CN116190360A - 功率模块和电器设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种功率模块和电器设备，所述功率模块包括：外壳；第一桥臂组件和第二桥臂组件，所述第一桥臂组件和所述第二桥臂组件均安装于所述外壳内，且所述第一桥臂组件和所述第二桥臂组件之间填充有绝缘件；其中所述第一桥臂组件具有交流端子，所述第二桥臂组件具有直流端子，所述交流端子在所述直流端子所在的平面内的投影与所述直流端子的至少部分重合，所述绝缘件的至少部分设置于所述交流端子与所述直流端子之间。本发明的功率模块，能够有效地解决杂散电感较大的问题，提高功率模块运行的准确性。

Description

功率模块和电器设备
技术领域
本发明涉及电器电子技术领域，尤其是涉及一种功率模块和具有该功率模块的电器设备。
背景技术
当今汽车电动化趋势下，电机控制器向着高效率、高功率密度、高可靠性方向发展，SiC作为第三代半导体器件，其具有宽禁带、高热导率、高熔点、高临界击穿电场、高饱和电子迁移速度等优点，且目前已有较多的现有技术中将SiC应用到电机驱动功率模块。相关技术中，功率模块采用的为单面直接水冷结构进行封装固定，如第三代半导体器件如SiCMOSFET，其中，采用这种封装形式的问题在于杂散电感很大，易造成开关损耗偏大，存在改进的空间。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种功率模块，该功率模块能够有效地解决杂散电感较大的问题，提高功率模块运行的安全性。
根据本发明实施例的功率模块，包括：外壳；第一桥臂组件和第二桥臂组件，所述第一桥臂组件和所述第二桥臂组件均安装于所述外壳内，且所述第一桥臂组件和所述第二桥臂组件之间填充有绝缘件；其中所述第一桥臂组件具有交流端子，所述第二桥臂组件具有直流端子，所述交流端子在所述直流端子所在的平面内的投影与所述直流端子的至少部分重合，且所述绝缘件的至少部分设置于所述交流端子与所述直流端子之间。
根据本发明实施例的功率模块，将第一桥臂组件的交流端子和第二桥臂组件的直流端子进行绝缘叠置的结构设计，使得功率模块能够有效地解决杂散电感较大的问题，提高功率模块运行的准确性。
根据本发明一些实施例的功率模块，所述第一桥臂组件还包括第一铜层和第一芯片，所述第一铜层在所述交流端子所在平面内的投影与在所述交流端子的至少部分重合，所述第一芯片安装于所述交流端子且与所述第一铜层正对分布；所述第二桥臂组件还包括第二铜层和第二芯片，所述第二铜层在所述直流端子所在平面内的投影与所述直流端子的至少部分重合，所述第二芯片安装于所述直流端子且与所述第二铜层正对分布；其中所述第一芯片和所述第二芯片在所述绝缘件的宽度方向上错开分布。
根据本发明一些实施例的功率模块，所述第一芯片与所述第二铜层之间设置第一垫高块，且所述第一铜层、所述第一芯片、所述第一垫高块和所述第二铜层中的相邻两个之间通过第一焊接层焊接固定；所述第二芯片与所述第一铜层之间设置第二垫高块，且所述第二铜层、所述第二芯片、所述第二垫高块和所述第一铜层中的相邻两个之间通过第二焊接层焊接固定。
根据本发明一些实施例的功率模块，所述直流端子和所述交流端子均构造为板状结构，所述交流端子与所述第一铜层焊接相连，所述直流端子与所述第二铜层焊接相连。
根据本发明一些实施例的功率模块，所述第一桥臂组件还包括第一柔性电路板和交流控制端子，所述第一柔性电路板电连接于所述第一芯片与所述交流控制端子之间，且所述交流控制端子伸至所述外壳外；所述第二桥臂组件还包括第二柔性电路板和直流控制端子，所述第二柔性电路板电连接于所述第二芯片与所述直流控制端子之间，且所述直流控制端子伸至所述外壳外。
根据本发明一些实施例的功率模块，所述交流控制端子和所述直流控制端子构造为共用的柔性控制板。
根据本发明一些实施例的功率模块，所述交流控制端子和所述直流控制端子分别构造为柔性控制板。
根据本发明一些实施例的功率模块，所述直流端子包括间隔开分布的正极端子和负极端子，所述第二柔性电路板具有吸收电容区域，所述吸收电容区域的两端分别与所述负极端子与所述正极端子电连接。
根据本发明一些实施例的功率模块，所述第一柔性电路板和/或所述第二柔性电路板设有温度传感器。
