双面冷却功率模块的输入端子的制作方法

文档序号:14796429发布日期:2018-06-29 07:11阅读:262来源:国知局

本公开总体涉及一种双面冷却功率模块的输入端子,更特别地,涉及一种用于向在双面方向安装了冷却器的功率模块输入电力的双面冷却功率模块的输入端子。



背景技术:

操作配备在混合动力或电动车辆中的驱动电动机需要逆变器。为了提高驱动电动机的效率,可以采取包括下列的各种措施:缩小用于构成逆变器的开关装置的功率模块的大小,以及提高冷却效率。

双面冷却功率模块指通常通过在两个电路板之间安装半导体芯片,在两个电路板外部安装了带有冷却器的功率模块。利用这样的功率模块,冷却效率比单面冷却功率模块高并且电路结构比单面冷却功率模块简单。因此,双面冷却功率模块对降低功率模块的大小来说是一项重要技术。

图1和图2示出常规的双面冷却功率模块。如图1和图2所示,多个半导体芯片安装在上部电路板100和下部电路板200之间。冷却器(未示出)提供冷却功能并安装在上部电路板100与下部电路板200的外表面上。由于安装了冷却器,信号端子和电源端子不能成形在功率模块的表面方向上,因此必须在双面冷却功率模块的侧面形成端子连接部分。

在图1和图2所示的常规的“6合1型”功率模块的情况下,因为多个装置平行设置,因此信号端子、电源端子等的连接部分形成在附图中的上下方向上。其中信号端子是向半导体芯片发送或从半导体芯片接收操作信号的元件。其详细描述超出本公开的范围,因此将其省略。

电源端子被构成为包括与电池(未示出)的阳极连接的“正”输入端子110、与电池的阴极连接的“负”输入端子120以及分别向电动机(未示出)提供U、V、W三相电的第一输出端子131、第二输出端子132和第三输出端子133。在常规的双面冷却功率模块的下部电路板200上,第一正电极211通过与正输入端子110连接而与第十一半导体芯片241连接,第二正电极213与第十二半导体芯片242连接,并且第三正电极215与第十三半导体芯片243连接。同样在下部电路板200上,第一负电极231通过与负输入端子120连接而与第二十一半导体芯片151连接,第二负电极232与第二十二半导体芯片152连接,并且第三负电极233与第二十三半导体芯片153连接。同样在下部电路板200上,第一连接电极212将第一正电极211与第二正电极213连接,第二连接电极214将第二正电极213与第三正电极215连接,并且第三连接电极230将第一负电极231、第二负电极232和第三负电极233与负输入端子120连接。

为了防止正输入端子110和负输入端子120之间短路,由于正电极中的每一个和负电极中的每一个必须彼此分开设置,因此第一连接电极212和第二连接电极214安装在与第三连接电极230相反的方向上。然而,由于第一连接电极212和第二连接电极安装在与信号端子相同的方向上,因此为防止信号端子与电源端子之间的干扰,电路结构可能变得过于复杂。特别地,如图3所示,电流通过第十三半导体芯片243的电流移动距离过长。

因此,需要双面冷却功率模块的新的输入端子结构,以使减少杂散/漏电感降至最低,同时通过减小电流的移动距离简化电路结构。

前述内容仅旨在帮助理解本公开的背景,并不意味着本公开属于本领域技术人员已知的相关领域的范围。



技术实现要素:

本发明致力于提供一种双面冷却功率模块的输入端子,其具有通过使杂散电感降至最低来提高功率模块的效率的优点。

根据本公开的实施例,双面冷却功率模块的输入端子包括:正极板,其被分成与多个半导体芯片中的任何一个或多个联接的多个第一端子区域,并与电池的阳极连接,其中第一桥接区域将多个第一端子区域彼此连接;负极板,其被分成与未和正极板联接的多个半导体芯片中的任何一个或多个联接的多个第二端子区域,并与电池的阴极连接,其中第二桥接区域将多个第二端子区域彼此连接,并被设置成邻近第一桥接区域;以及隔板,其由绝缘材料制成并被设置在正极板和负极板之间。

第一桥接区域可沿从多个第一端子区域中的每一个的一个侧面延伸以便被平行设置的多个第一端子区域的侧边纵向地形成;第二桥接区域可沿从多个第二端子区域的每一个的一个侧面延伸以便被平行设置的多个第二端子区域的侧边纵向地形成,并且多个第一端子区域和多个第二端子区域可被平行地交替设置。

多个第一端子区域和多个第二端子区域可分别被形成为三组,第一半导体芯片可安装在多个第一端子区域中的每一个上,并且第二半导体芯片可安装在多个第二端子区域中的每一个上。

多个第一端子区域可包括:第十一端子区域,其安装有输出U相电的第十一半导体芯片;第十二端子区域,其安装有输出V相电的第十二半导体芯片;以及第十三端子区域,其安装有输出W相电的第十三半导体芯片。多个第二端子区域可以包括:第二十一端子区域,其安装有输出U相电的第二十一半导体芯片;第二十二端子区域,其安装有输出V相电的第二十二半导体芯片;以及第二十三端子区域,其安装有输出W相电的第二十三半导体芯片。

第一桥接区域可在高度方向上形成弯曲,以便不与第二桥接区域或多个第二端子区域连接。

因此,根据本公开的双面冷却功率模块的输入端子至少展现出以下有益效果。

首先,可通过使由于所包含的功率模块输入端子的位置不对称而产生的杂散电感降至最低来提高功率模块的效率。

其次,因为功率模块的正端子和负端子彼此紧密布置,所以电路结构可得到简化。

附图说明

从结合附图的下面的详细描述将更清楚地理解本公开上述的和其他的目的、特征和优点,其中:

