在第一表面上的投影与电容在该第一表面上的投影至少部分重叠，其中桥臂电连于正极母排与负极母排之间，组配形成一第二高频回路。
[0012]本专利技术的有益效果在于，两个高频回路在电流的路径上至少部分解耦，相互影响小。再者，封装体表面的第一布线层可以较薄的厚度实现，配合封装体与系统母排配装，可以降低制造成本、降低整体结构厚度，并进一步改善封装体内绝缘材料层的填充性，提高产品的可靠性。另外，当功率模块组装结构的电容直接设置于封装体外部时，可简化装配结构，具有降低成本、简化工艺、提高产品良率及产品可靠性等优点。
附图说明
[0013]图1为公开本专利技术第一较佳实施例的功率模块组装结构的截面图。
[0014]图2为公开本专利技术功率模块组装结构相应的电路图。
[0015]图3为公开图2中第二开关漏极源极两端的电压波形图。
[0016]图4为图3中圈选部分区域的放大图。
[0017]图5A为公开驱动元器件相对于第一开关所形成钳位电路的第一示范例。
[0018]图5B为公开驱动元器件相对于第一开关所形成钳位电路的第二示范例。
[0019]图5C为公开驱动元器件相对于第一开关所形成钳位电路的第三示范例。
[0020]图6A为公开本专利技术第一较佳实施例的功率模块组装结构的第一高频回路电流流向图。
[0021]图6B为公开本专利技术第一较佳实施例的功率模块组装结构的第二高频回路电流流向图。
[0022]图7A为公开本专利技术第二较佳实施例的功率模块组装结构的第一高频回路电流流向图。
[0023]图7B为公开本专利技术第二较佳实施例的功率模块组装结构的第二高频回路电流流向图。
[0024]图8为公开本专利技术第二较佳实施例的功率模块组装结构的部分结构立体图。
[0025]图9为公开本专利技术功率模块组装结构中母排与延伸部连接的示范性结构。
[0026]图10为公开本专利技术功率模块组装结构中母排与延伸部连接的另一示范性结构。
[0027]图11A为公开本专利技术第三较佳实施例的功率模块组装结构的第一高频回路电流流向图。
[0028]图11B为公开本专利技术第三较佳实施例的功率模块组装结构的第二高频回路电流流向图。
[0029]图12A为公开本专利技术第四较佳实施例的功率模块组装结构的第一高频回路电流流向图。
[0030]图12B为公开本专利技术第四较佳实施例的功率模块组装结构的第二高频回路电流流向图。
[0031]图13A为公开本专利技术第五较佳实施例的功率模块组装结构的第一高频回路电流流向图。
[0032]图13B为公开本专利技术第五较佳实施例的功率模块组装结构的第二高频回路电流流向图。
[0033]图14为公开本专利技术第六较佳实施例的功率模块组装结构的截面图。
[0034]图15为公开本专利技术第七较佳实施例的功率模块组装结构的截面图。
[0035]图16为公开本专利技术第八较佳实施例的功率模块组装结构的截面图。
[0036]图17为公开本专利技术第九较佳实施例的功率模块组装结构的截面图。
[0037]图18A为公开本专利技术第十较佳实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种功率模块组装结构，包括：一封装体，包括一第一表面、一第二表面、一第一开关以及一第二开关，其中该第一表面与该第二表面为彼此相对的两个表面，该第一开关与该第二开关嵌埋于该第一表面与该第二表面之间，且串联连接组成一桥臂；一第一布线层，设置于该封装体的该第一表面上；一电容，与该桥臂并联，形成一第一高频回路；以及一系统母排导接组，包括一正极母排以及一负极母排，分别自该封装体的该第一表面扇出，该正极母排以及该负极母排中至少一个在该第一表面上的投影与该第一开关以及该第二开关中至少一个在该第一表面上的投影至少部分重叠，且该正极母排以及该负极母排中至少一个在该第一表面上的投影与该电容在该第一表面上的投影至少部分重叠，其中该桥臂电连于该正极母排与该负极母排之间，形成一第二高频回路。2.如权利要求1所述的功率模块组装结构，其中该电容设置于该第一布线层上，位于该封装体外，该电容通过该第一布线层与该第一开关以及该第二开关连接。3.如权利要求1所述的功率模块组装结构，其中该第一开关以及该第二开关均包括一第一端、一第二端以及一第三端。4.如权利要求3所述的功率模块组装结构，还包括二驱动元器件，设置于该第一布线层之上，且分别电连接至该第一开关的该第一端和该第二端以及该第二开关的该第一端和该第二端。5.如权利要求3所述的功率模块组装结构，包括一电路基板，该电路基板具有一第二布线层，该第二布线层在该封装体内，该第一开关与该第二开关设置于该第二布线层上。6.如权利要求5所述的功率模块组装结构，其中该第一开关和该第二开关均为垂直型器件，该第一开关的第三端面向该第一表面，该第二开关的第二端面向该第一表面，该第一开关的该第二端通过该第二布线层电连接至该第二开关的该第三端。7.如权利要求3所述的功率模块组装结构，其中该封装体包括一第三布线层，设置于该第一表面与该第一开关以及该第二开关之间，该第一开关的该第二端通过该第三布线层电连接至该第二开关的该第三端。8.如权利要求7所述的功率模块组装结构，其中该第一开关组件和该第二开关组件均为平面型器件。9.如权利要求7所述的功率模块组装结构，其中该第一布线层的厚度小于该第三布线层的厚度。10.如权利要求7所述的功率模块...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪守玉，童颜，周伟成，廉东方，曹海洋，徐海滨，王涛，谢毅聪，
申请(专利权)人：台达电子企业管理上海有限公司，
类型：发明
国别省市：