根据本发明一些实施例的功率模块，所述直流端子包括正极端子和负极端子，所述正极端子和所述负极端子间隔开且均在所述交流端子所在平面内的投影与所述交流端子重合。
根据本发明一些实施例的功率模块，所述正极端子和所述负极端子均叠置于所述绝缘件的至少部分的第一侧，所述正极端子与所述绝缘件的一部分叠置，且所述负极端子与所述绝缘件的另一部分叠置，所述交流端子叠置于所述绝缘件的第二侧。
根据本发明一些实施例的功率模块，所述绝缘件包括第一绝缘层和第二绝缘层；其中所述正极端子位于所述交流端子的第一侧，且所述第一绝缘层设置于所述正极端子和所述交流端子之间，所述负极端子位于所述交流端子的第二侧，且所述第二绝缘层设置于所述负极端子与所述交流端子之间。
根据本发明一些实施例的功率模块，所述绝缘件包括第一绝缘层和第二绝缘层；其中所述正极端子、所述第一绝缘层、所述负极端子、所述第二绝缘层与所述交流端子依次叠置；或者所述负极端子、所述第一绝缘层、所述正极端子、所述第二绝缘层与所述交流端子依次叠置。
根据本发明一些实施例的功率模块，所述直流端子和所述交流端子均从所述外壳的同一侧伸出，且所述交流端子的整体延伸长度大于所述直流端子的整体延伸长度。
根据本发明一些实施例的功率模块，所述直流端子包括正极端子和负极端子，所述正极端子和所述负极端子之间设有吸收电容。
本发明还提出了一种电器设备。
根据本发明实施例的电器设备，设置有上述任一种实施例所述的功率模块。
所述电器设备和上述的功率模块相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明实施例的功率模块的结构示意图；
图2是根据本发明实施例的功率模块的装配图；
图3是根据本发明实施例的功率模块的***图；
图4是根据本发明实施例的功率模块的截面图；
图5是根据本发明实施例的功率模块的第一桥臂组件的截面图；
图6是根据本发明实施例的功率模块的第二桥臂组件的截面图；
图7是根据本发明实施例的功率模块的交流端子处的截面图；
图8是根据本发明实施例的功率模块的直流端子处的截面图；
图9是根据本发明实施例的功率模块的电路图；
图10是根据本发明另一些实施例的功率模块的第一桥臂组件的截面图；
图11是根据本发明另一些实施例的功率模块的电路图；
图12是根据本发明又一些实施例的功率模块的结构示意图；
图13是根据本发明又一些实施例的功率模块的第一桥臂组件的截面图；
图14是根据本发明再一些实施例的功率模块的第二桥臂组件的截面图；
图15是根据本发明再一些实施例的功率模块的第一桥臂组件的截面图；
图16是根据本发明再一些实施例的功率模块的第二桥臂组件的截面图；
图17是根据本发明进一步地实施例的功率模块的截面图；
图18是图17中A-A处的截面图；
图19和图20分别为本发明功率模块的其余两种实施例的直流端子、交流端子的分布截面图；
图21为图20实施例中的功率模块的另一视角的直流端子、交流端子的分布截面图。
附图标记：
功率模块100，
外壳1，子壳11，针翅结构111，
第一桥臂组件2，交流端子21，第一铜层22，第一芯片23，第一柔性电路板24，交流控制端子25，
第二桥臂组件3，直流端子31，正极端子311，负极端子312，第二铜层32，正极铜层区域321，负极铜层区域322，第二芯片33，第二柔性电路板34，直流控制端子35，
柔性控制板41，连接点42，吸收电容区域43，正极电容区域431，负极电容区域432，焊接块433，温度传感器44，吸收电容45，焊盘46，
第一垫高块51，第一焊接层52，第二垫高块61，第二焊接层62，绝缘件7，第一绝缘层71，第二绝缘层72，陶瓷层8。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参考图1-图21描述根据本发明实施例的功率模块100，该功率模块100采用了直流端子31和交流端子21叠层分布的结构设计，使得功率模块100能够有效地解决杂散电感较大的问题，提高功率模块100运行的准确性。
如图1-图3所示，根据本发明实施例的功率模块100，包括：外壳1、第一桥臂组件2和第二桥臂组件3。
其中，需要说明的是，如图1所示，外壳1构造为功率模块100的外部壳体结构，以用于起到对安装于外壳1内的元件进行保护和固定的作用，且外壳1的两个相对设置的外侧面均设有散热结构，如图1和图2所示，外壳1每个外侧面采用多个针翅结构111，实现较大散热面积的冷却效果，利于提升对元件的散热作用。
