CN110335864A - 一种功率模组 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种功率模组，包括：若干功率模块、第一及第二电容电极导电层、滤波电容、吸收电容。功率模块包括绝缘基板、设置在绝缘基板上的第一及第二桥臂导电层、设置在第一桥臂导电层上的多个第一桥臂功率芯片、设置在第二桥臂导电层上的多个第二桥臂功率芯片、设置在绝缘基板上的第一桥臂电极导电层、设置在第一桥臂电极导电层上的第一电极导电条、设置在第二桥臂导电层上的第二电极导电条、设置在绝缘基板上的输出电极导电层、设置在输出电极导电层上的输出电极导电条；多个第一桥臂功率芯片分别与第一桥臂电极导电层电连接，所述第一桥臂导电层与输出电极导电层电连接，多个第二桥臂功率芯片分别与输出电极导电层电连接。
Description
技术领域
本发明涉及电子电力技术领域，具体涉及的是一种功率模组。
背景技术
功率模组一般有多个功率模块组成，功率模块是功率电子电力器件如金属氧化物半导体（功率MOS管）、绝缘栅型场效应晶体管（IGBT），快恢复二极管（FRD）按一定的功能组合封装成的电力开关模块，其主要用于电动汽车，风力发电，工业变频等各种场合下的功率转换。
电动汽车的电机驱动电路通常包括三组功率模块，为电机提供的三相交流电源。而电机在工作过程中，由于电机为感性负载，而现有功率模块的寄生电感在功率模块的开关过程中产生波形振荡，影响电机的精确运转性能。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述问题，提供一种包括若干功率模块的功率模组，改变功率模块的接线布置，有效减少功率模块的寄生电感。
本发明提供了一种功率模组，包括若干功率模块、第一电容电极导电层、第二电容电极导电层、滤波电容、吸收电容；每一功率模块包括绝缘基板、设置在绝缘基板上的第一桥臂导电层、设置在第一桥臂导电层上的多个第一桥臂功率芯片、设置在绝缘基板上的第二桥臂导电层、设置在第二桥臂导电层上的多个第二桥臂功率芯片、设置在绝缘基板上的第一桥臂电极导电层、设置在第一桥臂电极导电层上的第一电极导电条、设置在第二桥臂导电层上的第二电极导电条、设置在绝缘基板1上的输出电极导电层、设置在输出电极导电层上的输出电极导电条；多个第一桥臂功率芯片分别与第一桥臂电极导电层电连接，所述第一桥臂导电层与输出电极导电层电连接，多个第二桥臂功率芯片分别与输出电极导电层电连接；其中，第一电极导电条与多个第一桥臂功率芯片相邻设置，且沿多个第一桥臂功率芯片的排列路径延伸，第二电极导电条与多个第二桥臂功率芯片相邻设置，且沿多个第二桥臂功率芯片的排列路径延伸；所述第一电容电极导电层和第二电容电极导电层叠层设置，所述滤波电容电连接于第一电容电极导电层和第二电容电极导电层之间，所述吸收电容电连接于第一电容电极导电层和第二电容电极导电层之间，所述第一电容电极导电层与第一电极导电条电连接，所述第二电容电极导电层与第二电极导电条电连接。
进一步的，所述多个第二桥臂功率芯片与第一桥臂导电层电连接，进而得以与所述输出电极导电层电连接。
进一步的，所述第一电极导电条与第二电极导电条为对称设置的等高的框形铜条，所述第一电极导电条的开口朝向第一桥臂功率芯片，所述第二电极导电条的开口朝向第二桥臂功率芯片。
进一步的，所述绝缘基板的***固定设置有外框，在所述外框的侧边位于第一电极导电条和第二电极导电条的位置上开设有侧边通孔，所述侧边通孔与第一电极导电条、第二电极导电条的形状相对应，所述侧边通孔的尺寸大于第一及第二电极导电条的尺寸，所述第一及第二电极导电条分别设置于所述侧边通孔内，所述第一及第二电极导电条的顶端高出于外框的上表面。
进一步的，所述功率模块还包括门极引出板，所述门极引出板设置于第一及第二桥臂功率芯片与输出电极导电层之间，所述输出电极导电层呈框形，所述门极引出板位于输出电极导电层的框形开口内。
