[发明专利]一种用于逆变器的大功率模块

说明书

本发明公开了一种用于逆变器的大功率模块，包括上模块和下模块。三相逆变器上模块由3个共漏极MOS、或共集电极IGBT组成，桥式逆变器上模块由2个共漏极MOS、或共集电极IGBT组成；三相逆变器下模块由3个共源极MOS、或共发射极IGBT组成，桥式逆变器下模块由2个共源极MOS、或共发射极IGBT组成。上模块共漏极MOS芯片的漏极、或者共集电极IGBT芯片的集电极直接连接于上模块铜基板；下模块共源极MOS芯片的源极、或者共发射极IGBT芯片的发射极直接连接于下模块铜基板；大功率应用外接散热器时，模块铜基板直接连接到散热器，芯片和散热器之间没有绝缘层。

技术领域

本发明属于功率器件技术领域，尤其涉及应用于三相逆变器和桥式逆变器的大功率器件。

背景技术

三相逆变器原理如附图1，一般由6个IGBT/或者MOS器件组成，传统应用中是由6个功率器件组合实现，后来也有人为了简化后期生产装配，纵向分成3组上管+下管(通常称之为半桥)模式；本发明把它分解为上、下两部分结构，整合上半部分3个共集电极IGBT/或者共漏极MOS为上模块，整合下半部分3个共发射极IGBT/或共源极MOS为下模块。

桥式逆变器原理如附图2，一般由4个IGBT/或者MOS器件组成，传统应用中是由4个功率器件组合实现，后来也有人为了简化后期生产装配，纵向分成2组上管+下管(通常称之为半桥)模式；本发明将它分解为上、下两部分结合，整合上半部分2个共集电极IGBT/或者共漏极MOS为上模块，整合下半部分2个共发射极IGBT/或共源极MOS为下模块。

所有功率器件都存在发热和散热问题，现有应用技术方案是：所有功率器件都是从IGBT芯片集电极、或者MOS芯片漏极散热，多个IGBT/或者MOS功率器件先分别绝缘、然后连接到散热器散热；功率器件通过(云母、陶瓷、或者塑胶等)绝缘垫隔离连接至散热器，芯片发热经过绝缘垫、然后通过散热器向外散发，但是云母、陶瓷、塑胶等绝缘层，严重限制功率器件的散热能力；此外，附加绝缘垫层也给生产加工带来麻烦。

我们通常使用的绝缘材料，一般导热率低、散热性能差，虽然也有部分绝缘性能好、导热率也很好的绝缘材料，比如SiN等，但是其成本高高在上，无法满足常规应用成本要求；本发明完全解决了散热的问题，还可以减少后期生产工作量，同时全方位提升器件综合性能。

发明内容

为克服现有技术的缺陷，本发明提出一种用于逆变器的大功率模块，包括应用于三相逆变器和桥式逆变器的不同状况，当然也适用于和附图1、附图2电路原理相一致的其它应用状况。

对于大功率三相逆变器的应用中，6个分立的功率器件整合为上、下两部分模块组成，上模块由3个共漏极MOS或者共集电极IGBT组成，下模块由3个共源极MOS或者共发射极IGBT组成，这样保持原有6个功率器件的作用，大功率应用时，上、下模块的铜基板直接外接到散热器。

对于大功率桥式逆变器的应用中，4个分立的功率器件整合为上、下两部分模块组成，上模块由2个共漏极MOS或者共集电极IGBT组成，下模块由2个共源极MOS或者共发射极IGBT组成，这样保持原有4个功率器件的作用，大功率应用时，上、下模块的铜基板直接外接到散热器。

三相逆变器中，上模块是共集电极，3只功率管集电极电位一致，本发明安排将3只功率管芯片集电极直接连接到封装基板，3只上管从集电极一端散热；下模块是共发射极，3只功率管发射极电位一致，本发明将这3只功率管芯片发射极直接连接到封装基板，3只下管从发射极一端散热；这样规避了早期总是从芯片集电极一端散热，不管三七二十一，先安排隔离、再考虑散热；对于小功率器件应用，可以照顾到器件的通用性，使器件制造变得相对简单，但是对于大功率应用、尤其是现如今要求功率越来越大的形势下，本发明从芯片到散热器之间没有绝缘层，芯片发热直接通过封装铜基板传导给散热器散发，可以大幅提升功率器件散热能力，有效改进散热难的问题，大幅提升器件综合性能。