下桥臂源极铜层62。如图1和图5所示，由正电极2流出的工作电流10通过上桥臂铜层流入上桥臂功率开关的漏极，然后经上桥臂功率开关的源极流出至输出电极4。
[0033]当上桥臂功率开关和下桥臂功率开关均为IGBT管时，如图4所示，由正电极2流出的工作电流10通过上桥臂铜层流入上桥臂功率开关的集电极，然后经上桥臂功率开关的发射极流出至输出电极4。
[0034]上桥臂功率开关为MOS管，下桥臂功率开关为IGBT管；由正电极2流出的工作电流10通过上桥臂铜层流入上桥臂功率开关的漏极，然后经上桥臂功率开关的源极流出至输出电极4。
[0035]上桥臂功率开关为IGBT管，下桥臂功率开关为MOS管；由正电极2流出的工作电流10通过上桥臂铜层流入上桥臂功率开关的集电极，然后经上桥臂功率开关的发射极流出至输出电极4。
[0036]下面以上桥臂功率开关和下桥臂功率开关均为功率MOS管，上桥臂功率芯片组6和下桥臂功率芯片组7均采用第一种结构为例，介绍本发明的功率模块工作和续流的过程，以下所称邦定线均是英文bonding的译文:
[0037]工作时，上桥臂功率开关的栅极接受控制信号接通，工作电流10从正电极2流出，经过正极邦定线111流入上桥臂漏极铜层51，由于上桥臂漏极铜层51与下桥臂铜层之间是隔离的，且相邻两个下桥臂铜层之间均设有上桥臂漏极铜层51，因此工作电流10分流成四路，其中两路分别流经上桥臂漏极铜层51的左、右两侧后流入上桥臂功率芯片组6中上桥臂功率开关的漏极，另外两路分别流经相邻两个下桥臂铜层之间的上桥臂漏极铜层51后流入上桥臂功率芯片组6中上桥臂功率开关的漏极，接着通过上桥臂功率芯片组中上桥臂功率开关的源极流出，然后通过上桥臂邦定线113流至上桥臂源极铜层52，最后流出至输出电极4。
[0038]续流时，续流电流11从负电极3流出，经过负极邦定线112流入下桥臂源极铜层62，经过下桥臂邦定线114流入下桥臂功率芯片组7中的下桥臂内部二极管的正极，接着分别从下桥臂功率芯片组7中的下桥臂内部二极管的负极流出至下桥臂漏极铜层61，然后经上桥臂邦定线113流至上桥臂源极铜层52，最后流出至输出电极4。
[0039]以上采用邦定线将各电极、各铜层以及各功率芯片单元直接连通，有效简化了电路结构，降低了成本。此外，还可采用超声波焊接的方式将各电极、各铜层以及各功率芯片单元直接连通。
[0040]为了使得工作电流10和续流电流11流经不同的路径，不相互影响，需要改变正电极2和负电极3的结构，采用电极叠层形成，如图2所示。所述正电极2包括与外壳9底部连接的正电极引出部21和与正电极引出部21连接的正电极连接部22，负电极3包括与外壳9底部连接的负电极引出部31和与负电极引出部31连接的负电极连接部32，其中，正电极连接部22和负电极连接部32在平行于底板I的方向上叠层设置，且正电极连接部22和负电极连接部32之间设有绝缘层，使得正电极2、负电极3彼此之间不导通。采用这种正电极2与负电极3的结构，使得工作电流10与续流电流11分别在两种不同的路径上流动，也与上桥臂铜层和下桥臂铜层分离的结构相适应。
[0041]本发明提供的功率模块中，绝缘基板5的铜层上设有多个相互独立的环形绝缘槽12，绝缘槽12包围的铜层为下桥臂铜层，绝缘槽12外侧的铜层为上桥臂铜层，下桥臂铜层形成孤岛，且正电极连接部22与负电极连接部32叠层设置，使得由正电极2流出的工作电流10分流成多路，分别流经相邻下桥臂铜层之间的上桥臂铜层，而由负电极3流出的续流电流11从相邻的工作电流10中间流过，因此，工作电流10通路与续流电流11通路围成的面积小，能够有效降低杂散电感，减小开关损耗，提高可靠性。
[0042]本发明提供的功率模块应用在高速功率模块领域时，能够更好地降低杂散电感，减小开关损耗D
【主权项】
1.一种功率模块，包括底板(1)、正电极(2)、负电极(3)、输出电极(4)和绝缘基板(5)，绝缘基板(5)设于底板⑴上，正电极(2)、负电极(3)和输出电极⑷与底板⑴之间均设有绝缘层，绝缘基板(5)包括导热绝缘层以及形成于该导热绝缘层上的铜层；其特征在于:所述绝缘基板(5)的铜层上设有多个相互独立的环形绝缘槽(12)，绝缘槽(12)包围的铜层为下桥臂铜层，绝缘槽(12)外侧的铜层为上桥臂铜层，下桥臂铜层上设有下桥臂功率芯片单元，上桥臂铜层上设有上桥臂功率芯片单元；由正电极(2)流出的工作电流(10)通过上桥臂铜层流入上桥臂功率芯片单元，最后流至输出电极(4);由负电极(3)流出的续流电流(11)通过下桥臂功率芯片单元流入下桥臂铜层，最后流至输出电极(4)。2.