一種IGBT模塊的覆銅陶瓷基板結(jié)構(gòu)，所述的覆銅陶瓷基板的正面覆銅層包括流過主電流的銅箔（120、121、122）以及輔助控制極的銅箔（101、102，110、111）。所述的輔助控制極銅箔包括：輔助柵極控制銅箔（102、111）和輔助發(fā)射極控制銅箔（101、110）。IGBT的柵極控制端子（103）通過綁定線連接到IGBT的輔助柵極控制銅箔（102），并通過綁定線進(jìn)一步連接到IGBT芯片的柵極焊盤（109）。IGBT的發(fā)射極控制端子（104）通過綁定線連接到IGBT的輔助發(fā)射極控制銅箔（101），并通過綁定線連接到與IGBT的發(fā)射極相連的主電流銅箔（120）。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種IGBT功率半導(dǎo)體模塊的封裝結(jié)構(gòu)。
技術(shù)介紹
隨著新能源的發(fā)展，中大功率的IGBT功率半導(dǎo)體模塊在工業(yè)控制、交通運(yùn)輸、太陽能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電和電動(dòng)汽車等新能源領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。縱觀目前常用的中大功率IGBT功率半導(dǎo)體模塊，功率半導(dǎo)體模塊的內(nèi)部均采用兩個(gè)以上的多芯片并聯(lián)結(jié)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)大的通流能力。覆銅陶瓷基板(DBC)是IGBT模塊實(shí)現(xiàn)大的通流能力的基本單元，由于在大功率IGBT模塊中，需要多個(gè)IGBT芯片并聯(lián)以提高額定電流，因此作為芯片的承載體的DBC也需要并聯(lián)。目前電力電子行業(yè)中有一種常用的3塊DBC并聯(lián)的IGBT模塊，3塊DBC并排通過 綁定線依次相連。每塊DBC均為3層結(jié)構(gòu)中間一層為陶瓷，起電氣絕緣和散熱的作用，DBC的正背兩面均為覆銅層。其背面一般為整塊覆銅，不參加導(dǎo)電，起散熱作用。而正面覆銅層則帶有刻蝕的圖形結(jié)構(gòu)，主要用于粘接芯片，承載發(fā)射極與集電極電流。同時(shí)正面覆銅層一些窄帶狀銅箔也提供控制電路的連接。然而目前常用的二合一封裝的IGBT模塊中，如圖I所示。由于多只并聯(lián)的IGBT芯片的發(fā)射極采用共用一條綁定線，因此普遍存在控制信號(hào)的柵極和發(fā)射極環(huán)路面積過大，寄生參數(shù)大，而且并聯(lián)芯片均流能力差的問題。常用的六合一封裝的IGBT模塊也存在同樣問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是克服目前廣泛使用的六合一封裝和二合一封裝的IGBT模塊存在動(dòng)態(tài)不均流的缺點(diǎn)，提出一種新的覆銅陶瓷基板(DBC)結(jié)構(gòu)。本專利技術(shù)基板的上下兩側(cè)各使用了兩條平行輔助銅箔，IGBT模塊的發(fā)射極連接端和柵極連接端分別連接到相應(yīng)的輔助銅箔。本專利技術(shù)使得整個(gè)IGBT的柵極和發(fā)射極回路的面積大大減小，整個(gè)回路的電感大大降低，且各并聯(lián)芯片的電感的不平衡度減小。所述的覆銅陶瓷基板(DBC)由3層結(jié)構(gòu)組成，中間一層為陶瓷層，起電氣絕緣和散熱的作用，正面和背面均為覆銅層。所述的覆銅陶瓷基板的背面一般為整塊覆銅，不參加導(dǎo)電，僅起散熱作用。覆銅陶瓷基板的正面的覆銅層帶有刻蝕的圖形結(jié)構(gòu)，主要用于粘接芯片，承載發(fā)射極與集電極電流。同時(shí)正面的覆銅層還有窄帶狀的輔助控制極銅箔，此窄帶狀輔助控制極銅箔用于與控制端子的連接。所述的DBC正面的覆銅層有流過主電流的銅箔和輔助控制極的銅箔。所述的流過主電流的銅箔包括與上管IGBT芯片的集電極相連的上管集電極銅箔、與上管IGBT芯片發(fā)射極相連的銅箔，以及與下管IGBT芯片的發(fā)射極相連的銅箔。所述的輔助控制極的銅箔包括上管IGBT芯片的輔助柵極控制銅箔、上管IGBT芯片的輔助發(fā)射極控制銅箔、下管IGBT芯片的輔助柵極控制銅箔，以及下管IGBT芯片的輔助發(fā)射極控制銅箔。上管IGBT芯片的柵極控制端子通過綁定線連接到上管IGBT芯片的輔助柵極控制銅箔，并通過綁定線進(jìn)一步連接到IGBT芯片的柵極焊盤。上管IGBT芯片的發(fā)射極控制端子通過綁定線連接到上管IGBT芯片的輔助發(fā)射極控制銅箔，并通過綁定線連接到與上管IGBT的發(fā)射極端相連的流過主電流的上管發(fā)射極銅箔。下管IGBT芯片的柵極控制端子通過綁定線連接到下管IGBT的輔助柵極控制銅箔，并通過綁定線進(jìn)一步連接到IGBT芯片的柵極焊盤。下管IGBT的發(fā)射極控制端子通過綁定線連接到下管IGBT的輔助發(fā)射極控制銅箔，并通過綁定線連接到與下管IGBT的發(fā)射極端相連的流過主電流的下管發(fā)射極銅箔。本專利技術(shù)的DBC結(jié)構(gòu)，由于增加了輔助發(fā)射極控制銅箔可以使上管和下管所有并聯(lián)的IGBT芯片的柵極和發(fā)射極的控制回路面積均很小，控制回路電感小，并具有優(yōu)良的動(dòng)態(tài)均流能力。