[发明专利]功率模块组装结构

说明书

本发明提出了一种功率模块组装结构，包括封装体、第一布线层、电容以及系统母排导接组。封装体包括第一表面、第二表面、两个开关。两个开关串联连接组成一桥臂且嵌埋于第一表面与第二表面之间。第一布线层设置于封装体的第一表面上。电容与桥臂并联，形成一第一高频回路。系统母排导接组包括正极母排以及负极母排。正极母排以及负极母排，分别自封装体的第一表面扇出，且其在第一表面上的投影与两个开关在第一表面上的投影至少部分重叠。桥臂电连于正极母排与负极母排之间，形成一第二高频回路。

技术领域

本发明涉及一电力电子设备技术领域，尤其涉及一种功率模块组装结构。

背景技术

现代电力电子装置作为电力转换的重要组成部分,广泛应用于电力、电子、电机和能源行业。确保电力电子装置的长期稳定运行和提高电力电子装置的电能转换效率，一直是本领域技术人员的重要追求目标。

功率半导体器件作为现代电力电子设备的核心部件,其性能直接决定了电力电子装置的可靠性和电能转换效率。为了设计更加可靠、安全、高性能的电力电子设备，希望功率半导体器件具备电压应力低，功率损耗低的特性。电力电子设备所使用的功率半导体器件工作于开关状态，而高频率的开关动作会在线路中造成较高的电流变化率di/dt。根据电路原理，变化的电流作用在寄生电感Ls上会产生电压Vs，计算公式如下：

由此可知，在电流变化率不变的情况下，较大的寄生电感会产生较高的电压尖峰，而过高的电压尖峰值会降低器件可靠性，增加器件关断损耗。线路寄生电感降低后，允许器件使用更小的驱动电阻来达到更快的开关速度、降低开关损耗以提升变换器效率。

同时，由于功率回路中不可避免的存在寄生电感，功率器件的高开关频率引起的电压变化速度快，会造成电路中EMI超标。

因此，如何发展一种功率模块组装结构来解决现有技术所面临的问题，并达到降低寄生电感及EMI的目的，实为本领域极需面对的课题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种功率模块组装结构。通过优化各个构成组件布设实现降低寄生电感及EMI的目的，使其装配固定简单可靠，同时减小功率模块的体积以及功率模块的整体功率密度。

本发明的另一目的在于提供一种功率模块组装结构。两个串联开关组成一桥臂嵌埋于一封装体内，通过将系统母排与两个串联开关于封装体表面上的投影部分重叠，形成彼此解耦的第一高频回路与第二高频回路。其中第一高频回路的电流流过封装体表面的第一布线层，而第二高频回路的电流穿过第一布线层，其流过第一布线层水平方向的电流可以忽略。两个高频回路在电流的路径上至少部分解耦，相互影响小。再者，封装体表面的第一布线层可以较薄的厚度实现，配合封装体与系统母排配装，可以降低制造成本、降低整体结构厚度，并进一步改善封装体内绝缘材料层的填充性，提高产品的可靠性。另外，当功率模块组装结构的电容直接设置于封装体外部时，可简化装配结构，具有降低成本、简化工艺、提高产品良率及产品可靠性等优点。

本发明的再一目的在于提供一种功率模块组装结构。通过将系统母排与两个串联开关于封装体表面上的投影部分重叠，使功率模块组装结构中形成的第一高频回路与第二高频回路彼此解耦，且降低第一高频回路与第二高频回路中的寄生电感。系统母排与两个串联开关组成的桥臂的连接工艺实现简单，成本低、可靠性高。系统母排更可为系统端的控制电路提供更好的屏蔽，避免电磁干扰。再者，系统母排于功率模块组装结构的同一侧扇出，与两个串联开关组成的桥臂配合两个散热模块可实现双面散热，降低热阻，进而达到降低成本、提升功率模块的可靠性以及散热能力的目的。