专利名称：一种低寄生电感的igbt功率模块的制作方法
技术领域：
本发明涉及IGBT功率模块。
背景技术：
作为重要的功率半导体器件，IGBT模块器件通常包括一对或者多对IGBT芯片，从而形成单独或者多个桥臂，用于逆变电路等多种场合。随着功率电路的逐步发展，开关速度和开关频率被不断的提高以最大程度的降低损耗，提升工作性能。在开关过程中，为了有效地提高开关速度，同时不引起回路振荡，通常会通过尽可能压缩回路面积来减小回路电感。然而即使最大程度的压缩电路回路，开关过程依然会受到IGBT模块内部的回路电感的影响，使得对回路电感的考虑在模块设计显得愈发的重要。
在目前大量的IGBT模块中，普遍将IGBT模块与自身反并的二极管直接放在同一块铜基板上，而不是从动态回路的角度考虑寄生电感的因素。而在本发明中，从一个模块中的每个动态回路出发，将回路中的IGBT和二极管靠近放置，采用直接压接或直接相邻放置的办法缩小寄生电感。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种低寄生电感的IGBT功率模块，其适用于所有反并二极管的IGBT功率模块，能明显降低回路的寄生电感。本发明解决技术问题所采用的技术方案是一种低寄生电感的IGBT功率模块，包括相互换流的第一开关回路和第二开关回路，其特征是第一开关回路包括上桥臂IGBT芯片、下桥臂反并二极管芯片，第二开关回路包括下桥臂IGBT芯片、上桥臂反并二极管芯片；下桥臂反并二极管芯片压接在上桥臂IGBT芯片表面，下桥臂反并二极管芯片的阴极与上桥臂IGBT芯片的发射极直接相连，省去了通过焊线连接所引入的回路面积和寄生电感，上桥臂IGBT芯片的表面通过第一焊线引出第一开关回路的桥臂中心，下桥臂反并二极管芯片的阳极通过第二焊线引出接地端，上桥臂IGBT芯片压接在第一基板上，第一基板直接用作引出模块的高压端；下桥臂IGBT芯片与上桥臂反并二极管芯片分别置于相邻放置的第二基板和第三基板上，第二基板作为第二开关回路的桥臂中心，第三基板连接上桥臂反并二极管芯片的阴极，下桥臂IGBT芯片的发射极通过第三焊线引出接地端，上桥臂反并二极管芯片通过第四焊线连接第二基板。进一步地，所述的低寄生电感的IGBT功率模块包括上述的一组或多组第一开关回路和第二开关回路。作为优选，第一焊线、第二焊线、第三焊线、第四焊线均为锡焊丝；第一焊线、第二焊线、第三焊线、第四焊线也可以采用其他材料，且可以选用任意直径大小的焊线。作为优选，第一基板、第二基板、第三基板均为铜制基板；其他金属材料的基板也可以适用于本发明的IGBT功率模块，且对基板的厚度没有限制。本发明的有益效果是本发明的IGBT功率模块适用于反并二极管的IGBT功率模块，可以采用任意类型的IGBT芯片与任意类型的反并二极管的组合。一方面，本发明采用反向压接的办法，最大限度的将回路中的电感降到最低，使得应用中的开关回路避免出现过大的振荡和尖峰，另一方面，本发明减小了模块中芯片的占用面积，从而达到降低模块尺寸的目的，为实际应用带来便利。
图1为本发明的第一开关回路的结构示意图。图2为本发明的第二开关回路的结构示意图。图3为本发明的IGBT模块中一个完整的桥臂电路图。图中标号I一第一基板，2—上桥臂IGBT芯片，3—下桥臂反并二极管芯片，4一第一焊线，5—第二焊线,6—第二基板，7—下桥臂IGBT芯片，8一上桥臂反并二极管芯片，9一 第三基板，10—第三焊线，11 一第一开关回路，12—第二开关回路，13—第四焊线。
具体实施例方式如图1所示，上桥臂IGBT芯片2和下桥臂反并二极管芯片3构成第一开关回路11，其中，上桥臂IGBT芯片2的下表面为集电极，上表面为发射极，其中还包括独立的门极表面；下桥臂反并二极管芯片3的上表面为阳极，下表面为阴极，下桥臂反并二极管芯片3的面积小于上桥臂IGBT芯片2的面积。下桥臂反并二极管芯片3通过焊锡直接压接在上桥臂IGBT芯片2的表面，使得下桥臂反并二极管芯片3的阳极直接与上桥臂IGBT芯片2的发射极相连，从而省去了焊线连接所引入的回路面积和寄生电感，第一焊线4从上桥臂IGBT芯片2多余的表面引出，获得桥臂中心，第二焊线5连接下桥臂反并二极管芯片3的阳极，向外引出模块的接地端，上桥臂IGBT芯片2压接在第一基板I上，第一基板I直接用作引出模块的高压端。