进一步的，所述输出电极导电条为框形，且与输出电极导电层的形状匹配，在所述外框的前端位于输出电极导电条的位置上开设有前通孔，所述前通孔与输出电极导电条的形状相对应，所述前通孔的尺寸大于输出电极导电条的尺寸，所述输出电极导电条设置于所述前通孔内，且其顶端高出于外框的上表面。
进一步的，所述第一电极导电条与第二电极导电条为对称设置的等高的直条形铜条。
进一步的，所述输出电极导电条包括两个直条形导电条，该两个直条形导电条分别设置于输出电极导电层的框形的两个臂上，在所述外框的前端位于输出电极导电条的位置上开设有两个前侧通孔，所述前侧通孔为直条形，且其尺寸大于输出电极导电条的尺寸，所述输出电极导电条设置于所述前侧通孔内，且所述输出电极导电条的顶端高出于外框的上表面。
进一步的，所述输出电极导电条包括两个环柱形导电条，该两个环柱形导电条设置在输出电极导电层的框形的两侧，在所述外框的前端位于输出电极导电条的位置上开设两个圆形通孔，所述圆形通孔的尺寸大于输出电极导电条的尺寸，所述输出电极导电条设置于所述圆形通孔内，且其顶端高出于外框的上表面。
进一步的，所述第一电极导电条、第二电极导电条和输出电极导电条的上端等高。
进一步的，所述第一桥臂功率芯片、第二桥臂功率芯片均为单管封装芯片，所述第一及第二桥臂功率芯片均形成有门极、源极及散热漏极。
进一步的，所述第一电极导电条和/或第二电极导电条为连续延伸状。
进一步的，所述第一电极导电条和/或第二电极导电条的中间包括至少有一个隔断。
进一步的，所述输出电极导电条的中间包括至少一个隔断。
进一步的，所述功率模组还包括散热器，所述若干功率模块设置于散热器上。
进一步的，所述功率模组还包括电容板，所述第一电容电极导电层和第二电容电极导电层均设置于电容板上。
进一步的，所述功率模组还包括若干压板，所述电容板通过若干压板与散热器相固定。
本发明所述的功率模组所包括的功率模块通过金属铜条作为模块电极引出，或焊接或压接，方便安装，且导电条的模块面积小，可有效减少模块的寄生电感。
附图说明
图1是本发明提供的一种功率模组的较佳实施方式的***示意图。
图2是图1中功率模组的电容板的结构示意图。
图3是图1中功率模组安装后的结构示意图。
图4是图1中功率模块的实施例一的正视示意图。
图5是图4中功率模块的立体示意图。
图6是图4中功率模块安装外框后的立体示意图。
图7是图6中功率模块的***图。
图8是图1中功率模块的实施例二的立体示意图。
图9是图8中功率模块安装外框后的立体示意图。
图10是图9中功率模块的***图。
图11是图1中功率模块的实施例三的正视示意图。
图12是图11中功率模块的立体图。
图13是图1中功率模块的实施例四的立体示意图。
图14是图1中功率模块的实施例五的正视示意图。
图15是图14中功率模块的立体图。
图16是图1中功率模块的实施例六的立体图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例进行详细说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
请继续参考图1、2所示，本发明所提供的一种功率模组200包括若干功率模块100（对于电机来讲，三相交流电要通过三个功率模块组成一个三相桥式功率模组，故图1-2中仅示出了三个功率模块，其他实施方式中亦可包括其他数量的功率模块）、第一电容电极导电层15、第二电容电极导电层16、滤波电容17、吸收电容18、散热器14、电容板18、压板19。其中，所述第一电容电极导电层15和第二电容电极导电层16叠层设置，所述滤波电容17电连接于第一电容电极导电层15和第二电容电极导电层16之间，所述吸收电容18电连接于第一电容电极导电层15和第二电容电极导电层16之间，所述第一电容电极导电层15与第一电极导电条7电连接，所述第二电容电极导电层16与第二电极导电条70电连接，所述第一电容电极导电层15和第二电容电极导电层16均设置于电容板18上。
