CN212848395U - 一种功率模块 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供一种功率模块，包括：绝缘基板、功率单元、解耦电容、功率端子以及驱动端子；绝缘基板的上表面包括正极金属层、负极金属层、输出极金属层以及驱动金属层；功率单元为半桥电路结构，附着于绝缘基板上；解耦电容通过绝缘基板上的正、负极金属层与功率单元连接；功率端子包括正电极端子、负电极端子以及输出端子；正电极端子连接至正极金属层，负电极端子连接至负极金属层，输出端子连接至输出极金属层。本实用新型采用电容解耦的方式，减小了回路寄生电感带来的过压问题，采用全模块注塑的方式绝缘和加固，相比于外壳和灌胶形式，减小了模块的体积。

Description

一种功率模块
技术领域
本实用新型属于功率半导体器件技术领域，更具体地，涉及一种功率模块。
背景技术
随着交通运输、航空航天等领域的快速发展，对现有的电源功率模块及电源***提出了新的要求。电源***中功率模块开关管开关速度不断上升，开关损耗不断下降，可以使得变换器的工作频率不断上升，体积不断减小。开关速度的提升会造成开通过程产生尖峰电压，造成EMI问题和绝缘失效等问题，限制尖峰电压的一种有效方法就是在封装内部加设解耦电容，降低寄生电感的影响。
传统的商用功率模块，封装结构从下到上分为金属散热基板、绝缘基板、功率单元(开关管、二极管芯片)、功率端子、灌封凝胶、塑料外壳这几个部分。其中影响模块散热的部分为散热基板和绝缘基板，设计上散热基板越薄散热效果越好；影响模块绝缘的部分为灌封凝胶和塑料外壳；影响模块机械强度的部分为散热基板和塑料外壳。选择具有合适散热性能、绝缘特性以及机械性能的封装材料，优化封装结构，可以使得整体模块的体积和各方面性能得到极大提升。通过便于安装的功率端子和驱动端子结构，可以使得功率模块的并联扩展应用更为方便。
实用新型内容
针对现有技术的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种功率模块，旨在解决如何使功率模块体积小型化的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种功率模块，包括：绝缘基板、功率单元、解耦电容、功率端子以及驱动端子；
所述绝缘基板的上表面包括正极金属层、负极金属层、输出极金属层以及驱动金属层；所述正极金属层、输出极金属层以及负极金属层在上表面由左到右依次排列，所述驱动金属层位于上表面的两侧；
所述功率单元为半桥电路结构，附着于所述绝缘基板上；
所述解耦电容通过绝缘基板上的正极金属层和负极金属层与功率单元连接；所述解耦电容用于连接在所述功率单元的正电极和负电极之间，以对所述功率单元开通电压的尖峰进行平滑；
所述功率端子包括正电极端子、负电极端子以及输出端子；正电极端子连接至所述正极金属层，负电极端子连接至所述负极金属层，输出端子连接至所述输出极金属层；所述正电极端子构成所述半桥电路的正电极，所述负电极端子构成所述半桥电路的负电极，所述输出端子构成所述半桥电路的输出电极；
所述驱动端子包括正极驱动端子和负极驱动端子，连接至所述驱动金属层；所述正极驱动端子和负极驱动端子分别用于驱动所述正电极端子和负电极端子；
所述绝缘基板上的功率单元、解耦电容、功率端子以及驱动端子通过注塑的方式进行机械加固和相互的绝缘隔离。
在一个可选的实施例中，半桥电路包括：上桥臂开关管和下桥臂开关管；
所述上桥臂开关管和下桥臂开关管均包括并联的N个开关管芯片；N为大于或等于2的整数。
在一个可选的实施例中，所述半桥电路还包括：上桥臂二极管和下桥臂二极管；
所述上桥臂二极管和下桥臂二极管均包括M个二极管芯片；M为大于或等于0，且小于N的整数；
N个开关管芯片中的M个开关管芯片上反向并联一个所述二极管芯片。
在一个可选的实施例中，当所述上桥臂开关管和下桥臂开关管为MOSFET时；
所述上桥臂开关管的漏极和上桥臂二极管的阴极焊接在正极金属层；
所述上桥臂开关管的源极和上桥臂二极管的阳极通过键合线连接至输出极金属层；
所述下桥臂开关管的漏极和下桥臂二极管的阴极焊接在输出极金属层；
所述下桥臂开关管的源极和下桥臂二极管的阳极通过键合线连接至负极金属层；或
当所述上桥臂开关管和下桥臂开关管为IGBT时；
所述上桥臂开关管的集电极和上桥臂二极管的阴极焊接在正极金属层；
