[发明专利]一种三维结构的新型电力电子模块

说明书

技术领域

本发明涉及功率电力领域。本发明涉及一种电力电子模块，具体的讲，为一种绝缘栅双极晶体管(IGBT)功率模块。

背景技术

以绝缘栅双极型晶体管为主的功率模块，为了输出更大的功率，需要将多芯片，并联时由于各个芯片自身参数和电路参数的不匹配，将导致并联时出现电流分配不均的问题，严重时会导致器件过载而损坏，而平面功率模块中平面性的陶瓷覆铜板(DBC)板结构上由于受到二维面积的局限，在芯片布局上受到诸多限制。

在大功率模块中，多个芯片的并联将产生很大的热量，有必要进行水冷器冷却，以确保它们的可靠运行。通常功率模块为平面结构，直接将功率模块安装在水冷板上，只是利用了水冷板的一个面，这种平面型功率模块中存在单面散热效率较低的缺陷。

发明内容

本发明针对传统的电力电子模块多芯片均流设计和散热效率上的不足，将传统IGBT模块的陶瓷覆铜板和基板进行优化，设计了包括单面铜层、六棱柱环结构的陶瓷层和六棱柱环结构的铜基板的新型六棱柱环结构。在该六棱柱环的六个外侧面铜层上分别放置IGBT芯片和功率二极管芯片，通过空间对称提高了各芯片之间寄生参数的均衡性。

针对传统的电力电子模块散热能力上和效率上的不足，将其与六棱柱环结构相结合，该六棱柱环的中空区域作为水或其他冷却液的通道，提高电力电子模块整体的水冷效率。

本发明的技术方案如下：

本发明为一种三维结构的新型电力电子模块。该新型模块采用一种六棱柱空间结构，该六棱柱环的中空区域作为水或其他冷却液的通道，提高电力电子模块整体的水冷效率。在六棱柱的各个外侧面对称地堆叠芯片等各层结构，通过芯片底部铜片和芯片表面的键合线实现各芯片的并联。同时在各个面放置了IGBT模块所需的功率输出端，与管壳(11)上的输出端子(7)、(8)和(9)相连。

附图说明

图1为本发明的电力电子模块空间示意图。

图2为本发明实施例1的六棱柱环剖面图。

图3为本发明实施例1的六棱柱环的示意图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步详细描述：

实施例1

图1是本发明的功率器件芯片(绝缘栅双极晶体管(IGBT))的新型电力电子模块结构，管壳(11)为铜材料，其将IGBT的功率输出端与输出端子相连，其对应关系为(7)c极(8)e极(9)g极。图2为六棱柱堆叠结构，其主要(1)键合线、(2)功率二极管芯片、(3)IGBT芯片、(4)铜层、(5)氧化铝陶瓷和(6)铜基板组成，中间的圆柱形中空部分放入水管进行水冷。图3为六棱柱堆叠结构的侧面图，组成为(1)键合线、(2)功率二极管芯片、(3)IGBT芯片、(4)铜层和(10)IGBT芯片栅极。