第一桥臂组件2和第二桥臂组件3均安装于外壳1内，其中，外壳1的内部构造为中空结构，以在外壳1内形成安装腔，且安装腔具有敞开端口，以使第一桥臂组件2和第二桥臂组件3均安装于安装腔内，且第一桥臂组件2的交流端子21和第二桥臂组件3的直流端子31可从敞开端口处伸出。其中，第一桥臂组件2和第二桥臂组件3为相对设置于安装腔内，且在第一桥臂组件2和第二桥臂组件3之间形成有绝缘件7，以使绝缘件7能够在第一桥臂组件2和第二桥臂组件3之间起到绝缘和分隔的作用，不仅使得第一桥臂组件2和第二桥臂组件3各自的内部元件的相对位置保持固定，二者均处于稳定的结构状态，且绝缘件7能够有效地避免第一桥臂组件2和第二桥臂组件3之间出现意外短路的情况，提高第一桥臂组件2和第二桥臂组件3各自运行的安全性。
在实际设计时，外壳1可为一个整体结构，也可如图2和图3所示，将外壳1预先构造为两个子壳11，且两个子壳11朝向彼此的侧面构造为内凹结构，以在两个子壳11拼接固定后形成外壳1，且在两个子壳11之间限定出安装腔。第一桥臂组件2可先安装于一个子壳11内，第二桥臂组件3可先安装于另一个子壳11内，这样，如图2所示，第一桥臂组件2与一个子壳11形成功率模块100的左侧部分，第二桥臂组件3与另一个子壳11形成功率模块100的右侧部分，再将左侧部分和右侧部分进行拼接，以使两个子壳11拼接为一个整体，且第一桥臂组件2和第二桥臂组件3相对设置于两个子壳11之间，其中，在第一桥臂组件2和第二桥臂组件3之间形成的安装间隙可作为注塑空间，以在注塑空间内灌封热固性树脂，使得热固性树脂在凝固成型后形成位于第一桥臂组件2和第二桥臂组件3之间的绝缘件7，由此，不仅可起到固定和封装的作用，且可起到绝缘保护的作用。其中，两个子壳11可通过钎焊、激光焊接、搅拌焊接等工艺形成完整密闭腔体，焊接时可通过施加一定的压力于子壳11使焊接完成后保留一定应力维持内部芯片电气连接点的可靠压紧，外壳1焊接完成后可进行回流焊使模块内的焊料融化粘结。
由此，在功率模块100进行封装固定后，两个子壳11背离彼此的侧面均具有针翅结构111，以使两个子壳11能够分别在第一桥臂组件2和第二桥臂组件3的背离彼此的侧面起到散热、冷却的作用。
其中，如图1-图3所示，第一桥臂组件2具有交流端子21，第二桥臂组件3具有直流端子31，其中，交流端子21和直流端子31作为功率模块100的功率端子，以用于输入或输出电流，保证功率模块100能够正常运行。其中，交流端子21和直流端子31可设计为扁平状结构，且交流端子21和直流端子31均可为铜材质制成，以使交流端子21和直流端子31可在空间内分布(为非直接接触)，具体将交流端子21在直流端子31所在的平面内的投影与直流端子31的至少部分重合，换言之，交流端子21和直流端子31在二者的厚度方向上相对分布。这样，可在保证交流端子21和直流端子31进行电流传导的情况下，将交流端子21与直流端子31共同设置于功率模块100中，同时使得绝缘件7的至少部分设置于交流端子21和直流端子31之间，从而实现内部安装空间的最大化利用，且有效地避免出现直流端子31和交流端子21之间电流短路的问题。当然，本发明中的绝缘件7的位于交流端子21和直流端子31之间的至少部分不仅可采用注塑或填充的树脂材料，也可采用如聚酰亚胺薄膜、陶瓷绝缘片等绝缘材料制成的薄膜材料，同样利于实现交流端子21和直流端子31之间的绝缘作用，其中，薄膜材料的厚度可设计为0.1mm～0.3mm。
以及，需要说明的是，通过将交流端子21和直流端子31相对安装于功率模块100内，其中，直流端子31可包括正极端子311和负极端子312，由此，使得正极端子311、负极端子312和交流端子21相对分布之后可将端子杂散电感降低，具体地，通过此设计，可使得正极端子311、负极端子312以及交流端子21紧贴可为电流提供最靠近的返回路径，正负极之间的换流电流可在紧贴的交流端子21感应反向电流减少换流回路电感，从而有效地降低杂散电感。
根据本发明实施例的功率模块100，将第一桥臂组件2的交流端子21和第二桥臂组件3的直流端子31进行绝缘叠层分布的结构设计，使得功率模块100能够有效地解决杂散电感较大的问题，提高功率模块100运行的准确性。
