[发明专利]基于覆铜陶瓷基板布置的功率半导体模块结构

说明书

本发明公开了一种基于覆铜陶瓷基板布置的功率半导体模块结构，本结构中覆铜陶瓷基板分别设有上桥、下桥源极和门极PIN针，覆铜陶瓷基板两侧设有上桥覆铜纹路、中部间隔设于两列下桥覆铜纹路，若干上桥和下桥功率半导体芯片间隔设于上桥覆铜纹路和下桥覆铜纹路，正极母排连接上桥覆铜纹路并且正极母排电流经上桥覆铜纹路分流后汇入三相母排，三相母排连接下桥覆铜纹路并且三相母排经下桥覆铜纹路分流后汇入负极母排，若干上桥功率半导体芯片的源极和门极连接上桥源极和门极PIN针，若干下桥功率半导体芯片的源极门极连接下桥源极和门极PIN针。本结构实现均流特性,确保功率半导体模块开管一致性，提高功率半导体模块使用寿命及性能。

技术领域

本发明涉及功率半导体技术领域，尤其涉及一种基于覆铜陶瓷基板布置的功率半导体模块结构。

背景技术

功率半导体模块是将功率半导体芯片按照一定的功能组合封装成一个整体的电路模块,具有尺寸小、功率密度高等优点,因此在新能源汽车领域有着广泛的应用。随着新能源汽车高功率、长续航的发展，功率半导体模块的应用环境日益严苛，功率半导体模块的均流特性得到广泛关注。

随着新能源汽车的快速发展,Si基和SiC基功率半导体模块得到持续发展。在这些大功率的应用领域,对功率半导体模块的开关频率提出了越来越高的要求。为了获得更高的额定电流和更低的制造成本,这些功率半导体模块通常采用多芯片并联的封装结构。然后,由于覆铜陶瓷基板的电流回路不对称、功率芯片的动静态参数不一致,并联芯片间会出现较大的暂态不平衡电流,给功率半导体模块的安全和稳定带来不小的挑战。

在三相交流电机控制系统中，功率半导体模块的电路图如图1所示，各相回路中并联连接多个功率半导体芯片a1至a6、b1至b6。如图2所示为U相电路图,在图2的电路图中，当上桥功率半导体芯片a1至a6导通,下桥功率半导体芯片b1至b6断开时，电流Ia从正极母排流向三相母排。各功率半导体芯片的源极与门极控制回路信号的电阻值、长度产生的电感、功率半导体芯片之间的电阻和电感等决定了各功率半导体芯片的开管时间。假设功率半导体芯片a1的开关时间早于其他功率半导体芯片，则大电流集中流过功率半导体芯片a1，极端情况下，会导致功率半导体芯片a1的损坏。同时，如图3所示，当下桥功率半导体芯片b1至b6导通，上桥功率半导体芯片a1至a6断开时，电流Ia从三相母排流向负极母排。在这种情况下，如上所述，若最靠近三相母排的功率半导体芯片b3的开管时间早于其他功率半导体芯片时，电流集中流过功率半导体芯片b3，极端情况下，会对功率半导体芯片b3造成破坏。如此，降低了功率半导体模块的使用寿命及性能，严重影响电机的控制性能，并存在一定的安全隐患。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于覆铜陶瓷基板布置的功率半导体模块结构，本结构克服传统功率半导体模块并联芯片间暂态电流不平衡的缺陷，通过调整各功率半导体芯片的开管时间,实现均流特性,确保功率半导体模块的开管一致性，提高功率半导体模块的使用寿命及性能，保证电机的稳定、可靠控制。