高功率模块的制作方法

1.本发明涉及一种高功率模块，特别涉及一种能达到低杂散电感及电流密度均匀的高功率模块。


背景技术：

2.为了能够达到大电流输出，高功率模块需要整合多个功率芯片，使其可以应用于各种车辆及其它相关的设备，如电动汽车、摩托车、公共汽车、卡车和充电站等。然而，当应用于功率逆变器时，换向回路的杂散电感在切换期间将引起电压过冲(overshoot)，而其震荡则会产生电磁干扰(emi)及严重的切换损耗，故功率芯片也容易因此而损坏。
3.现有的高功率模块由于电路设计不佳，如功率芯片的位置及电极片的设计，使其杂散电感很难达到低于10nh以下，因此无法有效的应用于各种车辆及其它相关的设备。
4.另外，现有的高功率模块由于电路设计及结构设计不佳，也容易产电流密度不均的问题，进一步影响现有的高功率模块的效能。
5.因此，如何提出一种高功率模块，能够有效改善现有的高功率模块的各种限制已成为一个刻不容缓的问题。


技术实现要素：

6.有鉴于上述现有技术的问题，本发明的其中一目的就是在提供一种高功率模块，以解决现有技术的高功率模块容易产生高杂散电感及电流密度不均的问题。
7.根据本发明的其中一目的，提出一种高功率模块，其包含基板、多个第一功率芯片、多个第二功率芯片、正电极片、负电极片及输出端电极片。基板包含第一金属区、第二金属区及设置在第一金属区及第二金属区之间的第三金属区。该些第一功率芯片设置于第三金属区，并通过多个第一连接件连接至第二金属区。该些第二功率芯片设置于第二金属区，并通过多个第二连接件连接至第三金属区。正电极片呈c形环状，并连接于第一金属区。负电极片呈c形环状，并连接于第二金属区，且负电极片的开口朝向与正电极片的开口朝向相反。输出端电极片连接于第三金属区的一端。输出端电极片连接于第三金属区的一端。
8.以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
9.图1a～图1d为本发明的第一实施例的高功率模块的结构图；
10.图2a～图2b为本发明的第一实施例的高功率模块1与栅极驱动电路整合的结构图；
11.图3为本发明的第一实施例的高功率模块的第一功率芯片的结构图；
12.图4a为本发明的第一实施例的高功率模块的正电极片/负电极片的立体图；
13.图4b为本发明的第一实施例的高功率模块的正电极片/负电极片的剖面图；
14.图5a～图5c为本发明的第一实施例的高功率模块的输出端电极片的立体图；
15.图6a为本发明的第一实施例的高功率模块的侧视图；
16.图6b为本发明的第一实施例的高功率模块的交流相电流路径的示意图；
17.图6c为本发明的第一实施例的高功率模块的直流相电流路径的示意图；
18.图7a～图7b为本发明的第一实施例的高功率模块的模拟结果图；
19.图8a～图8c为本发明的第二实施例的高功率模块的结构图；
20.图9为本发明的第二实施例的高功率模块的正电极片的立体图；
21.图10为本发明的第二实施例的高功率模块的负电极片的立体图；
22.图11a～图11c为本发明的第三实施例的高功率模块的结构图；
23.图12a～图12b为本发明的第三实施例的高功率模块的正电极片的局部放大图。
24.其中，附图标记
25.1、2、3高功率模块
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d漏极
26.10、20、30基板
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g1第一群组
27.101、201、202第一金属区
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g2第二群组
28.1011第一凹槽
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g3第三群组
29.102、202、302第二金属区
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
g4第四群组
30.1021第二凹槽
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o1正电极片的开口朝向
31.103、203、303第三金属区
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o2负电极片的开口朝向
32.1031第三凹槽
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s1、s2间距
33.104、204、304第四金属区
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b相邻第一功率芯片之间距
34.1041第四凹槽
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x正极接脚的宽度
35.105、205、305第五金属区
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j输出端电极片的宽度
36.1051第五凹槽
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f第一功率芯片的宽度、第二功率芯片
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的宽度
37.106-1、206-1、306-1第一上隔离区
ꢀꢀꢀꢀ
l第一功率芯片的长度、第二功率芯片
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的长度
38.106-2、206-2、306-2第一下隔离区
ꢀꢀꢀꢀ
m正电极片13的中央凹槽的宽度
39.107-1、207-1、307-1第二上隔离区
ꢀꢀꢀꢀ
w第一金属区的宽度
40.107-2、207-2、307-2第二下隔离区
ꢀꢀ
pt1正极端子的一端的宽度
41.108栅极驱动电路
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pt2正极端子的另一端的宽度
42.11-1～11-6、21-1～21-6、31-1～31-6第 ut1正极端子的宽度一功率芯片
43.12-1～12-6、22-1～22-6、32-1～32-6第 un1正极接脚的宽度二功率芯片
44.13、23、33正电极片
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
p正电极片的宽度
45.131、231、331正极端子
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pt3负极端子的一端的宽度
46.1311、2311、3311锁孔
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pt4负极端子的另一端的宽度
47.132、232、332连接部
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ut2负极端子的宽度
48.133-1～133-6、 233-1～233-6、
ꢀꢀ
un2负极接脚的宽度
49.333-1～333-6正极接脚
50.14、24、34负电极片
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
p’负电极片的宽度
51.141、241、341负极端子
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
y输出端端子的宽度
52.1411、2411、3411锁孔
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
ku输出端端子的宽度
53.142、242、342连接部
