一种快速功率模块及功率模组制造技术

一种快速功率模块，包括用以为功率模块传导电流的第一功率电极、第二功率电极、输出电极；第一功率电极包括第一功率电极主体、第一功率电极第一连接部、第一功率电极第二连接部，第二功率电极包括第二功率电极主体、第二功率电极第一连接部、第二功率电极第二连接部，第一功率电极主体和第二功率电极主体均为片状且叠层设置，第一功率电极主体和第二功率电极主体之间叠层设有第一绝缘层；第一功率电极第二连接部和第二功率电极第二连接部均为片状且叠层设置，第一功率电极第二连接部与第二功率电极第二连接部之间的叠层间隔被设置为用以容纳外部连接端子的容置空间。可有效简化功率模块结构，降低整个功率模组系统的寄生电感。

A fast power module and power module

【技术实现步骤摘要】
一种快速功率模块及功率模组
本专利技术涉及电力电子领域，具体涉及一种快速功率模块及功率模组。
技术介绍
功率模块是功率电子电力器件如金属氧化物半导体（功率MOS管）、绝缘栅型场效应晶体管（IGBT），快恢复二极管（FRD）按一定的功能组合封装成的电力开关模块，其主要用于电动汽车，风力发电，工业变频等各种场合下的功率转换。电动汽车的电机驱动电路通常包括三组分别具有上下桥臂的功率模块，图1为现有的一种功率模块的电路示意图，其示出的是一组具有上下桥臂的功率模块的电路示意图，其包括：作为上桥臂的绝缘栅型场效应晶体管Z1，以及与其反向并联的快恢复二极管D1，作为下桥臂的绝缘栅型场效应晶体管Z2，以及与其反向并联的快恢复二极管D2，其中绝缘栅型场效应晶体管Z1的集电极连接功率模块的正极p+，其发射极连接缘栅型场效应晶体管Z2的集电极，缘栅型场效应晶体管Z2的发射极连接功率模块的负极p-，绝缘栅型场效应晶体管Z1的发射极和Z2的集电极共同连接功率模块的输出端子。在实际应用中，通常使用三组该功率模块来为电机提供三相交流电；在此仅以一组功率模块的电路示意图来说明其工作原理：当绝缘栅型场效应晶体管Z1接通时，电流依次经功率模块的正极p+、绝缘栅型场效应晶体管Z1的集电极、发射极、功率模块输出端子OUTPUT输出至电机；当绝缘栅型场效应晶体管Z1关断时，由于电机为感性负载，为保证电流流向不变，续流电流需经其它组的功率模块经该功率模块的负极p-、二极管D2、功率模块输出端子OUTPUT输出至电机。在某些实际应用下，功率模块中的电子器件也可以采用功率MOS管，图2是另一种功率MOS管模块的电路示意图，其包括：作为上桥臂的功率MOS管M1、作为下桥臂的功率MOS管M2、其中功率MOS管M1的漏极连接功率模块的正极p+，功率MOS管M1的源极连接功率MOS管M2的漏极，功率MOS管M2的源极连接功率模块的负极p-，功率MOS管M1的源极和功率MOS管M2的漏极共同连接接功率模块的输出端子，其工作原理与采用绝缘栅型场效应晶体管的模块类似，其两者之间的区别主要在于功率MOS管内置反向二极管，因此不需要并联反向二极管。另外，逆导型IGBT与功率MOS有相同的结构和功能，由于内置二极管，不需反向并联二极管，模块设计及结构与功率MOS相似，在此不再赘述。在实际应用中，寄生电感一直以来都是功率电子器件应用中需要克服的主要难题，尤其是在功率MOS管的高频和大功率的应用场合。模块内部的寄生电感会造成关断过程中的过电压，寄生参数会造成功率模块开关过程中的电压尖峰和波形震荡，从而增加了电磁干扰和开关损耗，甚至损坏模块。
技术实现思路
本专利技术为解决现有技术中存在的问题，提出一种快速功率模块，包括用以为功率模块传导电流的第一功率电极、第二功率电极、输出电极；第一功率电极包括第一功率电极主体、第一功率电极第一连接部、第一功率电极第二连接部，第二功率电极包括第二功率电极主体、第二功率电极第一连接部、第二功率电极第二连接部，第一功率电极主体通过第一功率电极第一连接部与功率模块内部相应的导电层连接，第二功率电极主体通过第二功率电极第一连接部与功率模块内部相应的导电层连接，第一功率电极主体和第二功率电极主体均为片状且叠层设置，第一功率电极主体和第二功率电极主体之间叠层设有第一绝缘层；第一功率电极第二连接部和第二功率电极第二连接部均为片状且叠层设置，第一功率电极第二连接部自第一功率电极主体向功率模块外部延伸，第二功率电极第二连接部自第二功率电极主体向功率模块外部延伸，第一功率电极第二连接部与第二功率电极第二连接部之间的叠层间隔被设置为用以容纳外部连接端子的容置空间，外部连接端子分别与相应的第一功率电极第二连接部和第二功率电极第二连接部连接。进一步地，所述第一绝缘层全面覆盖第一功率电极主体和第二功率电极主体相对的叠层面，并延伸至该叠层面的边缘外部。进一步地，第一功率电极第二连接部和第二功率电极第二连接部于第一功率电极主体和第二功率电极主体的叠层端部岔开后向功率模块外部延伸，以在第一功率电极第二连接部和第二功率电极第二连接部之间形成适应外部连接端子厚度的叠层间隔。进一步地，第一功率电极第二连接部设有第一功率电极连接孔，第二功率电极第二连接部设有位置与第一功率电极连接孔相对应的第二功率电极连接孔。