具有带集成信号板的升高的功率平面的功率模块及实现该模块的方法技术

本发明专利技术涉及一种功率模块，该功率模块包括至少一个导电功率衬底；以及多个功率器件，该多个功率器件布置在该至少一个导电功率衬底上并连接到该至少一个导电功率衬底。该功率模块还包括电连接到该多个功率器件的至少一个升高的信号元件和/或电连接到该至少一个导电功率衬底并且电连接到该多个功率器件的至少一个升高的功率平面。一个升高的功率平面。一个升高的功率平面。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有带集成信号板的升高的功率平面的功率模块及实现该模块的方法

技术介绍

[0001]如本领域技术人员将理解的，已知各种形式的功率模块。功率模块为功率部件(通常为功率半导体器件)提供物理封装。这些功率半导体通常被钎焊或烧结在功率电子衬底上。功率模块通常承载功率半导体，提供电接触和热接触，并且包括电绝缘。
[0002]当前的电气化趋势对功率模块提出了越来越高的要求，这些功率模块包括功率半导体器件、功率电子器件和/或与功率模块相关联的类似物。例如，提高效率，改进操作，以及增加功率密度。这些需求从系统级向下延伸到部件级。然而，用于实现功率模块内的部件的面积是有限的，这相应地限制了效率的提高、操作的改进以及功率密度的增加。
[0003]因此，需要一种被配置为具有改进的效率、改进的操作、更高的功率密度等的功率模块。

