一种分立功率半导体器件并联集成功率单元制造技术

本实用新型专利技术公开了一种分立功率半导体器件并联集成功率单元，包括功率板及与功率板叠层设置的驱动板，功率板上设置有N个桥臂，各个所述的桥臂包括M个并联的分立半导体器件，第一上桥臂的M/2个分立半导体器件与第一下桥臂的M/2分立半导体器件设置在第一功率区域中，第一上桥臂的另外M/2个分立半导体器件与第一下桥臂的另外M/2个分立半导体器件设置在第二功率区域中；第一功率区域及第二功率区域对称设置，功率板和驱动板电连接在一起；该集成功率单元采用分立半导体器件并联，输出电流均流效果好，直流功率回路寄生电感小，满载运行时分立功率半导体器件的电压尖峰小；成本更低，功率单元的电磁兼容性更好,平衡每个功率器件的电流。的电流。的电流。

【技术实现步骤摘要】
一种分立功率半导体器件并联集成功率单元


[0001]本技术涉及变频器及电机驱动器
，尤其涉及一种分立功率半导体器件并联集成功率单元。

技术介绍

[0002]电力电子设备上常用的功率半导体元器件其封装形式可分为分立器件(单芯片晶元封装，常用封装形式有TO247等)和集成模块(多芯片晶元封装成模块，模块根据拓扑不同有多种形式)。功率模块封装集成度高，体积小，但相同电流能力下成本高于分立器件方案。相同电流能力下，分立器件布局更分散，散热效果更好，但需要解决使用分立器件的功率扩容和布局、安装问题。
[0003]分立功率半导体器件主要有MOSFET和IGBT等。现有技术的变频器已有采用分立功率半导体器件代替集成逆变模块的方案，但由此构成的变频器功率都很小，逆变单元每个桥臂只用一个分立功率半导体器件，变频器的功率不超过7.5kW，功率单元的成本高，而且功率板采用铜排及铝排布局，此种布局需要将吸收电容做得很大，功率回路寄生电感大，由于主功率回路寄生电感的存在，在功率半导体器件关断时刻会在器件两端产生电压尖峰，如果尖峰电压过高则会击穿功率半导体器件，现有技术的变频器上通用的措施为在正负母线两端加吸收电容，通过吸收电容抑制尖峰电压，但此措施治标不治本，驱动板与功率板未分层设计，驱动板的走线将功率板的正负母线布局破坏，每个功率器件的电流极不均衡。
[0004]亟需一种采用分立半导体器件并联，输出电流均流效果好，直流功率回路寄生电感小，满载运行时分立功率半导体器件的电压尖峰小；成本更低，功率单元的电磁兼容性更好,平衡每个功率器件的电流的分立功率半导体器件并联集成功率单元。

