[发明专利]一种多区域并列排布的双面散热功率模块

说明书

技术领域

本发明涉及功率半导体模块，尤其是一种多区域并列排布的双面散热功率模块。

背景技术

全球能源危机与气候变暖的威胁让人们在追求经济发展的同时越来越重视节能减排、低碳发展。随着绿色环保在国际上的确立与推进，功率半导体的发展、应用前景更加广阔。现有电力电子功率模块封装体积大，重量重，不符合电力电子模块高功率密度、轻量化的要求，而且现有功率模块的寄生电感往往也比较大，造成较高的过冲电压，不仅增加了损耗，而且容易造成芯片过压击穿，还限制了在高开关频率场合的应用。另外，随着应用端功率密度的不断升级，现有功率模块的封装结构已经阻碍了功率密度的进一步提升，必须开发出更加有效的散热结构才能满足功率密度日益增长的需求。

近些年大家逐渐意识到了功率模块寄生电感对高频化应用的限制，纷纷对如何降低功率模块的寄生电感展开研究，但聚焦的重点普遍放在功率模块内部，而对露出在功率模块外部的功率端子形状及位置研究极少。现有双面散热功率模块的正、负极功率端子往往采用并排引出结构，此结构的换流回路较大，寄生电感很难进一步降低；而且通过大量仿真、测试，验证了正、负极功率端子的组合形式对功率模块的寄生电感影响较大。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术存在的缺陷，本发明旨在提供一种体积小、重量轻、寄生电感小的双面散热功率模块。

技术方案：一种多区域并列排布的双面散热功率模块，包括正极功率端子、负极功率端子和输出功率端子，正极功率端子和负极功率端子各连接一个金属绝缘基板，两个金属绝缘基板叠层设置，与正极功率端子相连的金属绝缘基板上烧结有上半桥芯片与下半桥芯片；

与负极功率端子相连的金属绝缘基板上设有环形绝缘槽，环形绝缘槽内包围的金属层与上半桥芯片通过金属块相连，环形绝缘槽外的金属层通过金属块与输出功率端子相连，且与下半桥芯片通过金属块相连；

或者，与正极功率端子相连的金属绝缘基板上设有上设有环形绝缘槽，环形绝缘槽内包围的金属层上烧结有下半桥芯片，环形绝缘槽外的金属层通过金属块与输出功率端子相连，且其上烧结有上半桥芯片；

上半桥芯片与下半桥芯片通过金属块与其对面的金属层相连。

进一步的，所述正极功率端子与负极功率端子叠层设置。

进一步的，所述正极功率端子与负极功率端子的连接孔为同轴孔。

进一步的，当与负极功率端子相连的金属绝缘基板上设有环形绝缘槽时，与正极功率端子相连的金属绝缘基板上设有正极金属层、负极金属层、上半桥门极金属层、下半桥门极金属层和下半桥发射极/源极金属层；正极金属层上烧结有正极功率端子和上半桥芯片，负极金属层上烧结有输出功率端子和下半桥芯片；上半桥芯片包括上半桥开关芯片和上半桥二极管芯片，下半桥芯片包括下半桥开关芯片和下半桥二极管芯片，上半桥开关芯片的门极与上半桥门极金属层相连，下半桥开关芯片的门极与下半桥门极金属层相连；下半桥发射极/源极金属层通过烧结的金属块与其对面的金属绝缘基板上环形绝缘槽外的金属层相连；上半桥门极金属层还连接有上半桥驱动端子，下半桥门极金属层还连接有下半桥驱动端子。

进一步的，当与正极功率端子相连的金属绝缘基板上设有上设有环形绝缘槽时，该金属绝缘基板上设有第二正极金属层、被环形绝缘槽包围的第二负极金属层、第二上半桥门极金属层和第二下半桥门极金属层；第二正极金属层上烧结有正极功率端子和上半桥芯片，第二负极金属层上烧结有和下半桥芯片，且与输出功率端子通过金属块相连；上半桥芯片包括上半桥开关芯片和上半桥二极管芯片，下半桥芯片包括下半桥开关芯片和下半桥二极管芯片，上半桥开关芯片的门极与第二上半桥门极金属层相连，下半桥开关芯片的门极与第二下半桥门极金属层相连；第二上半桥门极金属层还连接有上半桥驱动端子，第二下半桥门极金属层还连接有下半桥驱动端子。

进一步的，其中一个金属绝缘基板上设有温度采样金属层，温度采样金属层的表面烧结有温度传感元件和温度采样端子。

进一步的，上半桥开关芯片的门极与上半桥门极金属层之间、下半桥开关芯片的门极与下半桥门极金属层之间，均通过键合线相连。

进一步的，所述两个金属绝缘基板的外侧均设有散热装置。

进一步的，还包括塑封外壳，两个金属绝缘基板位于外侧的金属层的中间部分均露出在塑封外壳的外部，并且高出塑封外壳。