[发明专利]用于功率模块的低杂散电感母排结构

说明书

本发明公开了一种用于功率模块的低杂散电感母排结构，本结构包括散热器、覆铜陶瓷基板、晶圆、塑壳、正负母排和灌封胶,覆铜陶瓷基板焊接在散热器上,晶圆焊接在覆铜陶瓷基板上,塑壳固定在散热器上，并且正母排和负母排通过灌封胶封装于塑壳内,正母排和负母排通过超声键合固定在覆铜陶瓷基板上,并且形成功率模块的电气回路,通过灌封胶进行灌封保证晶圆以及正负母排之间的电气间隙，正母排和负母排的叠层部分在塑壳内并从塑壳内延伸超出塑壳表面呈上下间隔叠层布置。本结构有效减少由杂散电感引起的浪涌电压，避免功率模块被击穿的危险，提高功率模块的抗振性能，确保功率模块的开关特性以及电机驱动控制的可靠性。

技术领域

本发明涉及电机控制技术领域，尤其涉及一种用于功率模块的低杂散电感母排结构。

背景技术

三相交流电机驱动系统中，通常采用高频载波对功率半导体器件进行高速开闭管驱动,而与电机驱动主回路的杂散电感大小成比例的浪涌电压会加载到功率半导体器件上，当浪涌电压过大时有可能导致功率半导体器件被击穿损坏。可见，最大程度减小回路杂散电感可降低浪涌电压，以确保功率半导体器件的正常工作。尤其是针对新能源汽车电机控制器领域, 其中SiC、GaN功率模块在新能源汽车上的应用趋势愈发明显,开闭管驱动频率的要求越来越高,因此,如何降低功率模块母排的杂散电感是一个重要研究课题

通常浪涌电压 计算如式（1）：

如图1和图2所示，一般三相交流电机驱动主回路结构包括散热器4、覆铜陶瓷基板5、晶圆6、塑壳3、正母排1、负母排2以及灌封胶7,覆铜陶瓷基板5焊接在散热器4上,若干晶圆6焊接在覆铜陶瓷基板5上,塑壳3固定在散热器4上, 正母排1和负母排2通过超声键合固定在覆铜陶瓷基板5上,形成功率模块6的电气回路,再通过灌封胶7保证晶圆以及母排之间的电气间隙，其中晶圆可以是Si、SiC、GaN等功率管芯片。该主回路结构中，正负母排注塑在塑壳3中并呈上下布置,图2所示L2区域为正母排1与负母排2的叠层布置区域,L1区域为塑壳3绝缘包裹正负母排区域,L3区域为正负母排错位非叠层区域。由于塑壳3需包裹住正母排1和负母排2, 且正母排1与负母排2错位布置并延伸出塑壳3与覆铜陶瓷基板5不同极性的铜层连接,因此L3区域一般为非叠层区域, L3区域的电流环路可以看成是与大地形成的电流环路,此时电流流经的环路面积S较大,也就是式2中的a×h较大,根据式2可知,杂散电感L增大, 杂散电感严重影响功率模块的开关特性，降低电机驱动控制的可靠性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于功率模块的低杂散电感母排结构，本结构克服传统三相交流电机驱动主回路结构的缺陷，有效减少由杂散电感引起的浪涌电压，避免功率模块被击穿的危险，提高功率模块的抗振性能，确保功率模块的开关特性以及电机驱动控制的可靠性。

为解决上述技术问题，本发明用于功率模块的低杂散电感母排结构包括散热器、覆铜陶瓷基板、晶圆、塑壳、正母排、负母排和灌封胶,所述覆铜陶瓷基板焊接在散热器上,所述晶圆焊接在所述覆铜陶瓷基板上,所述塑壳固定在所述散热器上，并且所述正母排和负母排通过灌封胶封装于所述塑壳内,所述正母排和负母排通过超声键合固定在覆铜陶瓷基板上,并且形成功率模块的电气回路,通过所述灌封胶进行灌封保证所述晶圆以及正负母排之间的电气间隙，所述正母排和负母排的叠层部分在所述塑壳内并从塑壳内延伸超出所述塑壳表面。

进一步，所述正母排与负母排的叠层部分从所述塑壳内延伸出塑壳表面的长度≥0。

进一步，所述正母排与负母排平行叠层布置延伸至所述覆铜陶瓷基板, 并且正母排居上、负母排居下或负母排居上、正母排居下叠层布置，所述正母排与负母排之间的间距≤3mm。

进一步，所述正母排与负母排叠层部分的宽度与长度之差≥0。

进一步，所述灌封胶的灌封面至少高于叠层布置的下层正母排或下层负母排。

进一步，所述灌封胶是硅胶或环氧树脂。