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
kd输出端接脚的宽度
54.143-1～143-6、243-1～243-6、r1～r6、r1’～r6’、z1a～z6a、z1b～z6b、
55.343-1～343-6正极接脚
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
z1～z6、z1’～z6’有效通道宽度
56.15、15’、25、35输出端电极片
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
dm1～dm6孔洞的直径
57.151’输出端端子
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pa正电极片的中心轴
58.1511、1511’、2511、3511锁孔
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
na负电极片的中心轴
59.152’连接部
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sa高功率模块的对称轴
60.153’输出端接脚
61.c1第一连接件
62.c2第二连接件
63.g栅极
64.s源极
具体实施方式
65.以下将参照相关附图，说明依本发明的高功率模块的实施例，为了清楚与方便附图说明之故，附图中的各部件在尺寸与比例上可能会被夸大或缩小地呈现。在以下描述及/或权利要求范围中，当提及元件「连接」或「耦合」至另一元件时，其可直接连接或耦合至该另一元件或可存在介入元件；而当提及元件「直接连接」或「直接耦合」至另一元件时，不存在介入元件，用于描述元件或层之间的关系的其他字词应以相同方式解释。为使便于理解，下述实施例中的相同元件是以相同的符号标示来说明。
66.请参阅图1a～图1d，其为本发明的第一实施例的高功率模块1的结构图。如图1a所示，高功率模块1包含基板10、6个第一功率芯片11-1、11-2、11-3、 11-4、11-5、11-6、6个第二功率芯片12-1、12-2、12-3、12-4、12-5、12-6、正电极片13、负电极片14及输出端电极片15。
67.基板10包含第一金属区101、第二金属区102、第三金属区103、第四金属区104、第五金属区105、第一上隔离区106-1、第一下隔离区106-2、第二上隔离区107-1及第二下隔离区107-2。第一金属区101、第二金属区102及第三金属区103为矩形区块。第三金属区103设置在第一金属区101与第二金属区102之间。第四金属区104设置于第一金属区101及第三金属区103之间，并连接于该些第一功率芯片11-1、11-2、11-3、11-4、11-5、11-6的栅极；第一上隔离区106-1及第一下隔离区106-2则分别设置于第四金属区104的二侧，以将第四金属区104与第一金属区101及第三金属区103隔离。第五金属区 105设置于第二金属区102及第三金属区103之间，并连接于该些第二功率芯片12-1、12-2、12-3、12-4、12-5、12-6的栅极；第二上隔离区107-1及第二下隔离区107-2则分别设置于第五金属区105的二侧，以将第五金属区105与第三金属区103及第二金属区102隔离。
68.第四金属区104及第五金属区105连接至一外部栅极驱动电路(未绘于图中)。因此，该些第一功率芯片11-1、11-2、11-3、11-4、11-5、11-6的栅极能通过第四金属区104连接
至外部栅极驱动电路，而该些第二功率芯片12-1、 12-2、12-3、12-4、12-5、12-6的栅极也能通过第五金属区105连接至外部栅极驱动电路。
69.请参阅图2a及图2b，其为本发明的第一实施例的高功率模块1与栅极驱动电路108整合的结构图。如图2a所示，第一金属区101包含第一凹槽1011，第二金属区102包含第二凹槽1021，第三金属区103包含第三凹槽1031，第四金属区104包含第四凹槽1041，而第五金属区105包含第五凹槽1051。因此，如第2b图所示，栅极驱动电路108则可以设置于由第一凹槽1011、第二凹槽1021、第三凹槽1031、第四凹槽1041及第五凹槽1051连接所形成的空间内，并通过封装技术固定栅极驱动电路108及其走线，使栅极驱动电路108 可以稳定地固定在基板10上。通过上述的结构，使高功率模块1不需要连接至外部栅极驱动电路，故高功率模块1的体积可以大幅缩小，使其应用上更为广泛。在另一实施例中，基板10可包含一凹槽，而栅极驱动电路108则可设置于凹槽内，使栅极驱动电路108被基板10及第一金属区101～第五金属区105 包覆。
70.如图1a所示，该些第一功率芯片11-1、11-2、11-3、11-4、11-5、11-6 设置于第三金属区103，并通过第一连接件c1连接至第一金属区101。因此，第一连接件c1横跨第一金属区101与第三金属区103，且跨越第四金属区104，并桥接第一功率芯片11-1、11-2、11-3、11-4、11-5、11-6与第一金属区101，使该些第一功率芯片11-1、11-2、11-3、11-4、11-5、11-6能呈直线排列以形成一阵列。在本实施例中，第一功率芯片11-1的栅极g(图3)通过走线连接第四金属区104，再连接至外部栅极驱动电路。同理，该些第一功率芯片11-2、 11-3、11-4、11-5、11-6也具有上述的结构。
71.请参阅图3，其为第一功率芯片11-1的结构图，并请同时参阅图1a。如图所示，第一功率芯片11-1的源极s设置于其下表面，并与第三金属区103 连接，而第一功率芯片11-1的漏极d设置于其上表面，并与第一连接件c1 连接；该些第一功率芯片11-2、11-3、11-4、11-5、11-6也具有上述的结构。同理，由于该些第一功率芯片11-1、11-2、11-3、11-4、11-5、11-6的源极s 与第三金属区103连接，而该些第一功率芯片11-1、11-2、11-3、11-4、11-5、 11-6的漏极d设置于其上表面，各第一连接件c1的一端连接各漏极d，并通过第一连接件c1连接至第一金属区101，各第一连接件c1的另一端连接第一金属区101，故该些第一功率芯片11-1、11-2、11-3、11-4、11-5、11-6呈现并联的状态。在一实施例中，该些第一功率芯片11-1、11-2、11-3、11-4、11-5、 11-6可通过缎带式接合(ribbon bonding)、金属片接合(clip bonding)、镑线接合(wire bonding)、束状或梁式引线(beam lead)、表面黏着技术(surface mounttechnique，smt)、覆晶(flip-chip)、引线框架(lead frame)、球格阵列(ball gridarray，bga)等等的方式连接于第三金属区103上，而该些第一连接件c1可为磅线、铜片或其它金属片。在本实施例中，该些第一功率芯片11-1、11-2、 11-3、11-4通过镑线或金属片接合的方式连接于第三金属区103上。
72.如图1a所示，该些第二功率芯片12-1、12-2、12-3、12-4、12-5、12-6 设置于第二金属区102，并通过第二连接件c2连接至第三金属区103。因此，第二连接件c2横跨第二金属区102与第三金属区103，且跨越第五金属区105，并桥接第二功率芯片12-1、12-2、12-3、12-4、12-5、12-6与第三金属区103，使该些第二功率芯片12-1、12-2、12-3、12-4、12-5、12-6能呈直线排列以形成另一阵列，与第一功率芯片11-1、11-2、11-3、11-4、11-5、11-6呈现对称。同样的，在本实施例中，第二功率芯片12-1的栅极g通过走线连接至第五金属区105，再连接至