所述若干功率模块100并列排布设置于散热器14上，所述电容板18通过若干压板19与散热器14相固定，以使第一电容电极导电层15与功率模块上的第一电极导电条7电连接、第二电容电极导电层15与功率模块上的第二电极导电条70电连接。所述第一电容电极导电层15和第二电容电极导电层16的数量与位置和功率模块上的第一电极导电条7和第二电极导电条70的位置的数量对应。
具体的，所述压板19通过若干螺钉穿过电容板18与散热器14上的螺孔进行紧固，三相功率模组的三个功率模块通过四块压板19实现稳固紧固。
请继续参见附图3，为安装完成后的功率模组200。可以看出，安装完成后的功率模组200结构紧凑，可最大程度地减少寄生电感。
请继续参见图4及5，所述功率模组200所包括的功率模块100的第一较佳实施方式包括绝缘基板1、设置在绝缘基板1上的第一桥臂导电层2、设置在第一桥臂导电层2上的多个第一桥臂功率芯片3（图4及图5中仅示出5个第一桥臂功率芯片）、设置在绝缘基板1上的第二桥臂导电层4、设置在第二桥臂导电层4上的多个第二桥臂功率芯片5（图4及图5中仅示出5个第二桥臂功率芯片）、设置在绝缘基板1上的第一桥臂电极导电层6、设置在第一桥臂电极导电层6上的第一电极导电条7、设置在第二桥臂导电层4上的第二电极导电条70、设置在绝缘基板1上的输出电极导电层8、设置在输出电极导电层8上的输出电极导电条9。其中，所述多个第一桥臂功率芯片3分别与第一桥臂电极导电层6电连接，所述第一桥臂导电层2与输出电极导电层8电连接（本实施方式中，所述第一桥臂导电层2与输出电极导电层8可为一个整体，当然，其他实施方式中所述第一桥臂导电层2与输出电极导电层8亦可分开制作），多个第二桥臂功率芯片5分别与输出电极导电层8电连接；其中，第一电极导电条7与多个第一桥臂功率芯片3相邻设置，且沿多个第一桥臂功率芯片3的排列路径延伸，第二电极导电条70与多个第二桥臂功率芯片5相邻设置，且沿多个第二桥臂功率芯片5的排列路径延伸。
工作时，驱动电流从第二电极导电条70流向第二桥臂导电层4，再依次流向所述第二桥臂功率芯片5的漏极及源极，传输至第一桥臂导电层2，之后再流向输出电极导电层8，之后经由输出电极导电条9输出。续流电流从所述第一电极导电条7输入，经由第一桥臂电极导电层6流向第一桥臂功率芯片3的源极及漏极，之后再依次流向第一桥臂导电层2及输出电极导电层8，最后经由输出电极导电条9输出。
本实施方式中，所述多个第二桥臂功率芯片5与第一桥臂导电层2电连接，进而得以与所述输出电极导电层8电连接。
请继续参考图6及图7所示，所述第一电极导电条7与第二电极导电条70为对称设置的等高的框形铜条，所述第一电极导电条7的开口朝向第一桥臂功率芯片3，所述第二电极导电条70的开口朝向第二桥臂功率芯片5。所述绝缘基板1的***固定设置有外框10，在所述外框10的侧边位于第一电极导电条7和第二电极导电条70的位置上开设有侧边通孔11，所述侧边通孔11与第一电极导电条7、第二电极导电条70的形状相对应，所述侧边通孔11的尺寸大于第一及第二电极导电条的尺寸，所述第一及第二电极导电条分别设置于所述侧边通孔11内，所述第一及第二电极导电条的顶端高出于外框10的上表面。
所述输出电极导电条9为框形，且与输出电极导电层8的形状匹配，在所述外框10的前端位于输出电极导电条9的位置上开设有前通孔13，所述前通孔13与输出电极导电条9的形状相对应，所述前通孔13的尺寸大于输出电极导电条9的尺寸，所述输出电极导电条9设置于所述前通孔13内，且其顶端高出于外框10的上表面。
所述功率模块100还包括门极引出板12，所述门极引出板12设置于第一及第二桥臂功率芯片与输出电极导电层8之间，所述输出电极导电层8呈框形，所述门极引出板12位于输出电极导电层8的框形开口内。
