[发明专利]功率模块

说明书

技术领域

本申请涉及一种功率模块（power module），具体地涉及一种具有低杂散电感（stray inductance）的功率模块。

背景技术

当设计新的功率模块时，IGBT（绝缘栅双极晶体管）功率模块内的效率是一个主要的挑战。影响功率模块的效率的一个因素是杂散电感。杂散电感直接地受功率模块的设计影响并且较少地受模块的基本物理性质影响。传统的IGBT功率模块设计趋于牺牲杂散电感，以增大模块的功率密度。这通常包括：分离基板上的正（+）与负（-）DC路径，横跨主电流路径横向地接合以易于将功率晶体管芯片接合至功率模块中的多个电势，和/或提供重复的布局以由于存在于模块中的共用元件的数量而容易制造。在每种情形中，结果是功率模块内的杂散电感的增加以及因此降低的效率。

发明内容

本文中描述的实施方式使功率模块内的杂散电感最小化，并且还使通过其中使用功率模块的系统的且用于将电流输送到功率模块外的功率模块外部的杂散电感最小化。从模块提取的功率的量通过减小杂散电感而增加。

根据功率模块的一个实施方式，该功率模块包括基板，该基板包括绝缘件和位于该绝缘件上的图案化敷镀金属（patterned metallization）。该图案化敷镀金属被分割成隔开的多个敷镀金属区域。敷镀金属区域中的相邻敷镀金属区域由穿过图案化敷镀金属延伸至绝缘件的凹槽分离。第一功率晶体管电路包括附接至敷镀金属区域中的第一敷镀金属区域的第一功率开关以及附接至敷镀金属区域中的邻近第一敷镀金属区域的第一侧的第二敷镀金属区域的第二功率开关。第二功率晶体管电路包括附接至第一敷镀金属区域的第三功率开关以及附接至敷镀金属区域中的邻近第一敷镀金属区域的与第一侧相对的第二侧的第三敷镀金属区域的第四功率开关。第二功率晶体管电路为第一功率晶体管电路的镜像。

根据功率模块的另一个实施方式，该功率模块包括基板，该基板包括绝缘件和位于该绝缘件上的图案化敷镀金属。该图案化敷镀金属分割成隔开的多个敷镀金属区域。敷镀金属区域中的相邻敷镀金属区域由穿过图案化敷镀金属延伸至绝缘件的凹槽分离。第一半桥电路包括附接至第一敷镀金属区域的第一功率开关以及附接至邻近第一敷镀金属区域的第一侧的第二敷镀金属区域的第二功率开关。第二半桥电路包括附接至第一敷镀金属区域的第三功率开关以及附接至邻近第一敷镀金属区域的与第一侧相对的第二侧的第三敷镀金属区域的第四功率开关。第二半桥电路为第一半桥电路的镜像。

在阅读以下描述细节时并且在观看附图时，本领域技术人员将认识到其他特征和优点。

附图说明

附图的元件并非必须相对于彼此按比例绘制。相同的附图标记指代相应的类似部件。多个示出的实施方式的特征可以结合，除非它们相互排斥。实施方式在附图中描绘并且在以下描述中详述。

图1示出了功率模块的平面图；

图2示出了图1中示出的功率模块的示意性横截面图；

图3示出了具有用于DC电源接线端的迭置标签的图1中示出的功率模块的平面图；

图4示出了具有模块内的电流回路的迭置指示器的图1中示出的功率模块的平面图；

图5示出了具有外电流路径和内电流路径的迭置指示器的图1中示出的功率模块的平面图。

具体实施方式

图1示出了功率模块100（诸如IGBT模块、MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）模块、或者其他类型的功率模块）的一个实施方式。例如，功率模块100包括位于模块100的一侧106上的DC电源接线端102，104以及位于模块100的另一侧112上的AC电源接线端108，110。功率模块100内的杂散电感可以减小，同时包括本文中所描述的特征。一个特征是包括在设计和布局上相互为镜像的两个功率晶体管电路114，116。功率晶体管电路114，116介于模块100的DC电源接线端102，104与AC电源接线端108，110之间。在操作过程中每个电路114，116都产生电流回路。电流回路通过相应的功率晶体管电路在相反方向上延伸，并且通过标记为“A”和“B”的迭置回路在图1中指出。这些回路产生相应的磁场，因为电流回路在相反方向上流动，所以这些磁场至少部分地相互抵消。抵消磁场减小了与电流回路相关的电感，这又减小了功率模块100内的杂散电感。