技术实现思路

[0004]一个一般方面包括一种功率模块，该功率模块可包括：至少一个导电功率衬底；多个功率器件，该多个功率器件布置在该至少一个导电功率衬底上并连接到该至少一个导电功率衬底；并且该功率模块可以包括以下至少一者：至少一个升高的信号元件，该至少一个升高的信号元件电连接到该多个功率器件并且布置在该至少一个导电功率衬底上方；以及至少一个升高的功率平面，该至少一个升高的功率平面电连接到该至少一个导电功率衬底，电连接到该多个功率器件，并且布置成与该至少一个导电功率衬底竖直偏移。
[0005]一个一般方面包括一种配置功率模块的方法，该方法可包括：提供至少一个导电功率衬底；将多个功率器件布置在该至少一个导电功率衬底上并将该多个功率器件连接到该至少一个导电功率衬底；以及将至少一个升高的功率平面电连接到该至少一个导电功率衬底，并且将该至少一个升高的功率平面电连接到该多个功率器件，其中该至少一个升高的功率平面被布置为与该至少一个导电功率衬底竖直偏移。
[0006]一个一般方面包括一种功率模块，该功率模块可包括：至少一个导电功率衬底；多个功率器件，该多个功率器件布置在该至少一个导电功率衬底上并连接到该至少一个导电功率衬底；至少一个升高的信号元件，该至少一个升高的信号元件电连接到该多个功率器件；以及至少一个升高的功率平面，该至少一个升高的功率平面电连接到该至少一个导电功率衬底并且电连接到该多个功率器件，其中该至少一个升高的功率平面被布置为与该至少一个导电功率衬底竖直偏移；并且其中该至少一个升高的信号元件被布置为与该至少一个升高的功率平面竖直偏移。
[0007]一个一般方面包括一种功率模块，该功率模块可包括：至少一个导电功率衬底；多个功率器件，该多个功率器件布置在该至少一个导电功率衬底上并连接到该至少一个导电功率衬底；以及至少一个升高的功率平面，该至少一个升高的功率平面电连接到该至少一个导电功率衬底，电连接到该多个功率器件，并且布置成与该至少一个导电功率衬底竖直偏移。
[0008]通过考虑下面的具体实施方式、附图和权利要求，本公开的附加特征、优点和方面可以被阐述或变得明显。此外，应当理解，本公开的上述
技术实现思路
和下面的具体实施方式都是示例性的，并且旨在提供进一步的解释而不限制所要求保护的本公开的范围。
附图说明
[0009]包括附图以提供对本公开的进一步理解并且并入本说明书并构成本说明书的一部分的附图示出了本公开的各方面，并且与具体实施方式一起用于解释本公开的原理。除了基本理解本公开及其可能实施的各种方式所必需的之外，并未尝试更详细地示出本公开的结构细节。在附图中：
[0010]图1A示意性地示出了根据本公开的各方面的功率模块的基于半桥的拓扑。
[0011]图1B示出了图1A的功率模块内部的DC链路电容器和开关位置之间的电流回路。
[0012]图2示出了根据本公开的各方面的各种互连件和相关联的阻抗。
[0013]图3示出了根据本公开的各方面的开关位置的各种互连件和相关联的阻抗。
[0014]图4示出了根据本公开的一个方面的功率模块的顶部示意图。
[0015]图5示出了根据本公开的各方面的并联配置中的多个单相模块。
[0016]图6A示出根据本公开的各方面的第一功率模块配置。
[0017]图6B示出根据本公开的各方面的第二功率模块配置。
[0018]图7示出了根据本公开的各方面的全桥配置中的多个功率模块。
[0019]图8示出了根据本公开的各方面的三相配置中的多个功率模块。
[0020]图9示出了根据本公开的各方面的具有全桥配置的单个功率模块。
[0021]图10示出了根据本公开的各方面的功率模块的局部透视内部视图。
[0022]图11示出了图10的功率模块的局部透视内部视图。
[0023]图12示出了图11的功率模块的局部侧视图。
[0024]图13示出了图12的功率模块的局部侧视图。
[0025]图14示出了图12的功率模块的局部侧视图。
[0026]图15示出了图12的功率模块的局部侧视图。
[0027]图16示出了图10的功率模块的局部内部视图。
[0028]图17示出了图10的功率模块的局部内部视图。
[0029]图18示出了图10的功率模块的局部内部视图。
[0030]图19示出了根据本公开的各方面的功率模块的局部内部视图。
[0031]图20示出了流过图10的功率模块的电流。
[0032]图21示出了流过图10的功率模块的电流。
[0033]图22示出了实现根据本公开的功率模块的过程。
具体实施方式
[0034]参考在附图中描述和/或说明并且在以下描述中详述的非限制性方面和示例，更全面地解释本公开的各方面及其各种特征和有利细节。应当注意，附图中示出的特征不一定按比例绘制，并且如本领域技术人员将认识到的，一个方面的特征可以与其他方面一起使用，即使在本文中没有明确说明。可省略对众所周知的部件和处理技术的描述，以便不会
不必要地模糊本公开的各方面。本文所使用的示例仅是为了便于理解本公开的实施方式，并进一步使本领域的技术人员能够实施本公开的各方面。因此，本文中的示例和方面不应被解释为限制本公开的范围，本公开的范围仅由所附权利要求书和适用法律限定。此外，需要注意的是，类似的附图标记在整个附图的几个视图中代表类似的部件。
[0035]本公开涉及一种具有升高的功率平面的功率模块。本公开还涉及一种实现具有升高的功率平面的功率模块的方法。本公开还涉及一种具有升高的信号板的功率模块。本公开还涉及一种实现具有升高的信号板的功率模块的方法。本公开还涉及一种具有功率平面和升高的信号板的功率模块。本公开还涉及一种实现具有升高的功率平面和升高的信号板的功率模块的方法。本公开还涉及一种具有带集成信号板的升高的功率平面的功率模块。本公开还涉及一种实现具有带集成信号板的升高的功率平面的功率模块的方法。