附圖說明圖I為常規(guī)二合一 IGBT模塊的內(nèi)部布局結(jié)構(gòu)； 圖2為本專利技術(shù)DBC的俯視圖；圖3為本專利技術(shù)實(shí)施例一柵極端子位于芯片中心的IGBT模塊內(nèi)部布局結(jié)構(gòu)圖；圖4為本專利技術(shù)實(shí)施例一柵極端子位于芯片邊緣中間的IGBT模塊內(nèi)部布局結(jié)構(gòu)圖；圖5為本專利技術(shù)實(shí)施例一柵極端子位于芯片邊角的IGBT模塊內(nèi)部布局結(jié)構(gòu)圖；圖6為本專利技術(shù)實(shí)施例二 IGBT模塊的內(nèi)部布局結(jié)構(gòu)圖。具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式進(jìn)一步說明本專利技術(shù)。圖2所示為本專利技術(shù)覆銅陶瓷基板(DBC)的俯視圖。本專利技術(shù)所述的覆銅陶瓷基板(DBC)由三層結(jié)構(gòu)組成中間一層為陶瓷層112，起電氣絕緣和散熱的作用。DBC的正面和背面均為覆銅層。DBC的背面一般為整塊覆銅，不參加導(dǎo)電，僅起散熱作用。正面的覆銅層帶有刻蝕的圖形結(jié)構(gòu)，主要用于粘接芯片，承載發(fā)射極與集電極電流。同時(shí)正面的覆銅層還有窄帶狀輔助控制極銅箔，此窄帶狀輔助控制極銅箔用于控制電路的連接。本專利技術(shù)所述的DBC的正面覆銅層包括流過主電流的銅箔120、121、122和輔助控制極銅箔101、102、110、111。所述的流過主電流的銅箔包括與上管IGBT芯片113集電極相連的上管集電極銅箔122、與上管IGBT芯片發(fā)射極相連的上管發(fā)射極銅箔121，以及與下管IGBT芯片114的發(fā)射極相連的下管發(fā)射極銅箔120。所述的輔助控制極的銅箔包括上管IGBT芯片的輔助柵極控制銅箔111、上管IGBT芯片的輔助發(fā)射極控制銅箔110、下管IGBT芯片的輔助柵極控制銅箔102，以及下管IGBT芯片的輔助發(fā)射極控制銅箔101。所述的上管IGBT芯片的柵極控制端子116通過綁定線連接到上管IGBT芯片的輔助柵極控制銅箔111，并通過綁定線進(jìn)一步連接到IGBT芯片的柵極焊盤117。上管IGBT芯片的發(fā)射極控制端子115通過綁定線連接到上管IGBT芯片的輔助發(fā)射極控制銅箔110，并通過綁定線連接到與上管IGBT芯片的發(fā)射極端相連的流過主電流的上管發(fā)射極銅箔121。下管IGBT芯片的柵極控制端子103通過綁定線連接到下管IGBT芯片的輔助柵極控制銅箔102，并通過綁定線進(jìn)一步連接到IGBT芯片的柵極焊盤109。下管IGBT芯片的發(fā)射極控制端子104通過綁定線連接到下管IGBT芯片的輔助發(fā)射極控制銅箔101，并通過綁定線連接到與下管IGBT芯片的發(fā)射極端相連的流過主電流的下管發(fā)射極銅箔120。本專利技術(shù)實(shí)施例種二合一的IGBT模塊內(nèi)部封裝布局結(jié)構(gòu)如圖3、圖4和圖5所示。其中圖3所示為IGBT芯片的柵極109在中心位置，圖4所示為IGBT芯片柵極209位于邊緣中間位置，圖5所示為IGBT芯片柵極309位于邊角位置。圖3、圖4和圖5中的其它布局結(jié)構(gòu)相同。圖3所示的二合一 IGBT模塊包括控制極端子，三塊DBC1、2、3，直流正母線端子130，直流負(fù)母線端子131，交流輸出端子132，以及溫度檢測(cè)端子134。所述的控制極端子包括柵極控制端子103、116和發(fā)射極控制端子104、115。本專利技術(shù)所述的覆銅陶瓷基板(DBC) I由三層結(jié)構(gòu)組成中間一層為陶瓷層112，起電氣絕緣和散熱的作用。DBC的正面和背面均為覆銅層。DBC的背面一般為整塊覆銅，不參 加導(dǎo)電，僅起散熱作用。正面的覆銅層帶有刻蝕的圖形結(jié)構(gòu)，主要用于粘接芯片，承載發(fā)射極與集電極電流。同時(shí)正面的覆銅層還有一些窄帶狀輔助控制極銅箔，此窄帶狀輔助控制極銅箔用于控制電路的連接。本專利技術(shù)所述的DBC的正面覆銅層包括流過主電流的銅箔120、121、122和輔助控制極銅箔101、102、110、111。所述的流過主電流的銅箔包括與上管IGBT芯片113集電極相連的上管集電極銅箔122、與上管IGBT芯片發(fā)射極相連的上管發(fā)射極銅箔1本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種IGBT模塊的覆銅陶瓷基板結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的覆銅陶瓷基板為三層，中間一層為陶瓷層，正面和背面為覆銅層；所述的背面為整塊覆銅，所述正面的覆銅層帶有刻蝕的圖形結(jié)構(gòu)；所述正面的覆銅層還有窄帶狀的輔助控制極銅箔，所述的窄帶狀的輔助控制極銅箔用于與控制端子的連接。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：鐘玉林，蘇偉，孟金磊，溫旭輝，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中國(guó)科學(xué)院電工研究所，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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