所述上桥臂开关管的发射极和上桥臂二极管的阳极通过键合线连接至输出极金属层；
所述下桥臂开关管的集电极和下桥臂二极管的阴极焊接在输出极金属层；
所述下桥臂开关管的发射极和下桥臂二极管的阳极通过键合线连接至负极金属层。
在一个可选的实施例中，所述绝缘基板上表面一侧的驱动金属层用来连接驱动上桥臂的正电极端子和负电极端子的驱动信号；绝缘基板上表面另一侧的驱动金属层用来连接驱动下桥臂的正电极端子和负电极端子的驱动信号；
每一侧的驱动金属层均包括：第一正极驱动金属层和负极驱动金属层；所述第一正极驱动金属层上焊接正极驱动端子，负极驱动金属层上焊接负极驱动端子。
在一个可选的实施例中，所述每一侧的驱动金属层还包括：第二正极驱动金属层；
每个桥臂中的开关管的驱动回路均串联有驱动电阻，所述第二正极驱动金属层用于实现驱动电阻在第一正极驱动金属层和第二正极驱动金属层之间的跨接；
每个桥臂开关管的栅极通过键合线连接第二正极驱动金属层，所述第二正极驱动金属层通过键合线连接驱动电阻的一端，所述驱动电阻的另一端通过键合线连接第一正极驱动金属层；
每个桥臂开关管的源极或发射极通过键合线连接至负极驱动金属层；所述开关管的源极或发射极连接至负极驱动金属层以实现所述驱动回路，所述开关管的源极或发射极连接至负极金属层以实现功率回路。
在一个可选的实施例中，所述解耦电容为两个，两个解耦电容并联在功率单元的正电极和负电极之间。
在一个可选的实施例中，所述驱动端子为直立插针式端子。
在一个可选的实施例中，所述功率端子上端内置有螺纹，通过螺丝连接至外部电路。
总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：
本实用新型提供一种功率模块，使用全碳化硅功率器件，将维也纳整流器的半桥结构封装于功率模块中，弥补了此类模块的缺失。相比于传统的功率模块，采用电容解耦的方式，减小了回路寄生电感带来的过压问题，采用全模块注塑的方式进行功率模块各个单元的绝缘和加固，相比于外壳和灌胶形式，减小了模块的体积。采用高机械强度的绝缘基板，免去了散热基板的安装，提升散热性能的同时也减轻了重量。
附图说明
图1是本实用新型实施例提供的可快速并联组装的小型功率模块的封装结构的内部结构示意图；
图2是本实用新型实施例提供的可快速并联组装的小型功率模块的封装结构的外部结构示意图；
图3是本实用新型实施例提供的可快速并联组装的小型功率模块的封装结构的多模块组装示意图；
图4是本实用新型实施例提供的可快速并联组装的小型功率模块的封装结构的半桥电路示意图；
在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1为正电极端子、2为负电极端子、3为输出端子、4为下桥臂驱动负极端子、5为下桥臂驱动正极端子、6为上桥臂驱动正极端子，7为上桥臂驱动负极端子、8为上桥臂MOSFET芯片、9为上桥臂SBD芯片、10为下桥臂SBD芯片、11为下桥臂MOSFET芯片、12为解耦电容、13为驱动电阻、14为绝缘基板、15为正电极铜层、16为负电极铜层、17为输出铜层、18为下桥臂驱动正极铜层一、19为下桥臂驱动负极铜层、20为下桥臂驱动正极铜层二、21为上桥臂驱动正极铜层一、22为上桥臂驱动负极铜层、23为上桥臂驱动正极铜层二、24为注塑环氧料、25为功率端子的螺纹、26为上桥臂驱动连接板、27为主功率端子连接板、28为下桥臂驱动连接板。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
针对现有的功率模块的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种可快速并联组装的小型功率模块的封装结构，旨在解决现有功率模块电感引起的过压问题，以及再减小模块体积重量的同时提升模块的散热性能。本实用新型采用环氧注塑替代传统的灌胶、塑料外壳以及金属散热基板的机械结构，减小模块体。同时本实用新型提供了该模块并联连接的方式，提供了多个功率模块的连接设计方案。
为实现上述目的，按照本实用新型的一个方面，提供了一种多芯片并联的功率模块的封装结构，包括：绝缘基板，附着于所述绝缘基板上的功率单元，附着于所述绝缘基板上的解耦电容；所述功率单元为半桥电路结构，包括：上桥臂开关管、上桥臂二极管、下桥臂开关管和下桥臂开关管，所述上桥臂开关管由N个上桥臂开关管芯片并联构成，上桥臂二极管由M个上桥臂SBD(Schottky Barrier Diode)芯片并联构成，下桥臂开关管由N个下桥臂开关管芯片并联构成，下桥臂二极管由M个下桥臂SBD芯片构成；其中，N为大于等于2的正数；其中，M为大于等于0的整数，M等于0时，表示该半桥电路中没有反并联二极管。
