一种高可靠性低电感的功率模块封装结构制造技术

本发明专利技术公开了一种高可靠性低电感的功率模块封装结构，其包括：一封装壳体，包括第一表面及第二表面，其中所述第一表面及所述第二表面分别位于所述封装壳体的上侧及下侧；一基板，封装于所述封装壳体内并平行于所述第一表面及所述第二表面，其中所述基板上设置有至少一功率组件；以及多个吸收端子，设置于所述第一表面上，并分别连接至所述封装壳体内的所述至少一功率组件的一第一电源端及一第二电源端；其中所述多个吸收端子以焊接或粘结而耦接一吸收电路，所述吸收电路用来消除所述多个吸收端子连接所述至少一功率组件所产生的一内部电感以及所述第一电源端及所述第二电源端连接一外部电源所产生的一外部电感。连接一外部电源所产生的一外部电感。连接一外部电源所产生的一外部电感。

【技术实现步骤摘要】
一种高可靠性低电感的功率模块封装结构


[0001]本申请涉及一种功率模块封装结构，尤其涉及一种高可靠性低电感的功率模块封装结构。

技术介绍

[0002]能源危机、气候变迁等因素使得科技界及工业界努力发展以可再生能源替代石化能源的技术，这些技术都需借助功率模块来执行电能的转换。例如：太阳能发电过程中光伏发电板产生直流电，变换成频率和幅值固定的交流电，最后连接到电网。又例如：电动汽车的功率模块将电池的直流电变换为频率和幅值可以调节的交流电以驱动电机的输出扭矩。
[0003]功率半导体器件是功率模块的核心部件，负责电路的开通和关断。例如图1是电平三相全桥电机驱动器电路，其中Q1～Q6是功率半导体器件，常用的功率半导体有绝缘栅双极晶体管(IGBT)、硅场效晶体管(Si MOSFET)及碳化硅场效晶体管(SiC MOSFET)。功率半导体器件在关断电流时的电流变化会在电路的寄生电感上产生电压尖峰，电压尖峰可能会击穿功率半导体器件或是造成电磁干扰使得电路无法正常工作。此外，寄生电感上所存储的能量会以热的形式消耗，使得电路的效率降低。因此，减小电路的寄生电感便成为业界关注的课题之一。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种功率模块封装结构，以解决上述问题。
[0005]为解决上述问题，本专利技术的一方面提供了一种，功率模块封装结构，其特征在于，包括：一封装壳体，包括一第一表面及一第二表面，其中所述第一表面及所述第二表面分别位于所述封装壳体的上侧及下侧；一基板，封装于所述封装壳体内并平行于所述第一表面及所述第二表面，其中所述基板上设置有至少一功率元件；以及多个吸收端子，设置于所述第一表面上，并分别连接至所述封装壳体内的所述至少一功率元件的一第一电源端及一第二电源端；其中所述多个吸收端子以焊接或粘结而耦接一吸收电路，所述吸收电路用来消除所述多个吸收端子连接所述至少一功率元件所产生的一内部电感以及所述第一电源端及所述第二电源端连接一外部电源所产生的一外部电感。
附图说明
[0006]图1是电平三相全桥电机驱动器电路
[0007]图2是电平三相全桥电机驱动器电路1的多个寄生电感的示意图。
[0008]图3为本申请实施例功率模块的功率模块封装结构和等效电路图。
[0009]图4为本申请另一实施例功率模块的功率模块封装结构和等效电路图。
[0010]图5为本申请一实施例功率模块封装结构的切面图。
[0011]图6为本申请一实施例功率模块封装结构的切面图。
[0012]图7为本申请另一实施例功率模块封装结构的切面图。
[0013]附图标记：
[0014]1电平三相全桥电机驱动器电路
[0015]10功率模块
[0016]12直流支撑电容
[0017]14电池
[0018]16电机
[0019]30、40、50、60、70功率模块封装结构
[0020]32、42等效电路图
[0021]52、54、62、72切面图
[0022]302封装壳体
[0023]304、404吸收端子
[0024]306信号端子
[0025]308电源端子
具体实施方式
[0026]在说明书及后续的权利要求书当中使用了某些词汇来指代特定的组件。本领域中的技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同一个元件。本说明书及后续的权利要求书并不以名称的差异来做为区分元件的方式，而是以元件在功能上的差异来做为区分的准则。在通篇说明书及后续的权利要求书当中所提及的“包括”是开放式的用语，故应解释成“包括但不限定于”。以外，“耦接”一词在此是包括任何直接及间接的电气连接手段。因此，若文中描述第一装置耦接于第二装置，则代表第一装置可直接电气连接于第二装置，或通过其他装置或连接手段间接地电气连接至第二装置。