[0036]所公开的功率模块可以被配置为以比标准封装方法显著更低的回路电感在大型器件阵列之间均匀地分配电流。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种功率模块，包括：至少一个导电功率衬底；多个功率器件，所述多个功率器件布置在所述至少一个导电功率衬底上并连接到所述至少一个导电功率衬底；并且所述功率模块还包括以下至少一者：至少一个升高的信号元件，所述至少一个升高的信号元件电连接到所述多个功率器件并且布置在所述至少一个导电功率衬底上方；以及至少一个升高的功率平面，所述至少一个升高的功率平面电连接到所述至少一个导电功率衬底，电连接到所述多个功率器件，并且布置成与所述至少一个导电功率衬底竖直偏移。2.根据权利要求1所述的功率模块，其中：所述功率模块包括所述至少一个升高的信号元件；并且所述至少一个升高的信号元件包括第一升高的信号元件和第二升高的信号元件。3.根据权利要求1所述的功率模块，其中：所述功率模块包括所述至少一个升高的功率平面；并且所述至少一个升高的功率平面包括第一升高的功率平面、第二升高的功率平面和第三升高的功率平面。4.根据权利要求1所述的功率模块，其中：所述功率模块包括所述至少一个升高的信号元件；并且所述至少一个升高的信号元件包括以下中的一者：印刷电路板(PCB)或绝缘金属衬底(IMS)。5.根据权利要求4所述的功率模块，其中：所述至少一个升高的信号元件包括具有被配置为高电流导体的金属层的所述绝缘金属衬底(IMS)。6.根据权利要求1所述的功率模块，其中：所述功率模块包括所述至少一个升高的功率平面；并且所述功率器件包括将所述功率器件连接到所述至少一个升高的功率平面的功率连接件。7.根据权利要求1所述的功率模块，其中：所述功率模块包括所述至少一个升高的信号元件和所述至少一个升高的功率平面；并且所述至少一个升高的信号元件被布置为以下中的一者：与所述至少一个升高的功率平面竖直偏移并且与所述至少一个升高的功率平面分离，与所述至少一个升高的功率平面竖直偏移并且布置在所述至少一个升高的功率平面上，以及与所述至少一个升高的功率平面竖直偏移并且直接布置在所述至少一个升高的功率平面上。8.根据权利要求1所述的功率模块，还包括：所述至少一个升高的功率平面；并且所述至少一个升高的功率平面包括多个第一窗口。9.根据权利要求8所述的功率模块，其中：
所述多个第一窗口被配置为允许功率连接件从所述功率器件竖直延伸到所述至少一个升高的功率平面。10.根据权利要求1所述的功率模块，其中所述功率器件以图案布置在所述至少一个导电功率衬底上。11.根据权利要求1所述的功率模块，还包括：所述至少一个升高的信号元件；并且所述至少一个升高的信号元件包括多个第二窗口。12.根据权利要求11所述的功率模块，其中：所述多个第二窗口被配置为允许信号连接件从所述功率器件竖直延伸到所述至少一个升高的信号元件。13.根据权利要求1所述的功率模块，还包括：所述至少一个升高的信号元件；以及一个或多个传感器，其中所述一个或多个传感器被布置在以下一者上：所述至少一个升高的功率平面和所述至少一个导电功率衬底，并且其中所述一个或多个传感器连接到所述至少一个升高的信号元件。14.一种配置功率模块的方法，包括：提供至少一个导电功率衬底；将多个功率器件布置在所述至少一个导电功率衬底上并将所述多个功率器件连接到所述至少一个导电功率衬底；以及将至少一个升高的功率平面电连接到所述至少一个导电功率衬底并且将所述至少一个升高的功率平面电连接到所述多个功率器件，其中所述至少一个升高的功率平面被布置为与所述至少一个导电功率衬底竖直偏移。15.根据权利要求14所述的配置功率模块的方法，还包括：将至少一个升高的信号元件电连接到所述多个功率器件；以及将所述至少一个升高的信号元件配置为包括第一升高的信号元件和第二升高的信号元件，其中所述至少一个升高的信号元件被布置为与所述至少一个升高的功率平面竖直偏移。16.根据权利要求14所述的配置功率模块的方法，还包括：将所述至少一个升高的功率平面配置为包括第一升高的功率平面、第二升高的功率平面和第三升高的功率平面。17.根据权利要求14所述的配置功率模块的方法，还包括：将至少一个升高的信号元件电连接到所述多个功率器件；以及使用以下中的一者实现所述至少一个升高的信号元件：印刷电路板(PCB)和/或绝缘金属衬底(IMS)。18.根据权利要求17所述的配置功率模块的方法，还包括：将所述至少一个升高的信号元件实现为具有被配置为高电流导体的金属层的所述绝缘金属衬底(IMS)。
19.根据权利要求14所述的配置功率模块的方法，还包括：将所述功率器件配置为包括将所述功率器件连接到所述至少一个升高的功率平面的功率连接件。20.根据权利要求14所述的配置功率模块的方法，还包括：将至少一个升高的信号元件电连接到所述多个功率器件；以及将所述至少一个升高的信号元件布置为以下中的一者：与所述至少一个升高的功率平面竖直偏移并且与所述至少一个升高的功率平面分离，与所述至少一个升高的功率平面竖直偏移并且布置在所述至少一个升高的功率平面上，以及与所述至少一个升高的功率平面竖直偏移并且直接布置在所述至少一个升高的功率平面上。21.根据权利要求14所述的配置功率模块的方法，还包括：在所述至少一个升高的功率平面中布置多个第一窗口。22.根据权利要求书21所述的配置功率模块的方法，还包括：将所述多个第一窗口配置为允许功率连接件从所述功率器件向上延伸到所述至少一个升高的功率平面。23.根据权利要求14所述的配置功率模块的方法，还包括：在所述至少一个导电功率衬底上以图案配置所述功率器件。24.根据权利要求14所述的配置功率模块的方法，还包括：将至少一个升高的信号元件电连接到所述多个功率器件；以及在所述至少一个升高的信号元件中布置多个第二窗口。25.根据权利要求24所述的配置功率模块的方法，还包括：将所述多个第二窗口配置为允许信号连接件从所述功率器件竖直延伸到所述至少一个升高的信号元件。26.根据权利要求14所述的配置功率模块的方法，还包括：将至少一个升高的信号元件电连接到所述多个功率器件；以及提供一个或多个传感器，其中所述一个或多个传感器布...

【专利技术属性】
技术研发人员：扎克，
申请(专利权)人：沃孚半导体公司，
类型：发明
国别省市：