[发明专利]较低杂散电感的功率模块

说明书

技术领域

本发明属于功率电子学领域，涉及一种功率模块，具体地说是一 种有低杂散电感的功率模块。

背景技术

功率模块包括绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块、二极管模块， MOSFET模块，智能功率(IPM)模块等。现有的这些功率模块中由 于功率端子结构设计的问题，造成在模块内部有较高的寄生电感，使 得模块关断的时候承受较大的电压应力。

现以绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块为例说明因较高寄生电 感存在，导致关断的时候是如何承受较大的电压应力的。绝缘栅双极 型晶体管(IGBT)模块是一种新型电力电子器件，兼有MOSFET的 输入特性和BJT的输出特性，它在关断的时候承受较大的电压应力现 以图6说明。如图6所示，在绝缘栅双极型晶体管模块的内部以绝缘 基板(DBC)、键合铝线以及功率端子组成的电路中存在着寄生电感和 电阻，该寄生电感包括与正极母线连结处模块内部的寄生电感L1、 与负极母线连结处模块内部的寄生电感L2、模块输出部分的内部寄 生电感L3。当绝缘栅双极型晶体管模块关断时在寄生电感上会产生 一个瞬间电压V_L，该电压叠加在总线电压上，这样在IGBT的C-E 间实际电压为V_DD+V_L，瞬间电压V_L正比于寄生电感的大小和电流的 变化率di_CE/dt，随着器件的工作频率越来越高，瞬间di_CE/dt越来越大。

而现有的绝缘栅双极型晶体管模块的耐压主要是由绝缘栅双极 型晶体管芯片决定的，但芯片只有一定的耐压。所以在要求V_DD+V_L小于器件耐压的条件下，一条可行的改善途径是尽量减小模块内的总 寄生电感。

发明内容

本发明的目的是设计出一种有低杂散电感的功率模块。

本发明要解决的是现有功率模块存在的寄生电感过大的问题

本发明的技术实施方案是：包括芯片、绝缘基板、散热板和功率 端子，绝缘基板位于散热板上，芯片焊接到绝缘基板上，模块内至少 设有两个功率端子分别连结到直流母线的正极和负极上，而该二个连 结到直流母线上的功率端子采用层叠母线结构。

模块内功率端子的层叠母线结构包括二个功率端子和紧贴于功 率端子之间的绝缘层，二个功率端子之间的间距在满足绝缘的条件 下，尽可能接近。

本发明相比现有的功率模块的优点是：寄生电感小、关断时承受 的电压应力小。

附图说明

图1是本发明IGBT模块的结构示意图。

图2是本发明IGBT模块内部的结构示意图

图3是功率端子寄生电感的等效电路图。

图4是本发明IGBT模块与层叠母线的连接示意图。

图5是层叠母线的结构图。

图6是寄生电感引起电压过冲的电路原理图。

具体实施方式：

现结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

本实施例的功率模块为绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块。如图 1到图5所示，该功率模块包括绝缘栅双极型晶体管芯片2、二极管 芯片8、绝缘基板(DBC)12、散热板10、键合铝线9、功率端子4 和功率端子5、支架13、信号端子1和外壳7。绝缘基板12位于散 热板10上，绝缘栅双极型晶体管芯片2和二极管芯片8回流焊接到 绝缘基板12上。

功率模块15内设有功率端子4和功率端子5，它们分别连结到 母线的正极(P)3和母线的负极(N)6上，而该二个连结到母线上 的功率端子4和功率端子5采用层叠母线结构。

连结到母线上的功率端子4和功率端子5的层叠母线结构包括功 率端子4、功率端子5和绝缘层11，绝缘层11位于功率端子4和功 率端子5之间，且紧贴于功率端子4和功率端子5上。功率端子4和 功率端子5之间间距在满足绝缘的条件下，尽可能接近。功率端子4 和功率端子5之间的绝缘层用硅胶或H型聚酰亚胺薄膜(KaptonHN)。 如用H型聚酰亚胺薄膜，当模块绝缘要求为1200V时，H型聚酰亚 胺薄膜的厚度只要25μm即可满足。