进一步地，所述功率模块还包括绝缘基板、以及设置于绝缘基板上的第一桥臂导电层、第二桥臂导电层、输出电极导电层、第一功率电极导电层、第二功率电极导电层、设置于第一桥臂导电层上的第一桥臂功率芯片、设置于第二桥臂导电层上的第二桥臂功率芯片；第一桥臂功率芯片通过第一功率电极导电层与第一功率电极电连接，第一桥臂功率芯片通过输出电极导电层与输出电极电连接；第二桥臂功率芯片通过第二功率电极导电层与第二功率电极电连接，第二桥臂功率芯片通过输出电极导电层与输出电极电连接；第一桥臂导电层和第二桥臂导电层设置于绝缘基板的两侧，第一功率电极导电层和第二功率电极导电层设置于第一桥臂导电层和第二桥臂导电层之间，第一功率电极第一连接部焊接于第一功率电极导电层上，第二功率电极第一连接部焊接于第二功率电极导电层上。本专利技术实施例还提供一种功率模组，包括上述任一技术方案所提供的功率模块以及电容组、第一电容引出电极、第二电容引出电极，第一电容引出电极包括第一电容引出电极主体、第一电容引出电极连接部，第二电容引出电极包括第二电容引出电极主体、第二电容引出电极连接部，第一电容引出电极主体一端与电容组相应的电极电连接，第二电容引出电极主体与电容组相应的电极电连接，第一电容引出电极主体和第二电容引出电极主体均为片状且叠层设置，第一电容引出电极连接部为片状且自第一电容引出电极主体向外延伸，第二电容引出电极连接部为片状且自第二电容引出电极主体向外延伸，第一电容引出电极连接部与第二电容引出电极连接部叠层设置，并且插接于所述容置空间内，第一电容引出电极连接部与第二电容引出电极连接部之间设有第二绝缘层，第一电容引出电极连接部与第一功率电极第二连接部连接，第二电容引出电极连接部与第二功率电极第二连接部连接。进一步地，所述第二绝缘层全面覆盖第一电容引出电极连接部与第二电容引出电极连接部相对的叠层面，并延伸至该叠层面的边缘外部。进一步地，所述第一电容引出电极主体和第二电容引出电极主体之间设有第三绝缘层。进一步地，所述第三绝缘层全面覆盖第一电容引出电极主体和第二电容引出电极主体相对的叠层面，并延伸至该叠层面的边缘外部。进一步地，所述第一电容引出电极连接部设有与第一功率电极连接孔相对应的第一电容引出电极连接孔，第二电容引出电极连接部设有与第二功率电极连接孔相对应的第二电容引出电极连接孔，第一功率电极第二连接部上方设有绝缘垫，第二功率电极第二连接部下方设有螺母，螺栓依次穿过绝缘垫、第一功率电极连接孔、第一电容引出电极连接孔、第二绝缘层、第二电容引出电极连接孔、第二功率电极连接孔与螺母连接，螺栓与第一功率电极第二连接部和第一电容引出电极连接部绝缘。本专利技术提供的一种插接功率模块，包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种快速功率模块，其特征在于：包括用以为功率模块传导电流的第一功率电极、第二功率电极、输出电极；第一功率电极包括第一功率电极主体、第一功率电极第一连接部、第一功率电极第二连接部，第二功率电极包括第二功率电极主体、第二功率电极第一连接部、第二功率电极第二连接部，第一功率电极主体通过第一功率电极第一连接部与功率模块内部相应的导电层连接，第二功率电极主体通过第二功率电极第一连接部与功率模块内部相应的导电层连接，第一功率电极主体和第二功率电极主体均为片状且叠层设置，第一功率电极主体和第二功率电极主体之间叠层设有第一绝缘层；第一功率电极第二连接部和第二功率电极第二连接部均为片状且叠层设置，第一功率电极第二连接部自第一功率电极主体向功率模块外部延伸，第二功率电极第二连接部自第二功率电极主体向功率模块外部延伸，第一功率电极第二连接部与第二功率电极第二连接部之间的叠层间隔被设置为用以容纳外部连接端子的容置空间，外部连接端子分别与相应的第一功率电极第二连接部和第二功率电极第二连接部连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种快速功率模块，其特征在于：包括用以为功率模块传导电流的第一功率电极、第二功率电极、输出电极；第一功率电极包括第一功率电极主体、第一功率电极第一连接部、第一功率电极第二连接部，第二功率电极包括第二功率电极主体、第二功率电极第一连接部、第二功率电极第二连接部，第一功率电极主体通过第一功率电极第一连接部与功率模块内部相应的导电层连接，第二功率电极主体通过第二功率电极第一连接部与功率模块内部相应的导电层连接，第一功率电极主体和第二功率电极主体均为片状且叠层设置，第一功率电极主体和第二功率电极主体之间叠层设有第一绝缘层；第一功率电极第二连接部和第二功率电极第二连接部均为片状且叠层设置，第一功率电极第二连接部自第一功率电极主体向功率模块外部延伸，第二功率电极第二连接部自第二功率电极主体向功率模块外部延伸，第一功率电极第二连接部与第二功率电极第二连接部之间的叠层间隔被设置为用以容纳外部连接端子的容置空间，外部连接端子分别与相应的第一功率电极第二连接部和第二功率电极第二连接部连接。