在一些实施例中，如图3和图5所示，第一桥臂组件2还包括第一铜层22和第一芯片23，第一铜层22在交流端子21所在平面内的投影与交流端子21的至少部分重合，第一芯片23安装于交流端子21，以使第一芯片23与交流端子21电连接，且第一芯片23与第一铜层22正对分布，其中，如图3和图5所示，交流端子21的下端部分构造为具有凹槽结构，第一芯片23安装于凹槽结构内，以使第一芯片23与交流端子21的相对位置保持固定，第一铜层22与交流端子21的下端部分贴合且与第一芯片23的侧面贴合，从而使得第一铜层22、第一芯片23和交流端子21相对固定。
其中，如图3和图5所示，第一芯片23为三个，交流端子21具有三个凹槽结构，三个第一芯片23分别对应安装于三个凹槽结构内，从而均与交流端子21相对固定，且三个第一芯片23均与第一铜层22正对分布。
如图3和图6所示，第二桥臂组件3还包括第二铜层32和第二芯片33，第二铜层32在直流端子31所在平面内的投影与直流端子31的至少部分重合，第二芯片33安装于直流端子31，以使第二芯片33与直流端子31电连接，且第二芯片33与第二铜层32正对分布，其中，如图3和图6所示，直流端子31的下端部分构造为具有凹槽结构，第二芯片33安装于凹槽结构内，以使第二芯片33与直流端子31的相对位置保持固定，第二铜层32与直流端子31的下端部分贴合且与第二芯片33的侧面贴合，从而使得第二铜层32、第二芯片33和直流端子31相对固定。
其中，如图3和图6所示，第二芯片33为三个，直流端子31具有三个凹槽结构，三个第二芯片33分别对应安装于三个凹槽结构内，从而均与直流端子31相对固定，且三个第二芯片33均与第二铜层32正对分布。
且在具体设计时，直流端子31包括正极端子311和负极端子312，第二铜层32包括正极铜层区域321和负极铜层区域322，正极铜层区域321和负极铜层区域322间隔开分布，正极铜层区域321用于与正极端子311叠置，且负极铜层区域322用于与负极端子312叠置。
其中，需要说明的是，如图3所示，第一铜层22与左侧的子壳11之间设有陶瓷层8，以将第一铜层22与一个子壳11绝缘间隔开，同时，在第二铜层32与右侧的子壳11之间设有陶瓷层8，以将第二铜层32与另一个子壳11绝缘间隔开，由此，保证功率模块100的内部电子元件与外壳1绝缘间隔开。
在一些实施例中，如图4所示，第一芯片23与第二铜层32之间设置第一垫高块51，且第一铜层22、第一芯片23、第一垫高块51和第二铜层32中的相邻两个之间通过第一焊接层52焊接固定，也就是说，在进行第一桥臂组件2和第二桥臂组件3的实际安装时，可先将第一芯片23安装于交流端子21的凹槽结构内，并将第一芯片23与第一铜层22焊接固定，再将第一垫高块51焊接固定于第一芯片23与第二铜层32之间。由此，将第一铜层22、第一芯片23、第一垫高块51和第二铜层32中相邻两个焊接固定。
同样地，如图4所示，第二芯片33与第一铜层22之间设置第二垫高块61，且第二铜层32、第二芯片33、第二垫高块61和第一铜层22中的相邻两个之间通过第二焊接层62焊接固定，即在具体安装时，可先将第二芯片33安装于直流端子31的凹槽结构内，并将第二芯片33与第二铜层32焊接固定，再将第二垫高块61焊接固定于第二芯片33与第一铜层22之间，由此，第二铜层32、第二芯片33、第二垫高块61和第一铜层22中的相邻两个焊接固定。
由此，本发明中的第一芯片23与第二芯片33为反向安装关系，这样，能够利于减少桥接件的使用，从而降低结构设计的成本。同时，下层设置的铜箔为一个完整的导电区域，可为电流提供顺畅的返回路径，有利于减少杂散电感。
在一些实施例中，直流端子31和交流端子21均构造为板状结构，也就是说，在具体成型时，可将正极端子311、负极端子312和交流端子21均采用冲压或切割工艺形成设定形状，如图3所示，直流端子31和交流端子21均冲压形成为具有多个凹槽结构的板状，且直流端子31和交流端子21的凹槽结构错开分布，再将交流端子21与第一铜层22叠置且焊接相连，直流端子31与第二铜层32叠置且焊接相连。
如此设计，可以增强第一铜层22、第二铜层32的过流能力而避免采用较厚的铜层造成应力问题。同时可以缩小交流电路板的电路(直流正、负端电路)与直流电路板的电路(交流端电路)间距，增强双互之间的耦合，使电流返回路径最为贴近，其优点是减小回流电感，另较厚的直流端子31和交流端子21形成后的导电框架能够提供优秀的均流效果。
