集成缓冲吸收电路的功率模块

本发明属于电子器件领域，涉及一种集成缓冲吸收电路的功率模块。

背景技术：

1、碳化硅mosfet具有高压、高温、高频、低损耗等优势，已广泛应用于光伏逆变器、电动汽车等领域。

2、在半桥电路拓扑中，碳化硅mosfet器件的快速开关暂态过程使其对寄生参数更加敏感，需要承受更大的电气应力，恶劣条件下会导致器件失效甚至损坏。一般来说会通过加入缓冲吸收电路调节开关行为。

3、现有的缓冲吸收电路常被用作外围电路，受到缓冲吸收电路自身通流路径的寄生参数影响，开关行为的最优调节不可避免地受到影响。

4、此外，现有的缓冲吸收电路通常由贴片电阻和多层陶瓷电容串联实现，应用于功率模块中时，需在dbc上覆金属层上预留连接位置，可能会影响电路和dbc的最优布局，无法充分发挥碳化硅mosfet的优势。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种集成缓冲吸收电路的功率模块。

2、为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、集成缓冲吸收电路的功率模块，包括半桥电路、缓冲吸收电路、dbc基板、封装壳体、键合线和端子；

4、所述半桥电路，包括上半桥臂和下半桥臂，上半桥臂和下半桥臂分别包含两颗碳化硅mosfet芯片；试试上半桥臂和下半桥臂在连接上互为对称；

5、所有上半桥臂的碳化硅mosfet芯片的漏极连接于一点，引出dc+功率端子；

6、所有上半桥臂的碳化硅mosfet芯片的源极连接在一起，引出ac功率端子；

7、所有下半桥臂的碳化硅mosfet芯片的源极连接在一起，引出dc-功率端子；

8、上半桥臂和下半桥臂的所有碳化硅mosfet芯片的开尔文源极连接于各桥臂的开尔文源极母排，引出各桥臂的开尔文源极端子；

9、上半桥臂和下半桥臂的所有碳化硅mosfet芯片的栅极连接于各桥臂的栅极母排，引出各桥臂的栅极端子；

10、所述dbc基板，包括陶瓷层及上覆金属层、下覆金属层；碳化硅mosfet芯片和缓冲吸收电路设置于dbc上覆金属层上；

11、所述缓冲吸收电路设置于单独的金属铜层上，通过键合线分别连接到各桥臂mosfet组的漏极dbc金属层和栅极金属层表面；

12、dc+功率端子、ac功率端子和dc-功率端子由四个金属铜柱组成；上半桥臂和下半桥臂的栅极端子和开尔文源极端子由一个金属铜柱组成；

13、上半桥臂和下半桥臂分别设置有缓冲吸收电路，缓冲吸收电路包括二极管和可键合硅片阻容芯片，二极管和可键合硅片阻容芯片串联；

14、半桥电路、缓冲吸收电路、dbc基板、键合线和端子封装在封装壳体内，封装壳体预留有对应通孔使端子背离上覆金属层的一端延伸至封装壳体外；

15、封装壳体上装配有固定端子，用于与散热器连接。

16、可选的，所述二极管需为pin类型的二极管。

17、可选的，所述阻容芯片为底部可焊接、上表面可键合的硅片器件。

18、可选的，所述上下桥臂的两个芯片均匀的分布在缓冲吸收电路的两端。

19、可选的，所述上覆金属层、下覆金属层的材质为铜、铜铝合金或铝碳化硅。

20、可选的，所述封装壳体里设置有绝缘胶，以实现功率模块内部的密封和电气绝缘保护。

21、可选的，试试绝缘胶为硅胶或树脂。

22、本发明的有益效果在于：

23、(1)对于碳化硅mosfet半桥功率模块来说，通过使用缓冲吸收电路，降低了关断电压过冲与电流振铃，从而提高碳化硅mosfet半桥功率模块的安全电压工作裕量；

24、(2)缓冲吸收电路极大缩短了缓冲吸收电路自身的通流路径，显著降低回路寄生参数，更好地抑制了电压过冲与振铃；

25、(3)本发明所提缓冲吸收电路，体积小、成本低、工艺简单，参数配置灵活性强，可实现针对不同电路拓扑的定制化设计，充分发挥碳化硅mosfet功率模块的全部潜力。

26、本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

技术特征：

1.集成缓冲吸收电路的功率模块，其特征在于：包括半桥电路、缓冲吸收电路、dbc基板、封装壳体、键合线和端子；

2.根据权利要求1所述的集成缓冲吸收电路的功率模块，其特征在于：所述二极管需为pin类型的二极管。

3.根据权利要求2所述的集成缓冲吸收电路的功率模块，其特征在于：所述阻容芯片为底部可焊接、上表面可键合的硅片器件。

4.根据权利要求1所述的集成缓冲吸收电路的功率模块，其特征在于：所述上下桥臂的两个芯片均匀的分布在缓冲吸收电路的两端。

5.根据权利要求1所述的集成缓冲吸收电路的功率模块，其特征在于：所述上覆金属层、下覆金属层的材质为铜、铜铝合金或铝碳化硅。

6.根据权利要求1所述的集成缓冲吸收电路的功率模块，其特征在于：所述封装壳体里设置有绝缘胶，以实现功率模块内部的密封和电气绝缘保护。

7.根据权利要求6所述的集成缓冲吸收电路的功率模块，其特征在于：试试绝缘胶为硅胶或树脂。

技术总结
本发明涉及一种集成缓冲吸收电路的功率模块，属于电子器件领域。包括：封装壳体、功率模块主体以及缓冲吸收电路；功率模块主体包括DBC基板组件、端子、键合线、上桥臂MOSFET组和下桥臂MOSFET组；缓冲吸收电路包括二极管和可键合硅片阻容芯片，二者串联起来，通过键合线连接于上下桥臂MOSFET组的漏极DBC金属层与栅极金属层之间，上下桥臂的两个芯片均匀的分布在缓冲吸收电路的两端。本发明还公开了一种内置缓冲吸收电路的功率模块的制作方法。所述内置缓冲吸收电路的功率模块及其制作方法有效解决了现有功率模块在大电流工作时会产生严重的电压过冲与振铃，危害MOSFET工作电压安全裕量，增加介质击穿风险的问题。

技术研发人员：曾正,孙鹏,郑华阳,邹铭锐,牛富丽,梁钰茜,龚佳坤,韩绪冬
受保护的技术使用者：重庆大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/29