图1是示出常规的双面冷却功率模块的上部电路板的示图。

图2是示出常规的双面冷却功率模块的下部电路板的示图。

图3是示出常规的双面冷却功率模块中的W相电的电流移动路线的示图。

图4是示出根据本公开的实施例的双面冷却功率模块的下部电路板的示图。

图5是示出根据本公开的实施例的双面冷却功率模块中的W相电的电流移动路线的示图。

图6是根据本公开的实施例的双面冷却功率模块的下部电路板中的输入端子部分的分解图。

应当理解,以上附图不一定按比例,而是呈现示出本公开的基本原理的各种优选特征的稍微简化的表示。本公开的包括诸如特定尺寸、取向、位置及形状的具体设计特征将部分地由特定意向的应用和使用环境来确定。

具体实施方式

以下使用的术语仅用于描述本公开的实施例,而不旨在限制本公开。本文中使用的单数术语包括复数术语,除非短语明确表示相反的含义。本文使用的术语“包括”指示具体的特定特征、区域、正数、步骤、操作、元件和/或部件,并不限制存在或添加其它特定特征、区域、正数、步骤、操作、元件和/或部件。

如本文所使用的,除非上下文另有明确说明,否则单数形式“一”、“一个”以及“该”也旨在包括复数形式。将进一步理解,当在本说明书中使用时,术语“包括”和/或“包括有”指定存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件,但不排除存在或添加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其组合。如本文所使用的,术语“和/或”包括一个或多个相关所列项目的任何和全部组合。

包括以下使用的技术术语和科学术语的所有术语与本领域技术人员通常的理解具有相同的含义。如果没有另外定义,在字典中定义的术语应当被解释为具有对应于相关现有技术文档和本文所述的那些含义,并且不被解释为理想的或官方的。

在下文中,将参照附图描述根据本公开的实施例的双面冷却功率模块的输入端子。

如图4至图6所示,根据本公开的实施例的输入端子具有三个组件堆叠即彼此相邻设置的结构。就此而言,其包括将电池(未示出)的阳极与功率模块内部的半导体芯片相连接的正极板310,将电池的阴极与功率模块内部的半导体芯片相连接的负极板320,以及设置在正极板310和负极板320之间以便使两个组件绝缘的隔板340。正极板310、负极板320和隔板340组成下部电路板300。

正极板310被分成分别与半导体芯片150和350中安装在下部电路板300上的多个第一半导体芯片350连接的多个第一端子区域311、312和313,以及将多个第一端子区域311、312和313彼此连接的第一桥接区域314。就此而言,第一桥接区域314被安装成从安装第一半导体芯片350的区域突出到侧面。

负极板320被分成分别与半导体芯片150和350中安装在上部电路板100上的多个第二半导体芯片150连接的多个第二端子区域321、322和323,以及与第一桥接区域314堆叠或相邻设置并将多个第二端子区域321、322和323彼此连接的第二桥接区域330。虽然第二桥接区域330被形成为在与第一桥接区域314相同的方向突出,但是第二桥接区域330被安装成与第一桥接区域314保持绝缘状态。

由绝缘材料制成的隔板340安装在第一桥接区域314和第二桥接区域330之间,从而防止在第一桥接区域314和第二桥接区域330之间的电流流动。

正极板310和负极板320彼此堆叠或相邻设置,以便形成一种叠层母线。与厚度相比,它们宽度较大,并被设置为彼此相对,以便使杂散电感和漏电感的产生降至最低。

根据本公开的实施例的输入端子可应用于两个半导体芯片分别以两组或三组进行安装和联接的4合1或6合1型双面冷却功率模块中。在下文中,将描述根据以三组进行联接的6合1型双面冷却功率模块的实施例。

一个第一半导体芯片350被安装到第一端子区域311、312和313,并且一个第二半导体芯片150被安装到第二端子区域321、322和323。为了实现6合1型双面冷却功率模块,将第一端子区域311、312、313和第二端子区域321、322和323分别以三组进行安装。

第一端子区域311、312和313被构成为包括:第十一端子区域311,其在电池的阳极和第十一半导体芯片351之间进行连接;第十二端子区域312,其在电池的阳极和第十二半导体芯片352之间进行连接;以及第十三端子区域313,其在电池的阳极和第十三半导体芯片353之间进行连接。

类似地,第二端子区域321、322和323被构成为包括:第二十一端子区域321,其在电池的阴极与第二十一半导体芯片151之间进行连接;第二十二端子区域322,其在电池的阴极与第二十二半导体芯片152之间进行连接;以及第二十三端子区域323,其在电池的阴极与第二十三半导体芯片153之间进行连接。

第十一半导体芯片351和第二十一半导体芯片151通过第一输出端子131产生U相电并输出到电动机(未示出),第十二半导体芯片352和第二十二半导体芯片152通过第二输出端子132产生V相电并输出到电动机,并且第十三半导体芯片353和第二十三半导体芯片153通过第三输出端子133产生W相电并输出到电动机。

第一桥接区域314的一部分可在高度方向上形成弯曲,并且可设置在第二桥接区域330的上部侧面的方向上,使得第一桥接区域314和第二桥接区域330不彼此连接。就此而言,因为形成的诸如以下组件之间的电流距离短,因此能够使杂散电感和漏电感降至最低:在第十一端子区域311和第二十一端子区域321之间、第十二端子区域312和第二十二端子区域322之间、第十三端子区域313和第二十三端子区域323之间、第一桥接区域314和第二桥接区域330之间等。

尽管为了说明的目的公开了本公开的实施例,但是本领域技术人员将理解,在不脱离如所附权利要求中公开的本公开的范围和精神的情况下,可进行各种修改、添加和替换。

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