在一些实施例中，如图5所示，第一桥臂组件2还包括第一柔性电路板24和交流控制端子25，第一柔性电路板24电连接于第一芯片23与交流控制端子25之间，且交流控制端子25伸至外壳1外，这样，第一芯片23处产生的控制信号，可通过第一柔性电路板24传递至交流控制端子25，进而通过交流控制端子25输出至功率模块100的外部，利于工作人员进行接收和获取。
其中，如图5所示，第一柔性电路板24具有三个芯片引出点，且第一柔性电路板24的三个芯片引出点分别用于与三个第一芯片23电连接，以及，交流控制端子25可构造为三个间隔开的信号端子，且三个信号端子分别为T1、G1、S1，三个信号端子平行间隔开且均从安装腔的敞开端伸出，从而利于实现控制信号的输出。
如图7所示，在第一铜层22的边沿处形成有缺口结构，缺口结构处设有交流控制端子25的焊盘46，且焊盘46分为三个部分，这样，三个信号端子可分别焊接固定于焊盘46的三个部分处。
如图6所示，第二桥臂组件3还包括第二柔性电路板34和直流控制端子35，第二柔性电路板34电连接于第二芯片33与直流控制端子35之间，且直流控制端子35伸至外壳1外，这样，第二芯片33处产生的控制信号，可通过第二柔性电路板34传递至直流控制端子35，进而通过直流控制端子35输出至功率模块100的外部，利于工作人员进行接收和获取。
其中，如图6所示，第二柔性电路板34具有三个芯片引出点，且第二柔性电路板34的三个芯片引出点分别用于与三个第二芯片33电连接，以及，直流控制端子35可构造为三个间隔开的信号端子，且三个信号端子分别为T2、G2、S2，三个信号端子平行间隔开且均从安装腔的敞开端伸出，从而利于实现控制信号的输出。
如图8所示，正极铜层区域321和负极铜层区域322间隔开，在正极铜层区域321的边沿处形成有缺口结构，缺口结构处设有直流控制端子35的焊盘46，且焊盘46分为三个部分，这样，三个信号端子可分别焊接固定于直流控制端子35的焊盘46的三个部分处。
需要说明的是，本发明中，直接电路板和交流电路板均采用柔性电路板，以使柔性电路板在连接控制端与芯片的门极控制端时，可代替常规绑线工艺，这样，可利用柔性电路板为平面结构并且自带足够强度的绝缘层的结构特性，不需要为绑线工艺保留较大的弧度空间及绝缘间隔，且利于降低模块的厚度及降低杂散电感。
在一些实施例中，交流控制端子25和直流控制端子35构造为共用的柔性控制板41，也就是说，在该实施例中，交流控制端子25和直流控制端子35不采用三个单独的插针式的设计，而是采用同一个柔性控制板41进行控制信号的输出。
具体地，可如图15中所示，在第一柔性电路板24上设置四个连接点42，同时，如图16所示，在第二柔性电路板34上也设置四个连接点42，且设置一个共用的柔性控制板41，柔性控制板41上对应设有四个连接点42，且该柔性控制板41上的四个连接点42既分别与第一柔性电路板24的四个连接点42相连，又分别与第二柔性电路板34上的四个连接点42相连，从而实现对控制信号的输出。
或者在另一些实施例中，交流控制端子25和直流控制端子35分别构造为柔性控制板41，如图13所示，交流控制端子25的上端朝上延伸并伸出安装腔外，即交流控制端子25的上端伸出部分构造为其对应的柔性控制板41，以用于将交流控制端子25上的电控信号进行输出，同时，如图14所示，直流控制端子35的上端朝上延伸并伸出安装腔外，即直流控制端子35的上端伸出部分构造为其对应的柔性控制板41，以用于将直流控制端子35上的电控信号进行输出。
由此，通过将交流控制端子25和直流控制端子35构造为柔性控制板41，以从柔性电路板进一步地扩展伸出至功率模块100的外部，实现了柔性控制端子的设计，具有结构更为紧凑、节省空间的作用，同时，驱动板的接口位置设置也更加灵活。且柔性控制板41可以为门极控制信号通过进行阻抗控制，提供保证信号完整性的通道设计，这是插针式端子无法达到的，以及可以保证门极运动信号不产生过冲、振铃等失真，换言之，可保证高速器件SiC MOSFET的可靠关闭或开启及降低损耗。