外部栅极驱动电路。同理，该些第二功率芯片12-2、12-3、 12-4、12-5、12-6也具有上述的结构。由于该些第二功率芯片12-1、12-2、12-3、 12-4、12-5、12-6的源极s与第三金属区103连接(该些第二功率芯片12-1、12-2、12-3、12-4、12-5、12-6的侧示图近似图3)，而该些第二功率芯片12-1、12-2、 12-3、12-4、12-5、12-6的漏极d设置于其上表面，各第二连接件c2的一端连接各漏极d，并通过第二连接件c2连接至第三金属区103，各第二连接件 c2的另一端连接第三金属区103，故该些第二功率芯片12-1、12-2、12-3、12-4、 12-5、12-6呈现并联的状态。由图1a可看出，该些第一功率芯片11-1、11-2、 11-3、11-4、11-5、11-6呈直线排列且形成一阵列，且该些第二功率芯片12-1、 12-2、12-3、12-4、12-5、12-6也呈直线排列且形成另一阵列。因此，该些第一功率芯片11-1、11-2、11-3、11-4、11-5、11-6形成的阵列能够与该些第二功率芯片12-1、12-2、12-3、12-4、12-5、12-6形成的阵列平行。同样的，该些第二功率芯片12-1、12-2、12-3、12-4、12-5、12-6可通过缎带式接合、金属片接合、镑线接合、束状或梁式引线、表面黏着技术、覆晶、引线框架、球格阵列等等的方式连接于第二金属区102上。在本实施例中，该些第二功率芯片12-1、12-2、12-3、12-4通过镑线或金属接合的方式连接于第二金属区102 上。在一实施例中，该些第一功率芯片11-1、11-2、11-3、11-4、11-5、11-6 及该些第二功率芯片12-1、12-2、12-3、12-4、12-5、12-6可为碳化硅功率开关，如wolfspeed公司提供的silicon carbide power mosfet (cpm3-0900-0010a；900v/196a/10mohm)或其它类似或具有更高规格的元件。
73.请参阅图4a及图4b，其为本发明的第一实施例的高功率模块1的正电极片13/负电极片14的立体图及剖面图，并请同时参阅图1c～图1d。正电极片13连接于第一金属区101，且设置于该些第一功率芯片11-1、11-2、11-3、 11-4、11-5、11-6的一侧。如图4a及图4b所示，正电极片13包含正极端子 131、连接部132及6个正极接脚133-1、133-2、133-3、133-4、133-5、133-6。正极端子131通过连接部132与该些正极接脚133-1、133-2、133-3、133-4、 133-5、133-6连接，使正电极片13呈c形环状。其中，连接部132可视为侧壁，该些正极接脚133-1、133-2、133-3、133-4、133-5、133-6与正极端子131 分别位于两个平面，且此两个平面在空间中平行，该些正极接脚133-1、133-2、 133-3、133-4、133-5、133-6对应1个正极端子131；如图4b(剖面图)所示，正极端子131的宽度ut1大于正极接脚133-1的宽度un1。该些正极接脚133-1、 133-2、133-3、133-4、133-5、133-6分为二个群组，即第一群组g1及第二群组g2；第一群组g1及第二群组g2分别设置于正电极片13的中心轴pa的二侧。第一群组g1包含该些正极接脚133-1、133-2、133-3，且该些正极接脚 133-1、133-2、133-3等间距设置，而此间距为s1；同样的，第二群组g2包含该些正极接脚133-4、133-5、133-6，且该些正极接脚133-4、133-5、133-6 也等间距设置，而此间距也为s1。另外，第一群组g1与第二群组g2之间的间距为s2(即正极接脚133-3与正极接脚133-4之间的间距)，而s2大于s1。正极端子131具有一锁孔1311，锁孔1311位于中心轴pa处，正极端子131 能与外部线路电连接，使电流从正极端子131进入并经过连接部132后分流到 6个正极接脚133-1、133-2、133-3、133-4、133-5、133-6。正极端子131与连接部132连接的一端的宽度pt1与连接部132的宽度相等，正极端子131与连接部132连接的一端的宽度pt1与正电极片14的宽度p相等，如图1b所示；正极端子131另一端的宽度pt2则小于宽度pt1；正极端子131的二侧则呈圆弧状。该些正极接脚133-1、133-2、133-3、133-4、133-5、133-6则直接接触且连接第一金属区101，且该些正极接脚133-1、133-2、133-3、133-4、133-5、 133-6的位置分别对应于该些第一功率芯片11-1、
11-2、11-3、11-4、11-5、11-6。由图1a及图4b可看出，正电极片13呈c形环状，且正电极片13的开口朝向为远离该些第一功率芯片11-1、11-2、11-3、11-4、11-5、11-6的方向。在本实施例中，该些正极接脚133-1、133-2、133-3、133-4、133-5、133-6实质上呈矩形；在另一实施例中，该些正极接脚133-1、133-2、133-3、133-4、133-5、 133-6也可呈正方形、梯形或其它不同的形状。
74.参阅图4a、图4b及图1d，负电极片14连接于第二金属区102，且设置于该些第二功率芯片12-1、12-2、12-3、12-4、12-5、12-6的一侧。负电极片 14的结构与正电极片13相同；负电极片14包含负极端子141、连接部142 及6个负极接脚143-1、143-2、143-3、143-4、143-5、143-6。负极端子141 通过连接部142与该些负极接脚143-1、143-2、143-3、143-4、143-5、143-6 连接，使负电极片14呈c形环状。同样的，连接部142可视为侧壁，该些负极接脚143-1、143-2、143-3、143-4、143-5、143-6与负极端子141分别位于两个平面，且此两个平面在空间中平行，该些负极接脚143-1、143-2、143-3、 143-4、143-5、143-6对应1个负极端子141；如图4b(剖面图)所示，负极端子 141的宽度ut2大于负极接脚143-1的宽度un2。该些负极接脚143-1、143-2、 143-3、143-4、143-5、143-6也分为二个群组，即第三群组g3及第四群组g4；第三群组g3及第四群组g4分别设置于负电极片14的中心轴na的二侧。第三群组g3包含该些负极接脚143-1、143-2、143-3，且该些负极接脚143-1、 143-2、143-3等间距设置，而此间距为s1；同样的，第四群组g4包含该些负极接脚143-4、143-5、143-6，且该些负极接脚143-4、143-5、143-6也等间距设置，而此间距也为s1。另外，第三群组g3与第四群组g4之间的间距为s2(即负极接脚143-3与负极接脚143-4之间的间距)，而s2大于s1。负极端子141 具有一锁孔1411，锁孔1411位于中心轴na处，负极端子141能与外部线路电连接，电流可从负极端子141进入并经过连接部142后，分流到6个负极接脚143-1、143-2、143-3、143-4、143-5、143-6。同样的，负极端子141与连接部142连接的一端的宽度pt3与连接部142的宽度相等，负极端子141与连接部142连接的一端的宽度pt3与负电极片14的宽度p’相等，如图1b所示；负极端子141另一端的宽度pt4则小于宽度pt3；负极端子141的二侧也呈圆弧状。该些负极接脚143-1、143-2、143-3、143-4、143-5、143-6则直接接触且连接第二金属区102，且该些负极接脚143-1、143-2、143-3、143-4、143-5、 143-6的位置分别对应于该些第二功率芯片12-1、12-2、12-3、12-4、12-5、12-6。同样的，负电极片14的开口朝向为远离该些第二功率芯片12-1、12-2、12-3、 12-4、12-5、12-6的方向，使负电极片14与正电极片13相互对称。在本实施例中，该些负极端子141实质上呈矩形；在另一实施例中，该些负极端子141 也可呈正方形、梯形或其它不同的形状。