请继续参考图8-图10所示，其为所述功率模块100的第二较佳实施方式的示意图，其与第一实施方式的区别在于，所述第一电极导电条7和第二电极导电条70为对称设置的等高的直条形铜条，所述输出电极导电层8亦为直条形铜条。此时，该两个直条形导电条分别设置于输出电极导电层8的框形的两个臂上，在所述外框10的前端位于输出电极导电条9的位置上开设有两个前侧通孔14，所述前侧通孔14为直条形，且其尺寸大于输出电极导电条9的尺寸，所述输出电极导电条9设置于所述前侧通孔14内，且所述输出电极导电条9的顶端高出于外框10的上表面。
请继续参考图11及图12所示，其为所述功率模块的第三较佳实施方式的示意图，其与第二较佳实施方式的区别在于，所述输出电极导电条9包括两个环柱形导电条，该两个环柱形导电条设置在输出电极导电层8的框形的两侧，在所述外框10的前端位于输出电极导电条9的位置上开设两个圆形通孔，所述圆形通孔的尺寸大于输出电极导电条9的尺寸，所述输出电极导电条9设置于所述圆形通孔内，且其顶端高出于外框10的上表面。
本发明中，所述第一电极导电条7、第二电极导电条70和输出电极导电条9的上端等高。此外，所述正电极导电条6、负电极导电条7以及输出电极导电条9也可以采用其它类似的形状，以直条或柱状结构为主，用于减少电感的产生。当然，当所述外框10的结构亦需要根据导电条的形状改变作相应的变化。
所述输出电极导电条9也可以用接线鼻替代，直接从输出电极导电层8上引出。所述第一电极导电条7、第二电极导电条70以及输出电极导电条9与导电层之间的连接以压接为主，或通过导电胶，或通过焊接形式达到良好导通性能。所述外框10与绝缘基板1之间通过胶粘或榫接实现固定。
请继续参考图13所示，其为所述功率模块的第四较佳实施方式的示意图，所述第一桥臂功率芯片、第二桥臂功率芯片均为单管封装芯片，即所述第一桥臂功率芯片及第二桥臂功率芯片的外面均包裹有一层树脂，然后引出引脚与外部电路进行电连接。图13所示为采用单管封装芯片封装后的功率模块。封装完成后，所述桥臂功率芯片形成门极20、源极22及散热漏极23，以与其他电路电连接。
请继续参考图14及图15所示，本发明所述的功率模块的第五较佳实施方式中，所述第一电极导电条7、第二电极导电条70被分成两段（其他实施方式中亦可被分为多段），如此可以在不影响导电能力的情况下，减小电极与绝缘基板之间的热应力，减小绝缘基板的热形变，此结构对焊接条形电极的模块尤其有利。其他实施方式中，所述第一电极导电条7及第二电极导电条70可以为连续延伸的，且其中间至少包括有一个隔断。
请继续参考图16所示，本发明所述的功率模块的第六较佳实施方式中，所述输出电极导电条9被分成两段（其他实施方式中亦可被分为多段），如此可以在不影响导电能力的情况下，减小电极与绝缘基板之间的热应力，减小绝缘基板的热形变，此结构对焊接条形电极的模块尤其有利。其他实施方式中，所述输出电极导电条9可以为连续延伸的，且其中间至少包括有一个隔断。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (17)
1.一种功率模组，其特征在于：包括若干功率模块、第一电容电极导电层、第二电容电极导电层、滤波电容、吸收电容；每一功率模块包括绝缘基板、设置在绝缘基板上的第一桥臂导电层、设置在第一桥臂导电层上的多个第一桥臂功率芯片、设置在绝缘基板上的第二桥臂导电层、设置在第二桥臂导电层上的多个第二桥臂功率芯片、设置在绝缘基板上的第一桥臂电极导电层、设置在第一桥臂电极导电层上的第一电极导电条、设置在第二桥臂导电层上的第二电极导电条、设置在绝缘基板上的输出电极导电层、设置在输出电极导电层上的输出电极导电条；多个第一桥臂功率芯片分别与第一桥臂电极导电层电连接，所述第一桥臂导电层与输出电极导电层电连接，多个第二桥臂功率芯片分别与输出电极导电层电连接；其中，第一电极导电条与多个第一桥臂功率芯片相邻设置，且沿多个第一桥臂功率芯片的排列路径延伸，第二电极导电条与多个第二桥臂功率芯片相邻设置，且沿多个第二桥臂功率芯片的排列路径延伸；所述第一电容电极导电层和第二电容电极导电层叠层设置，所述滤波电容电连接于第一电容电极导电层和第二电容电极导电层之间，所述吸收电容电连接于第一电容电极导电层和第二电容电极导电层之间，所述第一电容电极导电层与第一电极导电条电连接，所述第二电容电极导电层与第二电极导电条电连接。