在一些实施例中，如图17所示，直流端子31包括间隔开分布的正极端子311和负极端子312，第二柔性电路板34具有吸收电容区域43，吸收电容区域43的两端分别与负极端子312与正极端子311电连接。这样，通过吸收电容区域43的设置，使得吸收电容区域43能够有效地吸收开关动作时候杂散电感产生的过冲能量，另外可以优化***EMI(电磁干扰)问题。其中，在具体设计时，吸收电容区域43的层数可根据实际需求进行设定。
如图18所示，吸收电容区域43包括正极电容区域431和负极电容区域432，正极端子311与正极电容区域431通过焊接块433焊接相连，且负极端子312与负极电容区域432通过焊接块433焊接相连，且正极端子311对应的正极电容区域431和负极端子312对应的负极电容区域432叠置分布，以进一步限制关断尖峰，减少环路，减少EMI(电磁干扰)。
在一些实施例中，第一柔性电路板24和/或第二柔性电路板34设有温度传感器44，如图5所示，在第一柔性电路板24设计温度传感器44，以通过该温度传感器44对第一柔性电路板24处的温度进行检测，具体地，且在第一柔性电路板24中进行挖空设计，以将温度传感器44安装于第一柔性电路板24的挖空区域内，实现温度传感器44的固定。同样地，如图6所示，在第二柔性电路板34设计温度传感器44，以通过该温度传感器44对第二柔性电路板34处的温度进行检测，具体地，且在第二柔性电路板34中进行挖空设计，以将温度传感器44安装于第二柔性电路板34的挖空区域内，实现温度传感器44的固定。当然，也可在第一柔性电路板24和第二柔性电路板34均设计温度传感器44，以分别对两个电路板的温度进行检测。
在一些实施例中，直流端子31包括正极端子311、负极端子312，正极端子311、负极端子312且均在交流端子21所在平面内的投影与交流端子21的至少部分重合，即在交流端子21的厚度方向上，正极端子311和负极端子312均与交流端子21相对分布。这样，将正极端子311、负极端子312和交流端子21相对分布之后可将端子杂散电感降低，具体地，通过此设计，可使得正极端子311、负极端子312以及交流端子21紧贴可为电流提供最靠近的返回路径，正负极之间的换流电流可在紧贴的交流端子21感应反向电流减少换流回路电感，从而有效地降低杂散电感。
其中，需要说明的是，在具体安装时，正极端子311、负极端子312和交流端子21具有多种布置形式，均可实现降低杂散电感的作用。
如在一些实施例中，如图2所示，正极端子311和负极端子312均叠置于绝缘件7的第一侧，且正极端子311与绝缘件7的一部分叠置，且负极端子312与绝缘件7的另一部分叠置，交流端子21叠置于绝缘件7的第二侧。也就是说，正极端子311和负极端子312均位于绝缘件7的同一侧，且交流端子21位于绝缘件7的另一侧，这样，将正极端子311和负极端子312两个直流端子31和交流端子21分别设置于绝缘件7的两侧，从而可实现直流端子31和交流端子21的叠层分布，利于降低杂散电感。
或者在一些实施例中，绝缘件7包括第一绝缘层71和第二绝缘层72。正极端子311位于交流端子21的第一侧，且第一绝缘层71设置于正极端子311和交流端子21之间，负极端子312位于交流端子21的第二侧，且第二绝缘层72设置于负极端子312与交流端子21之间。其中，正极端子311和负极端子312的位置可互换安装。
再具体设计时，如图19所示，第一绝缘层71和第二绝缘层72间隔开分布，其中，可将正极端子311设于交流端子21的左侧，且将负极端子312设于交流端子21的右侧，同时，将第一绝缘层71夹设于正极端子311和交流端子21之间实现绝缘间隔的作用，以及将第二绝缘层72夹设于负极端子312和交流端子21之间实现绝缘间隔的作用，由此，可实现直流端子31和交流端子21的层叠分布，利于降低杂散电感。
再或者，在一些实施例中，绝缘件7包括第一绝缘层71和第二绝缘层72如图20所示，正极端子311、负极端子312和交流端子21依次分布，如正极端子311位于最左侧，交流端子21位于最右侧，且负极端子312位于正极端子311和交流端子21之间，同时，将第一绝缘层71夹设于正极端子311和负极端子312之间，以及将第二绝缘层72夹设于负极端子312和交流端子21之间，即正极端子311、第一绝缘层71、负极端子312、第二绝缘层72和交流端子21依次叠置，由此，可实现直流端子31和交流端子21的层叠分布，利于降低杂散电感。