技术实现思路

[0005]本技术要解决的技术问题是提出一种分立功率半导体器件并联集成功率单元，该分立功率半导体器件并联集成功率单元采用分立半导体器件并联，输出电流均流效果好，直流功率回路寄生电感小，满载运行时分立功率半导体器件的电压尖峰小；成本更低，功率单元的电磁兼容性更好,平衡每个功率器件的电流。
[0006]为解决上述技术问题，本技术提供了一种分立功率半导体器件并联集成功率单元，包括功率板及与所述功率板叠层设置的驱动板，所述功率板上设置有N个桥臂，各个所述的桥臂包括M个并联的分立半导体器件，所述N个桥臂为：第一上桥臂、第一下桥臂、第二上桥臂、第二下桥臂、
…
、第N/2上桥臂及第N/2下桥臂；
[0007]所述第一上桥臂的M/2个分立半导体器件与第一下桥臂的M/2分立半导体器件设置在第一功率区域中，所述第一上桥臂的另外M/2个分立半导体器件与第一下桥臂的另外M/2个分立半导体器件设置在第二功率区域中；所述第二上桥臂的M/2个分立半导体器件与第二下桥臂的M/2个分立半导体器件设置在第三功率区域中，所述第二上桥臂的另外M/2个分立半导体器件与第二下桥臂的另外M/2个分立半导体器件设置在第四功率区域中；
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；所
述第N/2上桥臂的第一分立半导体器件及第二分立半导体器件与第N/2下桥臂的第一分立半导体器件及第二分立半导体器件设置在第N
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1功率区域中，所述第N/2上桥臂的第三分立半导体器件及第四分立半导体器件与第N/2下桥臂的第三分立半导体器件及第四分立半导体器件设置在第N功率区域中；
[0008]所述第一功率区域及第二功率区域对称设置，所述第三功率区域及第四功率区域对称设置,
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,所述第N
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1功率区域及第N功率区域对称设置；
[0009]所述第一功率区域、第二功率区域、
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、及第N功率区域均设置有与其内部的分立半导体器件等距离输出连接的输出端子,所述第一功率区域、第二功率区域、
…
、及第N功率区域内部的分立半导体器件与功率板的正负母线连接，所述功率板和驱动板电连接在一起。
[0010]优选地，所述第一上桥臂的M/2个分立半导体器件与第一下桥臂的另外M/2个分立半导体器件对称设置，所述第一下桥臂的M/2个分立半导体器件与第一上桥臂的另外M/2个分立半导体器件对称设置；所述第二上桥臂的M/2个分立半导体器件与第二下桥臂的另外M/2个分立半导体器件对称设置，所述第二下桥臂的M/2个分立半导体器件与第二上桥臂的另外M/2个分立半导体器件对称设置；
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；所述第N/2上桥臂的M/2个分立半导体器件与第N/2下桥臂的另外M/2个分立半导体器件对称设置，所述第N/2下桥臂的M/2个分立半导体器件与第N/2上桥臂的另外M/2个分立半导体器件对称设置。
[0011]优选地，所述功率板包括由多层PCB板构成的使得所述驱动板走线不影响正负母线功率回路布局的叠层结构，所述叠层结构为各层所述PCB板根据对应的正负母线自上而下垂直叠放，各层正负母线对应的PCB板完全叠层。
[0012]优选地，其中，M取4；各个所述的桥臂包括4个并联的分立半导体器件，所述第一上桥臂的第一分立半导体器件及第二分立半导体器件与第一下桥臂的第一分立半导体器件及第二分立半导体器件设置在第一功率区域中，所述第一上桥臂的第三分立半导体器件及第四分立半导体器件与第一下桥臂的第三分立半导体器件及第四分立半导体器件设置在第二功率区域中；所述第二上桥臂的第一分立半导体器件及第二分立半导体器件与第二下桥臂的第一分立半导体器件及第二分立半导体器件设置在第三功率区域中，所述第二上桥臂的第三分立半导体器件及第四分立半导体器件与第二下桥臂的第三分立半导体器件及第四分立半导体器件设置在第四功率区域中；
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；所述第N/2上桥臂的第一分立半导体器件及第二分立半导体器件与第N/2下桥臂的第一分立半导体器件及第二分立半导体器件设置在第N
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1功率区域中，所述第N/2上桥臂的第三分立半导体器件及第四分立半导体器件与第N/2下桥臂的第三分立半导体器件及第四分立半导体器件设置在第N功率区域中。
