[发明专利]高压功率模块

说明书

本发明公开了一种高压功率模块。功率模块包括经由可移除跳线连接的多个子模块。可移除跳线允许各子模块的一个或多个功率半导体裸片之间的连接被重新配置，使得当设置可移除跳线时，功率模块具有第一功能，并且当移除可移除跳线时，功率模块具有第二功能。可移除跳线也可允许独立测试子模块。功率模块也可包括多层印刷电路板(PCB)，其用于连接功率半导体裸片的一个或多个触点。多层PCB降低触点之间的杂散电感并且因此改进功率模块的性能。

本申请是分案申请，其母案申请的申请号为2016800744019，申请日为2016年8月12日，发明名称为“高压功率模块”。

技术领域

本公开涉及功率模块，并且具体地，涉及高压、高频功率模块。

背景技术

功率模块是可在功率转换器系统中执行各种功能的独立设备。例如，功率模块可包括形成升压转换器、降压转换器、半桥转换器、全桥转换器或它们的任意部分所必需的任意数量的开关部件。传统功率模块通常使用带有硅(Si)开关部件的功率转换器电路。尽管在许多应用中是有效的，但是使用具有硅开关部件的功率转换器电路通常限制功率转换器电路可操作的切换频率。这转而迫使使用更大的磁性部件，其可增加功率转换器系统的成本。此外，硅开关部件的效率有限，其会导致功率转换器系统中不必要的能量消耗。

传统功率模块通常是不适合维修或返修的单一目的设备。传统功率模块可包括永久附接至功率基板(power substrate，电源基板)并且根据需要连接至一个或多个电连接器的多个功率半导体裸片(powe semiconductor die，功率半导体芯片/管芯)。由于对功率半导体裸片的连接的永久性，传统功率模块通常仅能用于它们被设计成的单个特定功能(例如，升压转换器、降压转换器、半桥转换器或全桥转换器)。此外，如果功率半导体裸片中的一个出故障，则整个传统功率模块通常必须被替换。

功率模块的多个重要的性能度量(例如，栅极控制回路电感和功率回路电感)通过功率半导体裸片的布局以及其触点与一个或多个电触点之间的路由确定。尽管功率模块的这些方面的改进持续发展，但是仍存在改进的显著空间。

发明内容

根据以上内容，需要一种具有改进性能的功率模块。具体地，需要一种可修理并可重新工作的功率模块。此外，需要一种能够以高切换速度操作并且提供高效率的功率模块。最后，需要一种具有改进的布局及其连接路径的功率模块。

在一个实施方式中，功率模块包括第一子模块和第二子模块。第一子模块包括至少一第一功率半导体裸片。第二子模块包括至少一第二功率半导体裸片。可移除跳线耦接在第一功率半导体裸片的至少一个触点与第二功率半导体裸片的至少一个触点之间，使得当设置可移除跳线时，功率模块被配置为提供第一功能，并且当移除可移除跳线时，功率模块被配置为提供第二功能。经由可移除跳线连接第一功率半导体裸片与第二功率半导体裸片允许功率模块被重新配置，使得功率模块能够在功率转换器系统中执行各种功能。此外，经由可移除跳线连接第一功率半导体裸片与第二功率半导体裸片允许第一子模块与第二子模块被独立测试。

在一个实施方式中，第一子模块和第二子模块从功率模块独立可移除。因此，在第一子模块或第二子模块中的一个或多个部件出故障的情况下，可替换特定子模块而不是替换整个功率模块。

在一个实施方式中，功率模块包括第三子模块，其进而包括第三功率半导体裸片。额外可移除跳线将第三功率半导体裸片的至少一个触点耦接至第二功率半导体裸片的至少一个触点。当设置可移除跳线和额外可移除跳线时，功率模块被配置为以单相操作方式操作。当移除可移除跳线和额外可移除跳线时，功率模块被配置为以三相操作方式操作。使用可移除跳线和额外可移除跳线以连接第一功率半导体裸片、第二功率半导体裸片和第三功率半导体裸片，允许功率模块以多个操作模式操作并且因此执行各种功能。此外，经由可移除跳线和额外可移除跳线连接第一功率半导体裸片、第二功率半导体裸片和第三功率半导体裸片允许第一子模块、第二子模块和第三子模块被独立测试。