2.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于：所述第一绝缘层全面覆盖第一功率电极主体和第二功率电极主体相对的叠层面，并延伸至该叠层面的边缘外部。


3.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于：第一功率电极第二连接部和第二功率电极第二连接部于第一功率电极主体和第二功率电极主体的叠层端部岔开后向功率模块外部延伸，以在第一功率电极第二连接部和第二功率电极第二连接部之间形成适应外部连接端子厚度的叠层间隔。


4.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于：第一功率电极第二连接部设有第一功率电极连接孔，第二功率电极第二连接部设有位置与第一功率电极连接孔相对应的第二功率电极连接孔。


5.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于：还包括绝缘基板、以及设置于绝缘基板上的第一桥臂导电层、第二桥臂导电层、输出电极导电层、第一功率电极导电层、第二功率电极导电层、设置于第一桥臂导电层上的第一桥臂功率芯片、设置于第二桥臂导电层上的第二桥臂功率芯片；第一桥臂功率芯片通过第一功率电极导电层与第一功率电极电连接，第一桥臂功率芯片通过输出电极导电层与输出电极电连接；第二桥臂功率芯片通过第二功率电极导电层与第二功率电极电连接，第二桥臂功率芯片通过输出电极导电层与输出电极电连接；...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐文辉，
申请(专利权)人：深圳市奕通功率电子有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44