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于:所述正电极(2)与负电极(3)在平行于底板(1)的方向上叠层设置，且正电极(2)与负电极(3)之间也设有绝缘层。3.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于:所述绝缘槽(12)刻蚀在绝缘基板(5)的铜层上。4.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于:所述上桥臂功率芯片单元包括多个并联的上桥臂功率芯片组(6)，下桥臂功率芯片单元包括多个并联的下桥臂功率芯片组(7);所述上桥臂功率芯片组(6)包括集成于一体的上桥臂功率开关和上桥臂内部二极管，且上桥臂功率开关和上桥臂内部二极管并联；下桥臂功率芯片单元包括集成于一体的下桥臂功率开关和下桥臂内部二极管，且下桥臂功率开关和下桥臂内部二极管并联；由负电极(3)流出的续流电流(11)流经下桥臂内部二极管的正极、下桥臂内部二极管的负极，然后经下桥臂铜层流至输出电极(4)。5.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于:所述上桥臂功率芯片单元包括多个并联的上桥臂功率芯片组(6)，下桥臂功率芯片单元包括多个并联的下桥臂功率芯片组(7);所述上桥臂功率芯片组(6)包括并联的上桥臂功率开关、上桥臂内部二极管和上桥臂外部二极管，且上桥臂功率开关和上桥臂内部二极管集成于一体；下桥臂功率芯片组(7)包括并联的下桥臂功率开关、下桥臂内部二极管和下桥臂外部二极管，且下桥臂功率开关和下桥臂内部二极管集成于一体；由负电极⑶流出的续流电流(11)流经下桥臂内部二极管和下桥臂外部二极管的正极、下桥臂内部二极管和下桥臂外部二极管的负极，然后经下桥臂铜层流至输出电极(4)。6.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于:所述上桥臂功率芯片单元包括多个并联的上桥臂功率芯片组(6)，下桥臂功率芯片单元包括多个并联的下桥臂功率芯片组(7);所述上桥臂功率芯片组(6)包括上桥臂功率开关，上桥臂功率开关外部并联有上桥臂外部二极管；下桥臂功率芯片组(7)包括下桥臂功率开关，下桥臂功率开关并联有下桥臂外部二极管；由负电极(3)流出的续流电流(11)流经下桥臂外部二极管的正极、下桥臂外部二极管的负极，然后经下桥臂铜层流至输出电极(4)。7.根据权利要求4至6中任意一项所述的功率模块，其特征在于:所述上桥臂功率开关和下桥臂功率开关均为功率MOS管；由正电极(2)流出的工作电流(10)通过上桥臂铜层流入上桥臂功率开关的漏极，然后经上桥臂功率开关的源极流出至输出电极(4)。8.根据权利要求4至6中任意一项所述的功率模块，其特征在于:所述上桥臂功率开关和下桥臂功率开关均为IGBT管；由正电极(2)流出的工作电流(10)通过上桥臂铜层流入上桥臂功率开关的集电极，然后经上桥臂功率开关的发射极流出至输出电极(4)。9.根据权利要求4至6中任意一项所述的功率模块，其特征在于:所述上桥臂功率开关为MOS管，下桥臂功率开关为IGBT管；由正电极(2)流出的工作电流(10)通过上桥臂铜层流入上桥臂功率开关的漏极，然后经上桥臂功率开关的源极流出至输出电极(4)。10.根据权利要求4至6中任意一项所述的功率模块，其特征在于:所述上桥臂功率开关为IGBT管，下桥臂功率开关为MOS管；由正电极(2)流出的工作电流(10)通过上桥臂铜层流入上桥臂功率开关的集电极，然后经上桥臂功率开关的发射极流出至输出电极(4)。
【专利摘要】本发明公开了一种功率模块，包括底板、正电极、负电极、输出电极和绝缘基板，绝缘基板设于底板上，正电极、负电极和输出电极与底板之间均设有绝缘层，绝缘基板包括导热绝缘层以及形成于该导热绝缘层上的铜层；所述绝缘基板的铜层上设有多个相互独立的环形绝缘槽，绝缘槽包围的铜层为下桥臂铜层，绝缘槽外侧的铜层为上桥臂铜层，下桥臂铜层上设有下桥臂功率芯片单元，上桥臂铜层上设有上桥臂功率芯片单元；由正电极流出的工作电流通过上桥臂铜层流入上桥臂功率芯片单元，最后流至输出电极；由负电极流出的续流电流通过下桥臂功率芯片单元流入下桥臂铜层，最后流至输出电极。
【IPC分类】H01L25/11, H02M1/00, H01L23/48
【公开号】CN105374808
【申请号】CN201510816485
【发明人】徐文辉, 王玉林, 滕鹤松
【申请人】扬州国扬电子有限公司
【公开日】2016年3月2日
【申请日】2015年11月23日