或者可将负极端子312、正极端子311和交流端子21依次分布，如负极端子312位于最左侧，交流端子21位于最右侧，且正极端子311位于负极端子312和交流端子21之间，同时，将第一绝缘层71夹设于负极端子312和正极端子311之间，以及将第二绝缘层72夹设于正极端子311和交流端子21之间，即负极端子31、第一绝缘层71、2正极端子311、第二绝缘层72和交流端子21依次叠置，由此，可实现直流端子31和交流端子21的层叠分布，利于降低杂散电感。
其中，在具体设计时，如图21所示，可将绝缘件7构造为具有三个安装插槽，三个安装插槽在绝缘件7的厚度方向依次分布，交流端子21安装于第一个安装插槽内，负极端子312具有负极插接部分，负极插接部分插接于位于中间的安装插槽内，且正极端子311具有正极插接部分，正极插接部分插接于位于另一个安装插槽内，由此，第一个安装插槽与中间的安装插槽之间的绝缘部分为第二绝缘层72，中间的安装插槽和另一个安装插槽之间的绝缘部分为第一绝缘层71。
也就是说，本发明中的交流端子21、正极端子311和负极端子312与绝缘件7之间具有多种配合形式，且均可实现直流端子31和交流端子21的层叠配合，即均可实现降低杂散电感的作用。
在一些实施例中，如图19或图20所示，交流端子的整体延伸长度大于直流端子31的整体延伸长度，由此，可确保直流端子31得到全程的磁场抵消作用。交流端子21超出塑封部分提供电气连接点。而直流端子31可以在注塑成型后通过打磨后露出电气连接面，或通过特定的模具设计使其一次成型，正极端子311和负极端子312之间为保证足够的爬电距离设置有一绝缘材料形成的凸起。
在一些实施例中，如图10所示，直流端子31包括正极端子311和负极端子312，正极端子311和负极端子312之间设有吸收电容45，以使吸收电容45用于吸收开关动作时由杂散电感产生的过冲能量，另外可以优化***EMI(电磁干扰)问题。
其中，需要说明的是，本发明中的功率模块100，可采用如下工艺流程进行加工成型：
先将第一芯片23、第二芯片33、第一柔性电路板24、第二柔性电路板34、外壳1、交流控制端子25、直流控制端子35、交流端子21、正极端子311和负极端子312以及第一垫高块51、第二垫高块61通过银烧结或常规钎焊工艺完成焊接，再将焊盘与第一芯片23、第二芯片33完成定位，通过超声波焊接或锡焊、钎焊等工艺完成芯片GS极的引出，同时，将第一柔性电路板24、第二柔性电路板34与焊盘之间的焊接进行同样的处理。
以及，需要在第一柔性电路板24、第二柔性电路板34产生电连接的地方，如本发明的一些实施例中的温度传感器需要两层柔性电路板连通构成回路，本发明提出第一柔性电路板24、第二柔性电路板34在相应位置设置焊盘，并在其中一块柔性电路板的焊盘的底部衬垫弹性材料，以确保在第一铜层22、第二铜层32扣合后提供一个初始的压接力确保焊接时候的可靠接触，其中第一铜层22、第二铜层32为先通过低温共晶工艺分别与两个子壳11粘接。如此分别完成第一桥臂组件2与第二桥臂组件3的生产制作。接着在第一桥臂组件2与第二桥臂组件3的外壳1接触面，以及两个垫高块与陶瓷层8焊接面涂刷焊料，第一桥臂组件2与第二桥臂组件3扣合后进行回流焊等工艺完成壳体密封及内部的电气连接；然后灌注热固性树脂，功率模块100生产完成。
本发明还提出了一种电器设备，设置有上述任一种实施例的功率模块100，通过设置该功率模块100，能够有效地解决杂散电感较大的问题，提高功率模块100运行的准确性。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，“第一特征”、“第二特征”可以包括一个或者更多个该特征。
在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，第一特征在第二特征“之上”或“之下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。
在本发明的描述中，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (16)

1.一种功率模块，其特征在于，包括：
外壳；
