[发明专利]一种三相全桥电路及智能功率模块

说明书

本发明提供一种三相全桥电路及智能功率模块，该智能功率模块IPM内部的三相全桥电路包括6个功率开关器件，该6个功率开关器件使用氮化镓集成组芯片。三相全桥电路具体包括：实现三相全桥电路连接走线的PCB板和倒装在所述PCB板上并借助于所述连接走线形成三相全桥电路的至少一个氮化镓集成组芯片；氮化镓集成组芯片的所有连接焊盘均位于所述组芯片的同一面，且朝向所述PCB板，利用倒装工艺与所述PCB板上对应的焊盘焊接。本发明可降低IPM的成本、减少体积、减少智能功率模块中三相全桥电路部分的功率损耗，大大减少焊线和引线带来的寄生参数而导致的开关损耗、振铃等问题，同时降低了IPM在SIP封装时的工艺复杂度。

技术领域

本发明涉及IPM技术领域，特别是一种三相全桥电路及智能功率模块。

背景技术

如图1所示，智能功率模块(IPM，Intelligent Power Module)是把功率开关器件(主要是IGBT或MOS)和驱动组件、保护组件集成在一起。保护组件一般有过电压，过电流和过热等故障检测及保护组件，并可将检测信号送到MCU。IPM在各种电机驱动、变频器、逆变器、大功率电源等电力电子领域应用广泛。IPM内部一般集成有6个或7个大功率开关器件，目前的大功率开关器件是IGBT(如图2B所示)或MOS(如图2A所示)。

图2B中示出的大功率开关器件为绝缘栅双极型晶体管(IGBT，Insulated GateBipolar Transistor)，IGBT属于电力电子中常用的一种功率开关器件，其电路符号如图3所示。

图2A中示出的大功率开关器件为金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET，Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)，简称MOS/MOS管，是电力电子中常用的功率开关器件。其电路符号如图4所示。

另外，图2A和图2B中还使用到一个快恢复二极管(FRD，Fast Recovery Diode)，属于二极管中的一种，反向恢复速度快，广泛应用于功率处理电路。二极管的电路符号如图5所示。

图6示出了一种三相逆变桥的示意图，三相逆变桥又称三相全桥逆变或三相桥式逆变电路或三相全桥电路，即由2个功率开关管两两串联组成半桥，再把3对串联后功率管的部分电极连接在一起的方式。主要用于各种电机驱动、电源等，图2B中的IPM内部也包含此电路。

目前，IPM内部三相全桥电路使用的功率管都是IGBT或MOS管，根据用处的不同，内部集成有6个(组成三相全桥电路)或7个(一个用于PFC电路，6个用于三相全桥电路)功率开关管，同时每个功率开关管并联有快恢复的二极管(FRD)。

现有的IPM的缺陷如下：

1、使用IGBT或MOS的IPM，每个IGBT或MOS都需并联一个通流能力跟IGBT或MOS类似的快恢复二极管，成本较贵，体积较大，同时增加了将二极管连接进IPM电路的工艺复杂度。

2、使用IGBT或MOS的IPM，因IGBT或MOS的管芯裸片是立体结构，在将IGBT或MOS连接进IPM的电路板时，三个电极只有一个能直接焊接在IPM的电路板上，其它两个需要靠打线的方式连接，而打线的工艺复杂，成本较贵。使用IGBT的IPM内部打线的简单示意图，如图7和图8所示。

在图7中，IGBT通过打线连接FRD，以及FRD通过铝线连接到IPM的电路板，且电路板下方依次设有绝缘导热片和铝散热片。在图7中还示出了IPM中的其它功能IC通过金线与电路板连接。在图8中，左侧示出了IGBT或MOS芯片的结构，右侧示出了IPM内SIP的PCB板及位于PCB板上的IGBT或MOS芯片，该芯片中G极、S极通过打线连接到PCB上焊盘，IGBT或MOS芯片只有D极焊接在焊盘上。

3、在IPM的电路板上使用MOS时，也是类似情况。这主要是因为IGBT或MOS的芯片是垂直结构，用在SIP封装时，G极或S极需要通过打线的方式和PCB上的线路连在一起，如图7和图8所示。