75.由上述可知，本实施例的高功率模块1的正电极片13及负电极片14并不是直接平贴于第一金属区101及第二金属区102，而是分别通过趾状的正极接脚133-1、133-2、133-3、133-4、133-5、133-6及负极接脚143-1、143-2、143-3、 143-4、143-5、143-6与第一金属区101及第二金属区102接触。此外，趾状的正极接脚133-1、133-2、133-3、133-4、133-5、133-6及负极接脚143-1、143-2、 143-3、143-4、143-5、143-6的数量也分别对应于该些第一功率芯片11-1、11-2、 11-3、11-4、11-5、11-6及该些第二功率芯片12-1、12-2、12-3、12-4、12-5、 12-6，此设计能有效地降低高功率模块1的杂散电感。在一实施例中，各接脚对齐各功率芯片。
76.请参阅图5a，其为本发明的第一实施例的高功率模块1的输出端电极片 15的立体
图，并请同时参阅图1a。如图1a所示，输出端电极片15连接于第三金属区103的一端。如图5所示，输出端电极片15为一扁平的金属片。此外，输出端电极片15也包含锁孔1511。
77.请参阅图5b及图5c，其为本发明的第一实施例的高功率模块1的输出端电极片15’的立体图及剖面图。如图5b所示，图5a的输出端电极片15也可以替换为输出端电极片15’。输出端电极片15’可以呈c形环状，且输出端电极片15的开口朝向与正电极片13的开口朝向及负电极片14的开口朝向垂直。输出端电极片15’包含输出端端子151’、连接部152’及输出端接脚153’。输出端端子151’通过连接部152’与输出端接脚153’连接。此外，输出端端子151’包含锁孔1511’，且具有加宽的结构；也就是说，输出端端子151’的宽度y则大于一个第一功率芯片(或第二功率芯片)的宽度f，并且小于二个第一功率芯片(或二个第二功率芯片)的宽度2f(第一功率芯片或第二功率芯片的宽度f如图1b所示)，如下式(1)所示：
78.f<y<2f.....................................................(1)
79.另外，如图5c所示，输出端端子151’的宽度ku大于输出端接脚153’的宽度kd。输出端端子151’与输出端接脚153’在空间上互相平行。
80.请参阅图6a、图6b及图6c，其为本发明的第一实施例的高功率模块1 的侧视图、交流相电流路径的示意图及直流相电流路径的示意图。如图6a所示，高功率模块1的正电极片13及负电极片14呈c型环状，且正电极片13 的开口朝向o1与负电极片14的开口朝向o2相反(即正电极片13及负电极片 14呈背对背摆放)。
81.如图6b所示，箭头a1及a2分别表示正电极片13与负电极片14在交流相时的电流路径(为了能清楚表示电流路径，故仅绘示部份电流路径)。正电极片13的电流路径a1为：正极端子131->连接部132->正极接脚133-1、133-2、 133-3、133-4、133-5、133-6(分流到6个接脚)->第一金属区101->第一连接件 c1->第一功率芯片11-1、11-2、11-3、11-4、11-5、11-6->第三金属区103->输出端电极片15。由图中可看出，正极端子131的电流路径(在图上往左)与正极接脚133-1、133-2、133-3、133-4、133-5、133-6的电流路径(在图上往右)相反，使正极端子131与正极接脚133-1、133-2、133-3、133-4、133-5、133-6 之间的互感减少，故正电极片13能达到反相耦合。负电极片14的电流路径 a2为：负极端子141->连接部142->负极接脚143-1、143-2、143-3、143-4、143-5、143-6->第二金属区102->第二功率芯片12-1、12-2、12-3、12-4、12-5、 12-6->第二连接件c2->第三金属区103->输出端电极片15。由图中可看出，负极端子141的电流路径(在图上往右)与负极接脚143-1、143-2、143-3、143-4、 143-5、143-6电流路径(在图上往左)相反，使负极端子141与负极接脚143-1、 143-2、143-3、143-4、143-5、143-6之间的互感减少，故负电极片14也能达到反相耦合。
82.如图6c所示，箭头a3分别表示正电极片13与负电极片14在直流相时的电流路径。正电极片13与负电极片14在直流相时的电流路径为：正极端子 131->连接部132->正极接脚133-1、133-2、133-3、133-4、133-5、133-6(分流到6个接脚)->第一金属区101->第一连接件c1->第一功率芯片11-1、11-2、 11-3、11-4、11-5、11-6->第三金属区103->第二连接件c2->第二功率芯片12-1、 12-2、12-3、12-4、12-5、12-6->第二金属区102->负极接脚143-1、143-2、143-3、 143-4、143-5、143-6(6个接脚汇流到1端子)->连接部142->负极端子141。由图中可看出，正极端子131的电流路径(在图上往左)与正极接脚133-1、133-2、 133-3、133-4、133-5、133-6的电流路径(在图上往右)也相反，使正极端子131 与正极接脚133之间的互感减少，故正电极片13能达到反相耦合。同样的，负电极片14也能达到反相耦合。
83.因此，正电极片13及负电极片14在交流相及直流相均呈现反相耦合，故高功率模块1的杂散电感能被有效地降低。
84.如图1b所示，在本实施例中，该些第一功率芯片11-1、11-2、11-3、11-4、11-5、11-6与该些第二功率芯片12-1、12-2、12-3、12-4、12-5、12-6相互对应；正电极片13与负电极片14之间具有间距k1相互对应，且正极端子131 及负极端子141在垂直方向(垂直于基板10的方向，等同基板10的法向量)无交叠。此外，正电极片13的开口朝向o1与负电极片14的开口朝向o2相反(如图6a所示)，且正电极片13与负电极片14的均能达到反相耦合，如图6b及图6c所示。通过上述的设计，正电极片13本身的互感及负电极片14本身的互感能够降低，进而降低高功率模块1的杂散电感。
85.本实施例的高功率模块1具有特殊的结构设计及尺寸要求。如图1b～图 1d(同时参酌图1a)所示，各个正极接脚133-1、133-2、133-3、133-4、133-5、 133-6及负极接脚143-1、143-2、143-3、143-4、143-5、143-6的宽度x大于或等于对应的第一功率芯片11-1、11-2、11-3、11-4、11-5、11-6、第二功率芯片12-1、12-2、12-3、12-4、12-5、12-6的宽度f，但小于宽度f与二相邻芯片之间距b的总和，如下式(2)所示：
86.f≦x<f+b.......................................(2)
87.其中，x表示正极接脚133-1、133-2、133-3、133-4、133-5、133-6及负极接脚143-1、143-2、143-3、143-4、143-5、143-6的宽度；f表示第一功率芯片11-1、11-2、11-3、11-4、11-5、11-6、第二功率芯片12-1、12-2、12-3、 12-4、12-5、12-6的宽度；b表示二相邻第一功率芯片11-1、11-2、11-3、11-4、 11-5、11-6或是第二功率芯片12-1、12-2、12-3、12-4、12-5、12-6之间的间距。
88.此外，正电极片13的宽度p大于该些第一功率芯片11-1、11-2、11-3、 11-4、11-5、11-6的宽度f、正电极片13的中央凹槽的宽度m及该些第一功率芯片11-1、11-2、11-3、11-4、11-5、11-6之间的间距b的总和宽度，且小于第一金属区101的宽度w，如下式(3)所示：
89.w>p>(n*f+m+(n-2)*b)..........................(3)