如图2所示，下桥臂IGBT芯片7和上桥臂反并二极管芯片8构成第二开关回路12，下桥臂IGBT芯片7的发射极和集电极都位于上表面，上桥臂反并二极管芯片8的上表面为阴极，下表面为阳极，在第二开关回路中，直接将下桥臂IGBT芯片7焊接在第二基板6上，将上桥臂反并二极管芯片8焊接在第三基板9上，第二基板6和第三基板9相邻放置，并尽可能减小相邻回路的路径，第三焊线10连接下桥臂IGBT芯片7的发射极，作为模块的接地端引出，第四焊线13连接第二基板6与上桥臂反并二极管芯片8的阳极，实现上桥臂反并二极管芯片8的阳极与下桥臂IGBT芯片7的集电极相连，第二基板6直接作为桥臂中心，第三基板9连接上桥臂反并二极管芯片8的阴极，用作引出模块的高压端。本发明的IGBT模块可以采用任意的封装工艺和封装材料，上述的所有焊线均可采用不同材料、不同直径的焊线，例如锡焊线，上述的基板也均可采用不同厚度、不同材料的基板，例如铜制基板。如图3所示，第一开关回路11和第二开关回路12组合成完整的IGBT功率模块的开关换流回路，通过两个回路的结构设计，将两个回路的面积和寄生电感减低到最小。上述具体实施例用于结合附图对本发明的技术方案作进一步具体说明，但并不能将本发明的范围局限于具体实施方式
的内容。本领域技术人员应该认识到，本发明涵盖了权利要求书范围内所有可能包括的所有备选方案、改进方案和等效方案。
权利要求
1.一种低寄生电感的IGBT功率模块，包括相互换流的第一开关回路(11)和第二开关回路(12)，其特征是第一开关回路(11)包括上桥臂IGBT芯片(2)、下桥臂反并二极管芯片(3)，第二开关回路(12)包括下桥臂IGBT芯片(7)、上桥臂反并二极管芯片(8);下桥臂反并二极管芯片(3)压接在上桥臂IGBT芯片(2)表面，下桥臂反并二极管芯片(3)的阴极与上桥臂IGBT芯片(2)的发射极直接相连，上桥臂IGBT芯片(2)的表面通过第一焊线(4) 引出第一开关回路的桥臂中心，下桥臂反并二极管芯片(3)的阳极通过第二焊线(5)引出接地端，上桥臂IGBT芯片(2)压接在第一基板(I)上；下桥臂IGBT芯片(7)与上桥臂反并二极管芯片(8)分别置于相邻放置的第二基板(6)和第三基板(9)上，第二基板(6)作为第二开关回路的桥臂中心，第三基板(9)连接上桥臂反并二极管芯片(8)的阴极，下桥臂 IGBT芯片(7)的发射极通过第三焊线(10)引出接地端，上桥臂反并二极管芯片(8)通过第四焊线(13)连接第二基板(6)。
2.根据权利要求1所述的一种低寄生电感的IGBT功率模块，其特征是所述IGBT功率模块包括一组或多组第一开关回路和第二开关回路。
3.根据权利要求1所述的一种低寄生电感的IGBT功率模块，其特征是第一焊线(4)、 第二焊线(5)、第三焊线(10)、第四焊线(13)均为锡焊丝。
4.根据权利要求1所述的一种低寄生电感的IGBT功率模块，其特征是第一基板(I)、 第二基板出)、第三基板(9)均为铜制基板。
全文摘要
本发明提供一种低寄生电感的IGBT功率模块，包括上桥臂IGBT芯片、下桥臂IGBT芯片、上桥臂反并二极管芯片、下桥臂反并二极管芯片，下桥臂反并二极管芯片压接在上桥臂IGBT芯片表面，下桥臂反并二极管芯片的阴极与上桥臂IGBT芯片的发射极直接相连；下桥臂IGBT芯片与上桥臂反并二极管芯片分别置于相邻放置的基板上。本发明采用任意类型的IGBT芯片与任意类型的反并二极管的组合。一方面，本发明采用反向压接的办法，最大限度的将回路中的电感降到最低，使得应用中的开关回路避免出现过大的振荡和尖峰，另一方面，本发明减小了模块中芯片的占用面积，从而达到降低模块尺寸的目的，为实际应用带来便利。
文档编号H01L25/07GK103022022SQ20121056953
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月25日 优先权日2012年12月25日
发明者盛况, 陈思哲, 汪涛, 郭清, 谢刚 申请人:浙江大学