[0027]请参考图2，图2是电平三相全桥电机驱动器电路1的多个寄生电感的示意图。电平三相全桥电机驱动器电路1包括一功率模块10、一直流支撑电容12、一电池14以及一电机16。电平三相全桥电机驱动器电路1的运作为通常技术，在此不赘述。电平三相全桥电机驱动器电路1的多个寄生电感包含：直流支撑电容12的一电容内部电感L
c
、功率模块10与直流支撑电容12和电池14连接所产生的一外部电感L
bus
以及功率模块10封装产生的一内部电感L
i
。详细来说，功率模块10包含功率半导体器件Q1～Q6并封装于一第一封装壳体中，功率半导体器件Q1～Q6连接到第一封装壳体外部的一铜排会产生内部电感L
i
。当功率半导体器件Q1～Q6开通或关断时的电流变化会在内部电感L
i
上产生一电压尖峰，电压尖峰可能会击穿功率半导体器件Q1～Q6使得电平三相全桥电机驱动器电路1无法正常工作。类似地，电平三相全桥电机驱动器电路1运作时，外部电感L
bus
和电容内部电感L
c
也可能产生电压尖峰使得电平三相全桥电机驱动器电路1无法正常工作。此外，多个寄生电感上所存储的能量会以热的形式消耗，使得电平三相全桥电机驱动器电路1的效率降低。
[0028]为了解决复数个寄生电感造成三相全桥电机驱动器电路1无法正常工作或是效率降低的问题，可以在第一封装壳体内部设置一第一吸收电路，其用来消除第一封装壳体之外的外部电感L
bus
和电容内部电感L
c
以及第一封装壳体内的内部电感L
i
对电平三相全桥电机驱动器电路1造成的影响。详细来说，第一吸收电路可以是一解偶陶瓷电容，其耦接功率半导体器件Q1～Q6以及第一封装壳体之外的直流支撑电容12和电池14以消除第一封装壳
体之外的外部电感L
bus
和电容内部电感L
c
以及第一封装壳体内的内部电感L
i
对电平三相全桥电机驱动器电路1造成的影响。然而，当解偶陶瓷电容是采灌封工艺封装于第一封装壳体内时，解偶陶瓷电容的陶瓷材料与灌封工艺使用的环氧树脂固化物可能因为第一封装壳体内的内部温度过高而产生可靠性风险。此外，因为解偶陶瓷电容封装于第一封装壳体内，解偶陶瓷电容的电容值无法根据实际电路运作而调整而产生匹配问题。
[0029]请参考图3，图3为本申请实施例功率模块10的功率模块封装结构30和等效电路图32。功率模块封装结构30包括一第二封装壳体302、一基板、多个吸收端子304、一信号端子306和多个电源端子308。第二封装壳体302包括一第一表面及一第二表面，其中第一表面及第二表面分别位于第二封装壳体302的上侧及下侧。至少一功率元件设置于基板上并封装于第二封装壳体302内，此外，基板可以平行于第一表面及第二表面。多个吸收端子304设置于第二封装壳体302的第一表面上，利用铜排耦接至第二封装壳体302内至少一功率元件的第一电源端和第二电源端。信号端子306和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种功率模块封装结构，其特征在于，包括：封装壳体，包括第一表面及第二表面，其中所述第一表面及所述第二表面分别位于所述封装壳体的上侧及下侧；基板，封装于所述封装壳体内并平行于所述第一表面及所述第二表面，其中所述基板上设置有至少一功率组件；以及多个吸收端子，设置于所述第一表面上，并分别连接至所述封装壳体内的所述至少一功率组件的第一电源端及一第二电源端；其中所述多个吸收端子以焊接或粘结而耦接一吸收电路，所述吸收电路用来消除所述多个吸收端子连接所述至少一功率组件所产生的内部电感以及所述第一电源端及所述第二电源端连接一外部电源所产生的外部电感。2.根据权利要求1所述的功率模块封装结构，其特征在于，所述吸收电路包括解耦电容，所述解耦电容通过所述多个吸收端子耦接于所述第一电源端以及所述第二电源端之间。3.根据权利要求1所述的功率模块封装结构，其特征在于，所述多...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶楠，李道会，
申请(专利权)人：上海蔚兰动力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：