90.其中，p表示正电极片13的宽度；w表示第一金属区101的宽度；n表示该些第一功率芯片11-1、11-2、11-3、11-4、11-5、11-6的数量；f表示第一功率芯片11-1、11-2、11-3、11-4、11-5、11-6的宽度；m表示正电极片13 的中央凹槽的宽度；b表示二相邻第一功率芯片11-1、11-2、11-3、11-4、11-5、 11-6之间的间距。
91.负电极片14及该些第二功率芯片12-1、12-2、12-3、12-4、12-5、12-6 也具有类似的结构，故不在此多加贽述。
92.此外，本实施例的高功率模块1也通过加宽的正极端子131、负极端子141、输出端电极片15进一步达到减少杂散电感的功效。负极端子141也具有与正极端子131类似的结构，故不在此多加贽述。
93.另外，正极端子131与连接部132连接的一端的宽度pt1与正电极片14 的宽度p相等；正极端子131另一端的宽度pt2则小于宽度pt1；宽度pt2大于或等于宽度pt1减上二个第一功率芯片的宽度f，如下式(4)所示：
94.pt1(＝w)>pt2≧(pt1-2f)........................(4)
95.其中，pt2表示正极端子131另一端的宽度；pt1表示正极端子131与连接部132连接的一端的宽度；f表示第一功率芯片11-1、11-2、11-3、11-4、 11-5、11-6的宽度。负电端子
141也具有类似的结构，故不在此多加贽述。
96.输出端电极片15的宽度j则大于一个第一功率芯片(或第二功率芯片)的宽度f，并且小于二个第一功率芯片(或二个第二功率芯片)的宽度2f，如下式(5) 所示：
97.f<j<2f.................................................(5)
98.通过上述的电路设计及结构设计，高功率模块1在切换频率10mhz下可以有效地降低杂散电感到10nh以下，故可有效避免电压过冲(overshoot)及电磁干扰(emi)，且能有效地降低切换损耗，使高功率模块1能具有更长的使用寿命，并达到更佳的效能。
99.因此，高功率模块1能有效地应用于各种车辆及其它相关的设备。本实施例采用q3d软体(杂散电感萃取软体)进行模拟实验，而此模拟实验的实验数据如表1所示，如下：
100.表1
[0101][0102]
由上述的实验数据可知，本实施例的高功率模块1的结构及电路设计确实可以达到有效降低杂散电感的功效，杂散电感值皆低于10nh。
[0103]
请参阅图7a及图7b，其为本发明的第一实施例的高功率模块1的模拟结果图，并请同时参阅图1a。
[0104]
图7a表示利用第一实施例的高功率模块1，进行模拟交流相电流路径而产生的电流密度模拟结果，此模拟结果表示图6b的箭头a2所示的电流路径 (即负电极片14->输出端电极片15)。同样的，红色的区域表示具有较高电流密度的电流路径(如图中圆圈标示处)；由图7a可明显看出，该些第二连接件c2 及第三金属区103均具有分布均匀的红色区域，故该些第二连接件c2及第三金属区103均具有较高的电流密度，且能达到均匀的电流密度；此外，该些第二连接件c2及第三金属区103均具有较高的电流密度；当高功率模块1操作在10kw以下时，该些第二连接件c2及第三金属区103的电流密度仍能保持在20a/mm2以下。
[0105]
图7b表示利用第一实施例的高功率模块1，进行模拟直流相电流路径(图 6c)而产生的电流密度模拟结果。红色的区域表示具有较高电流密度的电流路径(如图中圆圈标示处)；由图7b可明显看出，该些第一连接件c1及该些第二连接件c2的电流密度较高，但当高功率模块1操作在10kw以下时，该些第二连接件c2及第三金属区103的电流密度仍仍能保持在20a/mm2以下。
[0106]
由上述可知，高功率模块1的正电极片13到负极端子141的电流密度，确实达到电流密度(20a/mm2)以下(当高功率模块1操作在10kw以下时)，使第三金属区103的温度能保持在可接受的范围(100℃)内，故高功率模块1不会因过热而产生故障的情况。一般而言，当高功率模块1操作在10kw以下时，高功率模块1的正极端子131、负极端子141及输出端电极片15的电流密度皆在20a/mm2以下。
[0107]
当然，上述仅为举例，高功率模块1的电路、结构及各元件的协同关系均可依实际需求变化，本发明并不以此为限。
[0108]
请参阅图8a、图8b及图8c，其为本发明的第二实施例的高功率模块2 的结构图。如图8a所示，高功率模块2包含基板20、6个第一功率芯片21-1、 21-2、21-3、21-4、21-5、21-6、6个第二功率芯片22-1、22-2、22-3、22-4、 22-5、22-6、正电极片23、负电极片24以及输出端电极片25。
[0109]
基板20包含第一金属区201、第二金属区202、第三金属区203、第四金属区204、第五金属区205、第一上隔离区206-1、第一下隔离区206-2、第二上隔离区207-1及第二下隔离区207-2。第三金属区203设置在第一金属区201 与第二金属区202之间。第四金属区204设置于第一金属区101及第三金属区 103之间，并连接于该些第一功率芯片21-1、21-2、21-3、21-4、21-5、21-6 的栅极；第一上隔离区206-1及第一下隔离区206-2则分别设置于第四金属区 204的二侧，以将第四金属区204与第一金属区201及第三金属区203隔离。第五金属区205设置于第二金属区202及第三金属区203之间，并连接于该些第二功率芯片22-1、22-2、22-3、22-4、22-5、22-6的栅极；第二上隔离区207-1 及第二下隔离区207-2则分别设置于第五金属区205的二侧，以将第五金属区205与第三金属区203及第二金属区202隔离。另外，输出端电极片25连接于第三金属区203的一端；输出端电极片25包含锁孔2511。
[0110]
第四金属区204及第五金属区205连接至一外部栅极驱动电路(未绘于图中)。同样的，栅极驱动电路也可以直接设置于第一金属区201、第二金属区 202、第三金属区203、第四金属区204及第五金属区205上，近似图2b所示。
[0111]
如图8b所示，正电极片23包含正极端子231、连接部232及6个正极接脚233-1、233-2、233-3、233-4、233-5、233-6。正极端子231通过连接部232 与该些正极接脚233-1、233-2、233-3、233-4、233-5、233-6连接，使正电极片23呈c形环状；正极端子231具有一锁孔2311。同样的，该些正极接脚 233-1、233-2、233-3、233-4、233-5、233-6也分为二个群组，即第一群组g1(正极接脚233-1、233-2、233-3)及第二群组g2(正极接脚233-4、233-5、233-6)；第一群组g1及第二群组g2分别设置于正电极片23的中心轴pa的二侧。
[0112]
如图8c所示，负电极片24包含负极端子241、连接部242及6个负极接脚243-1、243-2、243-3、243-4、243-5、243-6。负极端子241通过连接部242 与该些负极接脚243-1、243-2、243-3、243-4、243-5、243-6连接，使负电极片24呈c形环状；负极端子241具有一锁孔2411。同样的，该些负极接脚 243-1、243-2、243-3、243-4、243-5、243-6也分为二个群组，即第三群组g3(负极接脚243-1、243-2、243-3)及第四群组g4(负极接脚243-4、243-5、243-6)；第三群组g3及第四群组g4分别设置于负电极片24的中心轴na的二侧。
[0113]
高功率模块2的上述各元件的结构与第一实施例相似，故不在此多加赘述。与第一实施例不同的是，该些正极接脚233-1、233-2、233-3之间有不同的宽度，而该些正极接脚233-4、233-5、233-6之间也有不同的宽度。同样的，该些负极接脚243-1、243-2、243-3之间有不同的宽度，而该些负极接脚243-4、 243-5、243-6之间也有不同的宽度。
[0114]
