[发明专利]一种低寄生电感的IGBT功率模块

说明书

技术领域

本发明涉及IGBT功率模块。

背景技术

作为重要的功率半导体器件，IGBT模块器件通常包括一对或者多对IGBT芯片，从而形成单独或者多个桥臂，用于逆变电路等多种场合。随着功率电路的逐步发展，开关速度和开关频率被不断的提高以最大程度的降低损耗，提升工作性能。在开关过程中，为了有效地提高开关速度，同时不引起回路振荡，通常会通过尽可能压缩回路面积来减小回路电感。然而即使最大程度的压缩电路回路，开关过程依然会受到IGBT模块内部的回路电感的影响，使得对回路电感的考虑在模块设计显得愈发的重要。

在目前大量的IGBT模块中，普遍将IGBT模块与自身反并的二极管直接放在同一块铜基板上，而不是从动态回路的角度考虑寄生电感的因素。而在本发明中，从一个模块中的每个动态回路出发，将回路中的IGBT和二极管靠近放置，采用直接压接或直接相邻放置的办法缩小寄生电感。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种低寄生电感的IGBT功率模块，其适用于所有反并二极管的IGBT功率模块，能明显降低回路的寄生电感。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：一种低寄生电感的IGBT功率模块，包括相互换流的第一开关回路和第二开关回路，其特征是：第一开关回路包括上桥臂IGBT芯片、下桥臂反并二极管芯片，第二开关回路包括下桥臂IGBT芯片、上桥臂反并二极管芯片；下桥臂反并二极管芯片压接在上桥臂IGBT芯片表面，下桥臂反并二极管芯片的阴极与上桥臂IGBT芯片的发射极直接相连，省去了通过焊线连接所引入的回路面积和寄生电感，上桥臂IGBT芯片的表面通过第一焊线引出第一开关回路的桥臂中心，下桥臂反并二极管芯片的阳极通过第二焊线引出接地端，上桥臂IGBT芯片压接在第一基板上，第一基板直接用作引出模块的高压端；下桥臂IGBT芯片与上桥臂反并二极管芯片分别置于相邻放置的第二基板和第三基板上，第二基板作为第二开关回路的桥臂中心，第三基板连接上桥臂反并二极管芯片的阴极，下桥臂IGBT芯片的发射极通过第三焊线引出接地端，上桥臂反并二极管芯片通过第四焊线连接第二基板。

进一步地，所述的低寄生电感的IGBT功率模块包括上述的一组或多组第一开关回路和第二开关回路。

作为优选，第一焊线、第二焊线、第三焊线、第四焊线均为锡焊丝；第一焊线、第二焊线、第三焊线、第四焊线也可以采用其他材料，且可以选用任意直径大小的焊线。

作为优选，第一基板、第二基板、第三基板均为铜制基板；其他金属材料的基板也可以适用于本发明的IGBT功率模块，且对基板的厚度没有限制。

本发明的有益效果是：本发明的IGBT功率模块适用于反并二极管的IGBT功率模块，可以采用任意类型的IGBT芯片与任意类型的反并二极管的组合。一方面，本发明采用反向压接的办法，最大限度的将回路中的电感降到最低，使得应用中的开关回路避免出现过大的振荡和尖峰，另一方面，本发明减小了模块中芯片的占用面积，从而达到降低模块尺寸的目的，为实际应用带来便利。

附图说明

图1为本发明的第一开关回路的结构示意图。

图2为本发明的第二开关回路的结构示意图。

图3为本发明的IGBT模块中一个完整的桥臂电路图。

图中标号：1—第一基板，2—上桥臂IGBT芯片，3—下桥臂反并二极管芯片，4—第一焊线，5—第二焊线，6—第二基板，7—下桥臂IGBT芯片，8—上桥臂反并二极管芯片，9—第三基板，10—第三焊线，11—第一开关回路，12—第二开关回路，13—第四焊线。

具体实施方式

如图1所示，上桥臂IGBT芯片2和下桥臂反并二极管芯片3构成第一开关回路11，其中，上桥臂IGBT芯片2的下表面为集电极，上表面为发射极，其中还包括独立的门极表面；下桥臂反并二极管芯片3的上表面为阳极，下表面为阴极，下桥臂反并二极管芯片3的面积小于上桥臂IGBT芯片2的面积。

下桥臂反并二极管芯片3通过焊锡直接压接在上桥臂IGBT芯片2的表面，使得下桥臂反并二极管芯片3的阳极直接与上桥臂IGBT芯片2的发射极相连，从而省去了焊线连接所引入的回路面积和寄生电感，第一焊线4从上桥臂IGBT芯片2多余的表面引出，获得桥臂中心，第二焊线5连接下桥臂反并二极管芯片3的阳极，向外引出模块的接地端，上桥臂IGBT芯片2压接在第一基板1上，第一基板1直接用作引出模块的高压端。