第一桥臂组件和第二桥臂组件，所述第一桥臂组件和所述第二桥臂组件均安装于所述外壳内，且所述第一桥臂组件和所述第二桥臂组件之间填充有绝缘件；其中
所述第一桥臂组件具有交流端子，所述第二桥臂组件具有直流端子，所述交流端子在所述直流端子所在平面内的投影与所述直流端子的至少部分重合，且所述绝缘件的至少部分设置于所述交流端子与所述直流端子之间。
2.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，
所述第一桥臂组件还包括第一铜层和第一芯片，所述第一铜层在所述交流端子所在平面内的投影与所述交流端子的至少部分重合，所述第一芯片安装于所述交流端子且与所述第一铜层正对分布；
所述第二桥臂组件还包括第二铜层和第二芯片，所述第二铜层在所述直流端子所在平面内的投影与所述直流端子的至少部分重合，所述第二芯片安装于所述直流端子且与所述第二铜层正对分布。
3.根据权利要求2所述的功率模块，其特征在于，
所述第一芯片与所述第二铜层之间设置第一垫高块，且所述第一铜层、所述第一芯片、所述第一垫高块和所述第二铜层中的相邻两个之间通过第一焊接层焊接固定；
所述第二芯片与所述第一铜层之间设置第二垫高块，且所述第二铜层、所述第二芯片、所述第二垫高块和所述第一铜层中的相邻两个之间通过第二焊接层焊接固定。
4.根据权利要求2所述的功率模块，其特征在于，所述直流端子和所述交流端子均构造为板状结构，所述交流端子与所述第一铜层焊接相连，所述直流端子与所述第二铜层焊接相连。
5.根据权利要求2所述的功率模块，其特征在于，
所述第一桥臂组件还包括第一柔性电路板和交流控制端子，所述第一柔性电路板电连接于所述第一芯片与所述交流控制端子之间，且所述交流控制端子伸至所述外壳外；
所述第二桥臂组件还包括第二柔性电路板和直流控制端子，所述第二柔性电路板电连接于所述第二芯片与所述直流控制端子之间，且所述直流控制端子伸至所述外壳外。
6.根据权利要求5所述的功率模块，其特征在于，所述交流控制端子和所述直流控制端子构造为共用的柔性控制板。
7.根据权利要求5所述的功率模块，其特征在于，所述交流控制端子和所述直流控制端子分别构造为柔性控制板。
8.根据权利要求5所述的功率模块，其特征在于，所述直流端子包括间隔开分布的正极端子和负极端子，所述第二柔性电路板具有吸收电容区域，所述吸收电容区域的两端分别与所述负极端子与所述正极端子电连接。
9.根据权利要求5所述的功率模块，所述第一柔性电路板和/或所述第二柔性电路板设有温度传感器。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的功率模块，其特征在于，所述直流端子包括正极端子和负极端子，所述正极端子和所述负极端子间隔开且均在所述交流端子所在平面内的投影与所述交流端子的至少部分重合。
11.根据权利要求10所述的功率模块，其特征在于，所述正极端子和所述负极端子均叠置于所述绝缘件的第一侧，所述正极端子与所述绝缘件的一部分叠置，且所述负极端子与所述绝缘件的另一部分叠置，所述交流端子叠置于所述绝缘件的第二侧。
12.根据权利要求10所述的功率模块，其特征在于，所述绝缘件包括第一绝缘层和第二绝缘层；其中
所述正极端子位于所述交流端子的第一侧，且所述第一绝缘层设置于所述正极端子和所述交流端子之间，所述负极端子位于所述交流端子的第二侧，且所述第二绝缘层设置于所述负极端子与所述交流端子之间。
13.根据权利要求10所述的功率模块，其特征在于，所述绝缘件包括第一绝缘层和第二绝缘层；其中
所述正极端子、所述第一绝缘层、所述负极端子、所述第二绝缘层与所述交流端子依次叠置；
或者所述负极端子、所述第一绝缘层、所述正极端子、所述第二绝缘层与所述交流端子依次叠置。
14.根据权利要求1-9中任一项所述的功率模块，其特征在于，所述直流端子和所述交流端子均从所述外壳的同一侧伸出，且所述交流端子的整体延伸长度大于所述直流端子的整体延伸长度。
15.根据权利要求1-9中任一项所述的功率模块，其特征在于，所述直流端子包括正极端子和负极端子，所述正极端子和所述负极端子之间设有吸收电容。
16.一种电器设备，其特征在于，设置有权利要求1-15中任一项所述的功率模块。
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