请参阅图9，其为本发明的第二实施例的高功率模块2的正电极片23的立体图。该些正极接脚233-1、233-2、233-3、233-4、233-5、233-6的宽度即为电流路径的通道宽度；因此，在本实施例中，该些正极接脚233-1、233-2、 233-3、233-4、233-5、233-6的宽度被描述为有效通道宽度。如图9所示，第一群组g1的该些正极接脚233-1、233-2、233-3的有效通道
宽度朝远离该正电极片的中心轴pa的方向递增。
[0115]
第一群组g1的该些正极接脚233-1、233-2、233-3的有效通道宽度可通过不同的方式进行调整；在本实施例中，第一群组g1的该些正极接脚233-1、 233-2、233-3的有效通道宽度朝远离正电极片23的中心轴pa的方向呈等差级数递增(即由正极接脚233-3朝正极接脚233-1递增)，如下式(6)所示：
[0116]
r1(n1-1)/(n1+1),r1n1/(n1+1),r1..............(6)
[0117]
其中，正极接脚233-3的有效通道宽度r3为r1(n1-1)/(n1+1)；正极接脚 233-2的有效通道宽度r2为rn1/(n1+1)；正极接脚233-1的有效通道宽度为 r1。
[0118]
等差级数的公差为最远离正电极片23的中心轴pa的正极接脚233-1的有效通道宽度r1除以第一群组g1的该些正极接脚233-1、233-2、233-3及栅极驱动电路的数量总和(n1+1)，如下式(7)所示：
[0119]
(1/n1+1)*r1....................................(7)
[0120]
其中，n1表示第一群组g1的该些正极接脚233-1、233-2、233-3的数量； r1表示最远离正电极片23的中心轴pa的正极接脚233-1的有效通道宽度。在本实施例中，正极接脚233-3的有效通道宽度r2为r1/2；正极接脚233-2 的有效通道宽度r3为3r1/4；正极接脚233-1的有效通道宽度为r1。
[0121]
同样的，第二群组g2的该些正极接脚233-4、233-5、233-6的有效通道宽度朝远离正电极片23的中心轴pa的方向递增。
[0122]
在本实施例中，第二群组g2的该些正极接脚233-4、233-5、233-6的有效通道宽度朝远离正电极片23的中心轴pa的方向呈等差级数递增(即由正极接脚233-4朝正极接脚233-6递增)，如下式(8)所示：
[0123]
r6(n2-1)/(n2+1),r6n2/(n2+1),r6....................(8)
[0124]
其中，正极接脚233-4的有效通道宽度r4为r6(n2-1)/(n2+1)；正极接脚 233-5的有效通道宽度r5为r6n2/(n2+1)；正极接脚233-6的有效通道宽度为 r6。
[0125]
等差级数的公差为最远离正电极片23的中心轴pa的正极接脚233-6的有效通道宽度r6除以第二群组g2的该些正极接脚233-4、233-5、233-6及栅极驱动电路的数量总和(n2+1)，如下式(9)所示：
[0126]
(1/n2+1)*r6..............................................(9)
[0127]
其中，n2表示第二群组g2的该些正极接脚233-4、233-5、233-6的数量；r6表示最远离正电极片23的中心轴pa的正极接脚233-6的有效通道宽度。在本实施例中，正极接脚233-4的有效通道宽度r4为r6/2；正极接脚233-5 的有效通道宽度r5为3r6/4；正极接脚233-6的有效通道宽度为r6。
[0128]
当然，该些正极接脚243-1、243-2、243-3、243-4、243-5、243-6的有效通道宽度也可以根据其它不同的递增函数进行递增，也可达到相似的功效。
[0129]
请参阅图10，其为本发明的第二实施例的高功率模块2的负电极片24的立体图。与第一实施例不同的是，该些负极接脚243-1、243-2、243-3之间有不同的宽度，而该些负极接脚243-4、243-5、243-6之间也有不同的宽度。如图10所示，第三群组g3的该些负极接脚243-1、243-2、243-3之间的有效通道宽度朝远离负电极片24的中心轴na的方向递增。
[0130]
第三群组g3的该些负极接脚243-1、243-2、243-3的有效通道宽度可通过不同的方
式进行调整；在本实施例中，如图10所示，第三群组g3的该些负极接脚243-1、243-2、243-3的有效通道宽度也朝远离负电极片24的中心轴 na的方向呈等差级数递增(即由负极接脚243-1朝负极接脚243-3递增)，如下式(10)所示：
[0131]
r1’(n3-1)/(n3+1),r1’n3/(n3+1),r1’..................(10)
[0132]
等差级数的公差如下式(11)所示：
[0133]
(1/n3+1)*r1’...........................................(11)
[0134]
其中，n3表示第三群组g3的该些负极接脚243-1、243-2、243-3的数量； r1’表示最远离负电极片24的中心轴na的负极接脚243-1的有效通道宽度。在本实施例中，负极接脚243-3的有效通道宽度r3’为r1’/2；负极接脚243-2 的有效通道宽度r2’为3r1’/4；正极接脚243-1的有效通道宽度为r1’。
[0135]
同样的，第四群组g4的该些负极接脚243-4、243-5、243-6的有效通道宽度也是朝远离该负电极片24的中心轴na的方向递增。
[0136]
在本实施例中，第四群组g4的该些负极接脚243-4、243-5、243-6的有效通道宽度朝远离负电极片24的中心轴na的方向呈等差级数递增(即由负极接脚243-4朝负极接脚243-6递增)，如下式(12)所示：
[0137]
r6’(n4-1)/(n4+1),r6’n4/(n4+1),r6’.....................(12)
[0138]
等差级数的公差如下式(13)所示：
[0139]
(1/n4+1)*r6’.............................................(13)
[0140]
其中，n4表示第四群组g4的该些负极接脚243-4、243-5、243-6的数量； r6’表示最远离负电极片24的中心轴na的正极接脚243-6的有效通道宽度。在本实施例中，负极接脚243-4的有效通道宽度r4’为r6’/2；负极接脚243-5 的有效通道宽度r5’为3r6’/4；正极接脚243-6的有效通道宽度为r6’。负电极片24的结构与正电极片23相似，故不在此多加赘述。
[0141]
当然，该些负极接脚243-1、243-2、243-3、243-4、243-5、243-6的有效通道宽度也可以根据其它不同的递增函数进行递增，也可达到相似的功效。
[0142]
由于该些正极接脚233-1、233-2、233-3、233-4、233-5、233-6与正极端子231的锁孔2311(电流的输入点)的距离不同，而该些负极接脚243-1、243-2、 243-3、243-4、243-5、243-6与负极端子241的锁孔2411(电流的输入点)的距离也不同，因此可能会产生电流密度不均的问题，如此则会影响到高功率模块 2的效能；而本实施例能通过上述特殊设计使该些正极接脚233-1、233-2、 233-3、233-4、233-5、233-6及该些负极接脚243-1、243-2、243-3、243-4、 243-5、243-6具有不同的有效通道宽度，修正电流密度不均的问题，如此可以提升高功率模块2的效能。
[0143]
值得一提的是，现有的高功率模块由于电路设计不佳，如功率芯片的位置及电极片的设计，使其杂散电感很难达到低于10nh以下，因此无法有效的应用于各种车辆及其它相关的设备。相反的，根据本发明的实施例，如图8b及图8c所示，高功率模块2的正电极片23及负电极片24呈c型环状，且正电极片23的开口朝向与负电极片24的开口朝向相反(即正电极片23及负电极片 24呈背对背摆放)，且正电极片23与负电极片24均能达到反相耦合，故可降低高功率模块2的杂散电感。
