一种高压IGBT半桥模块.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110349943A(43)申请公布日2019.10.18(21)申请号201910581636.2(22)申请日2019.06.30(71)申请人华中科技大学地址430074湖北省武汉市洪山区珞喻路1037号申请人常州瑞华新能源科技有限公司(72)发明人梁琳杨英杰颜辉陈雪筠(74)专利代理机构华中科技大学专利中心42201代理人李智廖盈春(51)Int.Cl.H01L25/16(2006.01)H01L23/367(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图2页(54)发明名称一种高压IGBT半桥模块(57)摘要本发明公开了一种高压IGBT半桥模块，包括铜基板、上桥臂单元、下桥臂单元，所述上桥臂单元和所述下桥臂单元均包括DBC、IGBT单元、二极管单元，用于在实现电力电子开关的同时，采用双绞线驱动结构以避免在高压大功率环境下驱动IGBT芯片时产生振荡现象将驱动极击穿。本发明通过采用双绞线连接IGBT芯片的栅极与发射极形成环路面积较小的驱动回路，大大减小了驱动回路与外界干扰的耦合，避免在高压大功率环境下驱动IGBT芯片时产生振荡现象将驱动极击穿，增强了模块的抗干扰能力。另外，本发明对DBC结构进行了优化，底部铜层呈现蜂窝状，并且增加了DBC顶部铜层中铜片之间的距离以及铜片边缘倒角，从而解决了现有的IGBT半桥模块无法适用于高压大功率环境的问题。CN110349943ACN110349943A权利要求书1/1页1.一种高压IGBT半桥模块，其特征在于，包括铜基板、上桥臂单元、下桥臂单元；所述上桥臂单元和所述下桥臂单元呈中心对称，并通过互连桥连接并焊接在所述铜基板上；所述铜基板用于作为IGBT半桥模块的基底，提供机械支撑，并为所述IGBT半桥模块提供导热路径；所述上桥臂单元和所述下桥臂单元用于在实现电力电子开关的同时，采用双绞线驱动结构以避免在高压大功率环境下驱动IGBT芯片时产生振荡现象将驱动极击穿。2.根据权利要求1所述的IGBT半桥模块，其特征在于，所述上桥臂单元和所述下桥臂单元均包括DBC、IGBT单元、二极管单元；所述DBC分别置于所述上桥臂单元和所述下桥臂单元的底层，并焊接在铜基板上，所述IGBT单元及其反并联的所述二极管单元焊接在所述DBC上；所述DBC用于放置芯片以提供所需的电气连接，并采用分块的铜层设计为所述IGBT半桥模块缓冲散热；所述IGBT单元用于将双绞线作为驱动回路来控制IGBT芯片的开通和关断；二极管单元用于在IGBT芯片开关状态时为反向电流提供续流通路。3.根据权利要求2所述的IGBT半桥模块，其特征在于，所述IGBT单元包括IGBT芯片、双绞线；所述双绞线的两端分别通过键合引线与所述IGBT芯片的栅极与发射极相连形成小面积驱动回路，减小与高频环路之间的耦合。4.根据权利要求2所述的IGBT半桥模块，其特征在于，所述DBC包括从上至下依次连接的顶部铜层、陶瓷层和底部铜层；顶部铜层用于采用尖端平滑的铜层设计为上层芯片提供流通路径；陶瓷层用于承担主要的绝缘耐压以及散热作用；底部铜层用于采用分块化的铜层设计将所述DBC固定在铜基板上，为所述IGBT半桥模块自上而下的热扩散提供路径。5.根据权利要求4所述的IGBT半桥模块，其特征在于，所述顶部铜层由相互独立的铜片组成，不同的铜片承受的电位不同，铜片边缘倒角半径大于等于1mm小于等于5mm，各个铜片之间的间距以及铜层到陶瓷层边缘的留边距离大于等于2mm小于等于5mm。6.根据权利要求4所述的IGBT半桥模块，其特征在于，所述底部铜层由等边六边形均分，构成蜂窝状铜层，用于减小由于热应力或热失配产生的形变。7.根据权利要求2所述的IGBT半桥模块，其特征在于，所述二极管单元采用FRD芯片。8.根据权利要求1所述的IGBT半桥模块，其特征在于，所述IGBT半桥模块应用于封装技术领域。2CN110349943A说明书1/6页一种高压IGBT半桥模块技术领域[0001]本发明属于封装技术领域，更具体地，涉及一种高压IGBT半桥模块。背景技术[0002]随着数十兆瓦功率变换器实现兆伏电机调速，固态变压器实现配电网及输电线路潮流控制等现代电力电子技术的兴起，高压全控器件开始进入人们的视野，绝缘栅双极型晶体管(InsulatedGateBipolarTransistor，IGBT)综合了电力晶体管和电力场效应晶体管的优点，具有良好的开关特性，而高压IGBT模块作为一种高压全控器件作为具有重要的研究价值。[0003]在高压领域，较高的电场强度若超过绝缘介质击穿场强，介质就会发生击穿，产生局部放电的现象甚至损坏整个器件；其次，若各接触面的热匹配系数相差较大，在较大的热应力下产生变形就会形成空洞，空洞里