一种低寄生电感的Si-SiC功率集成模块.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115863333A(43)申请公布日2023.03.28(21)申请号202211096361.1H02M7/00(2006.01)(22)申请日2022.09.08H02M7/5387(2007.01)H02M1/00(2007.01)(71)申请人黄山学院地址245041安徽省黄山市屯溪区西海路39号(72)发明人周云艳胡娟鲍婕芦莎孙太明赵年顺汪礼刘梓灿刘永辉(74)专利代理机构苏州国诚专利代理有限公司32293专利代理师韩凤(51)Int.Cl.H01L25/18(2023.01)H01L23/498(2006.01)H01L23/367(2006.01)权利要求书2页说明书8页附图5页(54)发明名称一种低寄生电感的Si-SiC功率集成模块(57)摘要本发明公开了一种低寄生电感的Si‑SiC功率集成模块，其电路结构包括三相逆变电路、制动电路和三相整流电路。具体组成包括硅基IGBT芯片、碳化硅SBD芯片、硅基FRD芯片、硅基整流二极管芯片、覆铜陶瓷基板、焊料层、键合引线、铜垫片、引脚电极等。本发明的三相逆变电路采用三组直流母线引脚电极分别连接上桥臂各相的集电极，保证三相功率换流回路寄生电感较低并且满足三相均衡工作的要求。制动电路中IGBT芯片的栅极放置在靠近覆铜陶瓷基板边缘引线框架位置，并采用局部双层基板结构，即用铜片代替制动电路发射极键合线的方式，减小了制动电路的栅极回路寄生电感和功率换流回路寄生电感。CN115863333ACN115863333A权利要求书1/2页1.一种低寄生电感的Si‑SiC功率集成模块，包括制作在覆铜陶瓷基板(11)上的三相逆变电路(1)、制动电路(2)和三相整流电路(3)，所述三相逆变电路(1)包括六个硅基IGBT芯片和六个碳化硅SBD芯片，一个硅基IGBT芯片和一个碳化硅SBD芯片构成一组，共六组，两组构成一相电路，共三相，分别称为U相、V相和W相，每相中的上下组分别称为上桥臂和下桥臂；制动电路(2)包括一个硅基IGBT芯片和硅基FRD芯片；三相整流电路(3)包括六个硅基整流二极管，两两一组构成三相，每组分成上臂和下臂，三相的上臂三个硅基整流二极管阴极连接在一起构成共阴极组，三相的下臂三个硅基整流二极管阳极连接在一起构成共阳极组；其特征在于，覆铜陶瓷基板(11)表面刻蚀有若干铜基板作为布线层，其中一部分铜基板上焊接有引脚电极作为引线框架；所述三相逆变电路(1)中，U、V、W每相都有专门的直流母线引脚电极，上桥臂焊接在同一个铜基板上，引出三组引脚电极，外接直流电压源的正极，下桥臂焊接在三个不同的铜基板上，各相通过键合线分别连到三个不同的引线框架铜基板上，分别引出三组引脚电极，外接直流电压源的负极；所述制动电路(2)中的硅基FRD芯片的阴极焊接在三相逆变电路(1)上桥臂所在的铜基板上，靠近U相上桥臂芯片，并且与U相上桥臂共用同一个引脚电极外接直流电压源的正极；制动电路(2)中的硅基IGBT芯片的集电极焊接在另一个铜基板上，该铜基板与硅基FRD芯片的阳极通过键合线相连并且引出制动电路(2)输出引脚电极；制动电路(2)中的硅基IGBT芯片的发射极旁设有一个外接直流电压源负极的引线框架铜基板(9)，硅基IGBT芯片的发射极与该外接直流电压源负极的引线框架铜基板(9)之间采用一个铜片(10)连接。2.根据权利要求1所述的低寄生电感的Si‑SiC功率集成模块，其特征在于：所述覆铜陶瓷基板(11)上从左到右依次排布三相逆变电路(1)、制动电路(2)和三相整流电路(3)。3.根据权利要求2所述的低寄生电感的Si‑SiC功率集成模块，其特征在于：所述三相逆变电路(1)中U、V、W三相上桥臂的三个硅基IGBT芯片的集电极和三个碳化硅基SBD芯片的阴极焊接在同一个铜基板上，三组芯片从左到右并排排列，布局一致，其中三个硅基IGBT芯片位于靠近覆铜陶瓷基板(11)上边缘一侧，且IGBT芯片的栅极朝外，三个碳化硅基SBD芯片对应在三个硅基IGBT芯片下方等间距处，在三个碳化硅基SBD芯片右侧铜基板上分别引出三组引脚电极，作为U、V、W三相的直流电压源正极引脚，引脚电极一组两个；上桥臂三个IGBT芯片的发射极和三个碳化硅基SBD芯片的阳极通过键合线相连，并且碳化硅SBD芯片的阳极通过键合线连接到下桥臂的铜基板上。4.根据权利要求3所述的低寄生电感的Si‑SiC功率集成模块，其特征在于：三相逆变电路(1)下桥臂的三个硅基IGBT芯片和三个碳化硅基SBD芯片两两一组，分别位于上桥臂本相芯片的下方，三组芯片也是从左到右并排排列，布局一致，其中三个硅基IGBT芯片位于靠近覆铜陶瓷基板(11)下边缘一侧，且硅基IGBT芯片的栅极朝外，三个碳化硅基SBD芯片对应在三个