[0144]
又，根据本发明的实施例，高功率模块2的正电极片23及负电极片24 之间具有间距，使正极端子23及负极端子24在垂直方向(基板20的法向量) 无交叠，且正电极片23及负
电极片24均能达到反向耦合，故可进一步减少高功率模块2的杂散电感。
[0145]
此外，根据本发明的实施例，通过特殊的结构设计，高功率模块2的正电极片23及负电极片24具有加宽的正极端子231、负极端子241、输出端端子 251的结构设计，使其具有较大的截面积，故可进一步减少高功率模块2的杂散电感。
[0146]
另外，现有的高功率模块由于电路设计及结构设计不佳，也容易产电流密度不均的问题，进一步影响现有的高功率模块的效能。相反的，根据本发明的实施例，如图9所示，高功率模块2的正电极片23包含6个正极接脚233-1、 233-2、233-3、233-4、233-5、233-6，且该些正极接脚233-1、233-2、233-3、 233-4、233-5、233-6的有效通道宽度朝远离正极端子23的中心轴pa的方向呈等差级数递增；如图10所示，高功率模块2的负电极片24的该些负极接脚 243-1、243-2、243-3、243-4、243-5、243-6也具有对应的结构，故可使高功率模块2能达到均匀的电流密度。
[0147]
请参阅图11a、图11b以及图11c，其为本发明的第三实施例的高功率模块3的结构图。如图11a所示，高功率模块3包含基板30、6个第一功率芯片31-1、31-2、31-3、31-4、31-5、31-6、6个第二功率芯片32-1、32-2、32-3、 32-4、32-5、32-6、正电极片33、负电极片34以及输出端电极片35。
[0148]
基板30包含第一金属区301、第二金属区302、第三金属区303、第四金属区304、第五金属区305、第一上隔离区306-1、第一下隔离区306-2、第二上隔离区307-1以及第二下隔离区307-2。输出端电极片35具有一锁孔3511。
[0149]
第四金属区304及第五金属区305连接至一外部栅极驱动电路(未绘于图中)。同样的，栅极驱动电路也可以直接设置于第一金属区301、第二金属区 302、第三金属区303、第四金属区304及第五金属区305上，类似图2b所示。
[0150]
如图11b所示，正电极片33包含正极端子331、连接部332及6个正极接脚333-1、333-2、333-3、333-4、333-5、333-6；正极端子331具有一锁孔 3311。同样的，该些正极接脚333-1、333-2、333-3、333-4、333-5、333-6也分为第一群组g1(正极接脚333-1、333-2、333-3)及第二群组g2(正极接脚 333-4、333-5、333-6)。
[0151]
如图11c所示，负电极片34包含负极端子341、连接部342及6个负极接脚343-1、343-2、343-3、343-4、343-5、343-6；负极端子341具有一锁孔 3411。同样的，该些负极接脚343-1、343-2、343-3、343-4、343-5、343-6也分为第三群组g3(负极接脚343-1、343-2、343-3)及第四群组g4(负极接脚 343-4、343-5、343-6)。
[0152]
高功率模块3的上述各元件的结构与第一实施例相似，故不在此多加赘述。与第一实施例不同的是，该些正极接脚333-1、333-2、333-3分别具有孔洞h1-1、h2-1、h3-1，而该些正极接脚333-4、333-5、333-6也分别具有孔洞 h4-1、h5-1、h6-1。负极接脚343-1、343-2、343-3、343-4、343-5、343-6也分别具有孔洞h1-2、h2-2、h3-2、h4-2、h5-2、h6-2。
[0153]
请参阅图12a及图12b，其为本发明的第三实施例的高功率模块3的正电极片33的局部放大图。该些正极接脚333-1、333-2、333-3、333-4、333-5、 333-6的宽度扣除对应的该些孔洞h1-1、h2-1、h3-1、h4-1、h5-1、h6-1的直径即为有效通道宽度(电流路径的通道宽度)。如图12a所示，第一群组g1 的该些正极接脚333-1、333-2、333-3的该些孔洞h1-1、h2-1、h3-1的面积朝远离正电极片33的中心轴pa的方向递减，故第一群组g1的该些正极接脚 333-1、333-2、333-3的有效通道宽度朝远离正电极片33的中心轴pa的方向递增。
[0154]
第一群组g1的该些正极接脚333-1、333-2、333-3的有效通道宽度可通过不同的方式进行调整。在本实施例中，该些正极接脚333-1、333-2、333-3 的宽度相同，而孔洞面积尺寸为h3-1>h2-1>h1-1。因此，正极接脚333-1的有效通道宽度为正极接脚333-1的宽度x扣除孔洞h1-1的直径dm1，如下式 (14)所示：
[0155]
x-dm1＝z1............................................(14)
[0156]
其中，x表示正极接脚333-1的宽度(由于该些正极接脚333-1、333-2、 333-3、333-4、333-5、333-6的宽度相同，故均以x表示)；dm1表示孔洞h1-1 的直径；z1表示正极接脚333-1的有效通道宽度(z1＝z1a+z1b)。
[0157]
正极接脚333-2的有效通道宽度z2为正极接脚333-2的宽度x扣除孔洞 h2-1的直径dm2，如下式(15)所示：
[0158]
x-dm2＝z2.................................................(15)
[0159]
其中，x表示正极接脚333-2的宽度；dm2表示孔洞h2-1的直径；z2表示正极接脚333-2的有效通道宽度(z2＝z2a+z2b)。
[0160]
正极接脚333-3的有效通道宽度z3为正极接脚333-3的宽度x扣除孔洞 h3-1的直径dm3，如下式(16)所示：
[0161]
x-dm3＝z3...................................................(16)
[0162]
其中，x表示正极接脚333-3的宽度；dm3表示孔洞h3-1的直径；z3表示正极接脚333-3的有效通道宽度(z3＝z3a+z3b)。
[0163]
第一群组g1的该些正极接脚333-1、333-2、333-3的有效通道宽度可通过不同的方式进行调整；在本实施例中，第一群组g1的该些正极接脚333-1、 333-2、333-3的宽度分别扣除对应的该些孔洞h1-1、h2-1、h3-1的直径后的有效通道宽度z1、z2、z3朝远离正电极片33的中心轴pa的方向呈等差级数递增(即有效通道宽度由正极接脚333-3朝正极接脚333-1递增)，如下式(17) 所示：
[0164]
z1(n1-1)/(n1+1),z1n1/(n1+1),z1....................(17)
[0165]
其中，正极接脚333-3的有效通道宽度为z1(n1-1)/(n1+1)；正极接脚333-2 的有效通道宽度为z1n1/(n1+1)；正极接脚333-1的有效通道宽度为z1。
[0166]
等差级数的公差为最远离正电极片33的中心轴pa的正极接脚333-1的有效通道宽度z1除以第一群组g1的该些正极接脚333-1、333-2、333-3及栅极驱动电路的数量总和(n1+1)，如第二实施例的式(18)所示。
[0167]
(1/n1+1)*z1..............................................(18)
[0168]
其中，n1表示第一群组g1的该些正极接脚333-1、333-2、333-3的数量； z1表示最远离正电极片33的中心轴pa的正极接脚333-1的有效通道宽度；如前述，此有效通道宽度z1指的是正极接脚333-1的宽度扣除对应的孔洞 h1-1的直径后的宽度。在本实施例中，正极接脚333-3的有效通道宽度z3为 z1/2；正极接脚333-2的有效通道宽度z2为3z1/4；而正极接脚333-1的有效通道宽度为z1。