[0013]优选地，所述第一上桥臂的M个分立半导体器件与功率板的正母线连接,所述第一下桥臂的M个分立半导体器件与功率板的负母线连接；所述第二上桥臂的M个分立半导体器件与功率板的正母线连接,所述第二下桥臂的M个分立半导体器件与功率板的负母线连接；
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；所述第N/2上桥臂的M个分立半导体器件与功率板的正母线连接,所述第N/2下桥臂的M个分立半导体器件与功率板的负母线连接；所述功率板和驱动板通过分立功率半导体器件的引脚连接在一起，所述功率板和驱动板之间留有安规距离。
[0014]优选地，所述输出端子设置在各个对应的功率区域的中间，每个功率区域中的分立功率半导体器件到对应的输出端子的距离相等。
[0015]优选地，所述驱动板包括驱动电路，所述驱动电路到所述功率板各个分立功率半导体器件的驱动走线等长。
[0016]优选地，所述分立半导体器件为单管IGBT。
[0017]优选地，所述第一上桥臂的第一分立半导体器件、第二分立半导体器件、第三分立半导体器件及第四分立半导体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分立功率半导体器件并联集成功率单元，其特征在于：包括功率板及与所述功率板叠层设置的驱动板，所述功率板上设置有N个桥臂，各个所述的桥臂包括M个并联的分立半导体器件，所述N个桥臂为：第一上桥臂、第一下桥臂、第二上桥臂、第二下桥臂、
…
、第N/2上桥臂及第N/2下桥臂；所述第一上桥臂的M/2个分立半导体器件与第一下桥臂的M/2分立半导体器件设置在第一功率区域中，所述第一上桥臂的另外M/2个分立半导体器件与第一下桥臂的另外M/2个分立半导体器件设置在第二功率区域中；所述第二上桥臂的M/2个分立半导体器件与第二下桥臂的M/2个分立半导体器件设置在第三功率区域中，所述第二上桥臂的另外M/2个分立半导体器件与第二下桥臂的另外M/2个分立半导体器件设置在第四功率区域中；
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；所述第N/2上桥臂的第一分立半导体器件及第二分立半导体器件与第N/2下桥臂的第一分立半导体器件及第二分立半导体器件设置在第N
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1功率区域中，所述第N/2上桥臂的第三分立半导体器件及第四分立半导体器件与第N/2下桥臂的第三分立半导体器件及第四分立半导体器件设置在第N功率区域中；所述第一功率区域及第二功率区域对称设置，所述第三功率区域及第四功率区域对称设置,
…
,所述第N
‑
1功率区域及第N功率区域对称设置；所述第一功率区域、第二功率区域、
…
、及第N功率区域均设置有与其内部的分立半导体器件等距离输出连接的输出端子,所述第一功率区域、第二功率区域、
…
、及第N功率区域内部的分立半导体器件与功率板的正负母线连接，所述功率板和驱动板电连接在一起。2.根据权利要求1所述的分立功率半导体器件并联集成功率单元，其特征在于：所述第一上桥臂的M/2个分立半导体器件与第一下桥臂的另外M/2个分立半导体器件对称设置，所述第一下桥臂的M/2个分立半导体器件与第一上桥臂的另外M/2个分立半导体器件对称设置；所述第二上桥臂的M/2个分立半导体器件与第二下桥臂的另外M/2个分立半导体器件对称设置，所述第二下桥臂的M/2个分立半导体器件与第二上桥臂的另外M/2个分立半导体器件对称设置；
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；所述第N/2上桥臂的M/2个分立半导体器件与第N/2下桥臂的另外M/2个分立半导体器件对称设置，所述第N/2下桥臂的M/2个分立半导体器件与第N/2上桥臂的另外M/2个分立半导体器件对称设置。3.根据权利要求1所述的分立功率半导体器件并联集成功率单元，其特征在于：所述功率板包括由多层PCB板构成的使得所述驱动板走线不影响正负母线功率回路布局的叠层结构，所述叠层结构为各层所述PCB板根据对应的正负母线自上而下垂直叠放，各层正负母线对应的PCB板完全叠层。4.根据权利要求1所述的分立功率半导体器件并联集成功率单元，其特征在于：其中，M取4；各个所述的桥臂包括4个并联的分立半导体器件，所述第一上桥臂的第一分立半导体器件及第二分立半导体器件与第一下桥臂的第一分立半导体器件及第二分立半导体器件设置在第一功率区域中，所述第一上桥臂的第三分立半导体器件及第四分立半导体器件与第一下桥臂的第三分立半导体器件及第四分立半导体器件设置在第二功率区域中；所述第二上桥臂的第一分立半导体...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘易，周党生，吕一航，冯欢，曾淯旸，
申请(专利权)人：深圳市禾望电气股份有限公司，
类型：新型
国别省市：