[发明专利]功率模块

说明书

本发明提供了一种功率模块，包括：基板，被配置为承载多个IGBT芯片及FWD芯片；以及多个IGBT芯片及FWD芯片，被配置为串联连接，其中所述多个IGBT芯片及FWD芯片封装在基板上。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种功率模块。

背景技术

目前半导体器件的封装形式主要有焊接型和平板压接型两种。平板压接型结构是将器件和双面散热器紧固在一起，散热器既作散热又作电极之用。平板压接型的优点是散热性能好，器件工作安全、可靠，且其失效形式一般为短路，因此适合于串联应用，但应用中散热系统需要特殊绝缘处理。焊接型具有体积小、安装方便、结构简单等优点，但缺点是器件只能单面散热，因此要求底板既要绝缘又要导热性能好，但其失效形式一般为断路，因此不适合串联应用。

基于以上原因，功率模块难以基于现有的焊接型和平板压接型的半导体器件实现进一步的性能改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种功率模块，以解决功率模块难以基于现有的焊接型和平板压接型的半导体器件实现进一步的性能改进的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种功率模块，包括：

基板，被配置为承载多个IGBT芯片及FWD芯片；以及

多个IGBT芯片及FWD芯片，被配置为串联连接，其中所述多个IGBT 芯片及FWD芯片封装在基板上。

通过多个IGBT芯片及FWD芯片封装在基板上，实现了模块内芯片串联，避免了现有技术中采用若干商用IGBT、二极管模块外部串联组成，克服了商用高压模块价格昂贵，应用在中高压变流器，模块成本高的缺陷；

其中所述功率模块由多个芯片串联构成，价格成本优势大，开关速度更块，开关损耗更低；功率模块应用于三电平、五电平、七电平等中高压拓扑，降低了拓扑复杂度，减小了功率模组体积；

可选的，在所述的功率模块中，所述封装包括焊接和/或烧结，作为 IGBT芯片、FWD芯片与绝缘衬底、及基板与绝缘衬底之间的固定方式。

可选的，在所述的功率模块中，还包括：

多个功率子单元布置在基板上，其中每个功率子单元包括一个IGBT 芯片及FWD芯片或多个并联的IGBT芯片及FWD芯片，其中所述多个功率子单元彼此串联连接，以提高功率模块的耐压等级；以及

其中前级功率子单元中IGBT芯片及FWD芯片的发射极区与下一级功率子单元中IGBT芯片及FWD芯片的集电极区相连；其中多个功率子单元封装在基板上。

通过以单独制作功率子模块，然后多个功率子模块统一布置的方式，实现模块化生产安装，调整功率子模块数量可提升功率模块耐压等级，且多个IGBT并联额定电流大。

可选的，在所述的功率模块中，功率子单元的数量为n个，n为自然数且n≥2；

其中每个功率子单元包括p个并联连接的相同的IGBT芯片、以及q 个并联连接的相同的FWD芯片；

p＝I_{total_igbt}/I_{igbt_chip}向上取整，q＝I_{total_FWD}/I_{FWD_chip}向上取整；

其中I_{igbt_chip}为IGBT芯片的额定电流，I_{FWD_chip}为FWD芯片的额定电流，I_{total_igbt}为流过并联的IGBT芯片的总电流，I_{total_FWD}为流过并联的FWD 芯片的总电流；以及