[0169]
如图12b所示，第二群组g2的该些正极接脚333-4、333-5、333-6的该些孔洞h4-1、h5-1、h6-1的面积朝远离正电极片33的中心轴pa的方向递减，故第二群组g2的该些正极接脚333-4、333-5、333-6的有效通道宽度z4、z5、 z6朝远离正电极片33的中心轴pa的方向递增。
[0170]
第二群组g2的该些正极接脚333-4、333-5、333-6的有效通道宽度z4、 z5、z6可通过不同的方式进行调整。在本实施例中，该些正极接脚333-4、 333-5、333-6的宽度相同，而孔洞面积尺寸为h4-1>h5-1>h6-1。因此，正极接脚333-4的有效通道宽度z4为正极接脚333-4的宽度x扣除孔洞h4-1的直径dm4，如下式(19)所示：
[0171]
x-dm4＝z4.............................................(19)
[0172]
其中，x表示正极接脚333-4的宽度；dm4表示孔洞h4-1的直径；z4表示正极接脚333-4的有效通道宽度(z4＝z4a+z4b)。
[0173]
正极接脚333-5的有效通道宽度z5为正极接脚333-5的宽度x扣除孔洞 h5-1的直径dm5，如下式(20)所示：
[0174]
x-dm5＝z5.................................................(20)
[0175]
其中，x表示正极接脚333-5的宽度；dm5表示孔洞h5-1的直径；z5表示正极接脚333-5的有效通道宽度(z5＝z5a+z5b)。
[0176]
正极接脚333-6的有效通道宽度z6为正极接脚333-6的宽度x扣除孔洞 h6-1的直径dm6，如下式(21)所示：
[0177]
x-dm6＝z6..................................................(21)
[0178]
其中，x表示正极接脚333-6的宽度；dm6表示孔洞h6-1的直径；z6表示正极接脚333-6的有效通道宽度(z6＝z6a+z6b)。
[0179]
第二群组g2的该些正极接脚333-4、333-5、333-6的有效通道宽度z4、 z5、z6可通过不同的方式进行调整；在本实施例中，第二群组g2的该些正极接脚333-4、333-5、333-6的宽度x分别扣除对应的该些孔洞h4-1、h5-1、 h6-1的直径dm4、dm5、dm6后的有效通道宽度朝远离正电极片33的中心轴pa的方向呈等差级数递增(即由正极接脚333-4朝正极接脚333-6递增)，如下式(22)所示：
[0180]
z6(n2-1)/(n2+1),z6n2/(n2+1),z6....................(22)
[0181]
其中，正极接脚333-4的有效通道宽度z4为z6(n2-1)/(n2+1)；正极接脚 333-5的有效通道宽度z5为z6n2/(n2+1)；正极接脚333-6的有效通道宽度为 z6。
[0182]
等差级数的公差为最远离正电极片33的中心轴pa的正极接脚333-6的有效通道宽度z6除以第二群组g2的该些正极接脚333-4、333-5、333-6及栅极驱动电路的数量总和(n2+1)，如第二实施例的式(23)所示。
[0183]
(1/n2+1)*z6...............................................(23)
[0184]
其中，n2表示第二群组g2的该些正极接脚333-4、333-5、333-6的数量； z6表示最远离正电极片33的中心轴pa的正极接脚333-6的有效通道宽度；如前述，此有效通道宽度指的是正极接脚333-6的宽度扣除对应的孔洞h6-1 的直径后的宽度。在本实施例中，正极接脚333-4的有效通道宽度z4为z6/2；正极接脚333-5的有效通道宽度z5为3z6/4；正极接脚333-6的有效通道宽度为z6。
[0185]
负电极片34的结构与正电极片33相似，故不在此多加赘述。在本实施例中，在本实施例中，负极接脚343-3的有效通道宽度z3’为z1’/2；负极接脚 343-2的有效通道宽度z2’为3z1’/4；而负极接脚343-1的有效通道宽度为z1’；负极接脚343-4的有效通道宽度z4’为z6’/2；负极接脚343-5的有效通道宽度 z5’为3z6’/4；负极接脚343-6的有效通道宽度为z6’。
[0186]
由于该些正极接脚333-1、333-2、333-3、333-4、333-5、333-6与正极端子331的锁孔3311(电流的输入点)的距离不同，而该些负极接脚343-1、343-2、 343-3、343-4、343-5、343-6与负极端子341的锁孔3411(电流的输入点)的距离也不同，因此可能会产生电流密度不均的问题，如此则会影响到高功率模块 3的效能；而本实施例能通过上述特殊设计使该些正极接脚333-1、333-2、 333-3、333-4、333-5、333-6及该些负极接脚343-1、343-2、343-3、343-4、 343-5、343-6具有不同的有效通道宽度，修正电流密度不均的问题，如此可以提升高功率模块3的效能。如图11b及图12a～图12b所示，高功率模块3的正电极片33及负电极片34呈c型环状，且正电极片33的开口朝向与负电极片34的开口朝向相反(即正电极片33及负电极片34呈背对背摆放)，且正电极片33与负电极片34均能达到反相耦合，故可降低高功率模块3的杂散电感。
[0187]
当然，上述仅为举例，高功率模块3的电路、结构及各元件的协同关系均可依实际需求变化，本发明并不以此为限。
[0188]
综上所述，根据本发明的实施例，高功率模块的正极端子(p端子/dc+)到负极端子(n端子/dc-)的杂散电感能达到10nh以下，并且电流密度能达到低于20a/mm2的条件(当高功率模块1操作在10kw以下时)；本发明的其它实施例也能达到类似的功效。各高功率模块的正电极片及负电极片呈c型环状，且正电极片的开口朝向与负电极片的开口朝向相反(即正电极片及负电极片呈背对背摆放)，且正电极片及负电极片均能达到反相耦合，以降低各高功率模块的杂散电感。因此，高功率模块可以广泛地应用于各种车辆，如电动汽车、混合动力汽车、电动摩托车、电动巴士、电动卡车和充电站等。
[0189]
又，根据本发明的实施例，高功率模块的正电极片及负电极片之间具有间距，使正极端子及负极端子在垂直方向(基板的法向量)无交叠，且正电极片及负电极片均能达到反向耦合，故可进一步减少高功率模块的杂散电感。
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此外，根据本发明的实施例，通过特殊的结构设计，高功率模块的正电极片及负电极片具有加宽的正极端子、负极端子、输出端电极片的结构设计，使其具有较大的截面积，故可进一步减少高功率模块的杂散电感。
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在一实施例中，高功率模块的正电极片包含多个正极接脚，且该些正极接脚的有效通道宽度朝远离正极端子23的中心轴pa的方向呈等差级数递增；在一实施例中，高功率模块的负电极片的该些负极接脚也可以具有上述对应的结构。在一实施例中，该些正极接脚的有效通道宽度是通过多个孔洞h1-1、 h2-1、h3-1、h4-1、h5-1、h6-1的尺寸进行调整，故可使高功率模块能达到均匀的电流密度。
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可见本发明在突破现有的技术下，确实已达到所欲增进的功效，且也非熟悉该项技术者所易于思及。
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当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。