2.根据权利要求1所述的功率模组，其特征在于：所述多个第二桥臂功率芯片与第一桥臂导电层电连接，进而得以与所述输出电极导电层电连接。
3.根据权利要求1所述的功率模组，其特征在于：所述第一电极导电条与第二电极导电条为对称设置的等高的框形铜条，所述第一电极导电条的开口朝向第一桥臂功率芯片，所述第二电极导电条的开口朝向第二桥臂功率芯片。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的功率模组，其特征在于：所述绝缘基板的***固定设置有外框，在所述外框的侧边位于第一电极导电条和第二电极导电条的位置上开设有侧边通孔，所述侧边通孔与第一电极导电条、第二电极导电条的形状相对应，所述侧边通孔的尺寸大于第一及第二电极导电条的尺寸，所述第一及第二电极导电条分别设置于所述侧边通孔内，所述第一及第二电极导电条的顶端高出于外框的上表面。
5.根据权利要求4所述的功率模组，其特征在于：所述功率模块还包括门极引出板，所述门极引出板设置于第一及第二桥臂功率芯片与输出电极导电层之间，所述输出电极导电层呈框形，所述门极引出板位于输出电极导电层的框形开口内。
6.根据权利要求5所述的功率模组，其特征在于：所述输出电极导电条为框形，且与输出电极导电层的形状匹配，在所述外框的前端位于输出电极导电条的位置上开设有前通孔，所述前通孔与输出电极导电条的形状相对应，所述前通孔的尺寸大于输出电极导电条的尺寸，所述输出电极导电条设置于所述前通孔内，且其顶端高出于外框的上表面。
7.根据权利要求1所述的功率模组，其特征在于：所述第一电极导电条与第二电极导电条为对称设置的等高的直条形铜条。
8.根据权利要求7所述的功率模组，其特征在于：所述输出电极导电条包括两个直条形导电条，该两个直条形导电条分别设置于输出电极导电层的框形的两个臂上，在所述外框的前端位于输出电极导电条的位置上开设有两个前侧通孔，所述前侧通孔为直条形，且其尺寸大于输出电极导电条的尺寸，所述输出电极导电条设置于所述前侧通孔内，且所述输出电极导电条的顶端高出于外框的上表面。
9.根据权利要求7所述的功率模组，其特征在于：所述输出电极导电条包括两个环柱形导电条，该两个环柱形导电条设置在输出电极导电层的框形的两侧，在所述外框的前端位于输出电极导电条的位置上开设两个圆形通孔，所述圆形通孔的尺寸大于输出电极导电条的尺寸，所述输出电极导电条设置于所述圆形通孔内，且其顶端高出于外框的上表面。
10.根据权利要求1所述的功率模组，其特征在于：所述第一电极导电条、第二电极导电条和输出电极导电条的上端等高。
11.根据权利要求1所述的功率模组，其特征在于：所述第一桥臂功率芯片、第二桥臂功率芯片均为单管封装芯片，所述第一及第二桥臂功率芯片均形成有门极、源极及散热漏极。
12.根据权利要求1所述的功率模组，其特征在于：所述第一电极导电条和/或第二电极导电条为连续延伸状。
13.根据权利要求12所述的功率模组，其特征在于：所述第一电极导电条和/或第二电极导电条的中间包括至少有一个隔断。
14.根据权利要求12所述的功率模组，其特征在于：所述输出电极导电条的中间包括至少一个隔断。
15.根据权利要求1所述的功率模组，其特征在于：还包括散热器，所述若干功率模块设置于散热器上。
16.根据权利要求11所述的功率模组，其特征在于：还包括电容板，所述第一电容电极导电层和第二电容电极导电层均设置于电容板上。
17.根据权利要求16所述的功率模组，其特征在于：还包括若干压板，所述电容板通过若干压板与散热器相固定。
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