开关管芯片的漏极(MOSFET)或集电极(IGBT)和SBD的阴极、驱动电阻、解耦电容焊接在绝缘基板上开关管芯片的源极(MOSFET)或发射极(IGBT)和栅极、SBD芯片的阳极，与绝缘基板上表面相应的铜层之间通过引线键合连接；绝缘基板的上表面铜层与相应的端子之间，通过引线键合连接；绝缘基板上的所有器件和端子通过注塑的方式进行绝缘隔离和机械结构的加固，优选的，环氧注塑料采用高导热的二氧化硅掺杂的环氧树脂。
上述开关管芯片可以采用硅MOSFET芯片、IGBT芯片、碳化硅MOSFET芯片或氮化镓MOSFET芯片等；优选地，选用碳化硅MOSFET芯片，实现更高的开关速度和工作温度。本实用新型以下实施例中以开关管芯片为MOSFET芯片为例进行举例说明。
上述SBD芯片可以采用硅SBD芯片或碳化硅SBD芯片；优选地，使用碳化硅SBD芯片。
优选地，上述端子可通过焊接与绝缘基板上表面铜层连接。推荐采用用于超声波焊接，使其与绝缘基板上表面铜层构成机械、电气连接，这种方法构成的连接可靠性更高。
优选地，上述绝缘基板分为三层结构，上、下层均为高导无氧铜材料，中间层为机械特性较好的高导热陶瓷材料Si3N4；绝缘基板铜层表面进行镀镍处理，增强表面的抗氧化性，提高引线键合连接的可靠性。
上述绝缘基板上层铜层可分为：正极铜层、输出极(AC)铜层、负极铜层、上下桥臂驱动信号铜层；各铜层之间的间距大于功率模块最大工作电压对应的电气绝缘距离；正极铜层、输出极(AC)铜层、负极铜层、上下桥臂驱动信号铜层各部分之间采用键合线同功率开关管芯片构成电气连接。
在几百伏以上的工作电压场合，上述各焊接面之间的间距应不小于1mm，优选为1mm。
上述贴装焊接在绝缘基板上、顶部电极通过引线键合连接至绝缘基板的上表面铜层的功率芯片，构成了半桥电路结构。上桥臂开关管由四个上桥臂开关管芯片并联构成，同时反并联上桥臂二极管；上桥臂二极管由四个上桥臂SBD芯片并联构成；下桥臂开关管由四个下桥臂开关管芯片构成，同时反并联下桥臂二极管；下桥臂二极管由四个下桥臂SBD芯片并联构成；
上桥臂开关管芯片的漏极(或集电极)和上桥臂SBD芯片的阴极贴装焊接在绝缘基板的正极铜层上；
每个上桥臂开关管芯片的栅极，通过引线键合连接至上桥臂驱动信号第二铜层中距离最近的一个小铜块上；
每个上桥臂开关管芯片的源极(或发射极)通过引线键合连接至绝缘基板的输出极铜层上，同时通过一根引线键合连接至上桥臂驱动信号回线铜层上；
下桥臂开关管芯片的漏极(或集电极)和下桥臂SBD芯片的阴极贴装焊接至绝缘基板的输出极铜层上；
每个下桥臂开关管芯片的栅极，通过引线键合连接至下桥臂驱动信号第二铜层中距离最近的一个小铜块上；
每个下桥臂开关管芯片的源极(或发射极)通过引线键合连接至绝缘基板的负极铜层上，同时通过一根引线键合连接至下桥臂驱动信号回线铜层上；
上述上下桥臂每个开关管芯片都配有驱动电阻，其两个电极分别焊接至驱动回路的两铜层上，通过键合线与上桥臂四个开关管芯片的栅极电极构成电气连接。
上述开关管芯片的栅极各自连接了一个驱动电阻，使得并联的开关管之间的开关速度一致；为了使得外加的驱动电阻阻值有更大的可选性，该驱动电阻的阻值应尽可能小，优选为1Ω～10Ω；优选地，开关管芯片的源极(或发射极)键合线采用Kelvin连接方式，降低了驱动回路与功率回路之间的耦合作用。
上述封装结构中，上下桥臂开关管各自与上下桥臂二极反并联，形成半桥电路结构；
绝缘基板的正极铜层通过主功率正电极端子，构成半桥电路结构的正电极；
绝缘基板的负极铜层通过主功率负电极端子，构成半桥电路结构的负电极；
绝缘基板的输出极铜层通过主功率输出端子，构成半桥电路结构的输出电极；
上桥臂驱动信号第一铜层通过上桥臂驱动信号端子，构成半桥电路结构的上桥臂栅极驱动电极；
上桥臂驱动信号回线铜层通过上桥臂驱动信号回线端子，构成半桥电路结构的上桥臂源极(或发射极)驱动电极；
下桥臂驱动信号第一铜层通过下桥臂驱动信号端子，构成半桥电路结构的下桥臂栅极驱动电极；
下桥臂驱动信号回线铜层通过下桥臂驱动信号回线端子，构成半桥电路结构的下桥臂源极(或发射极)驱动电极；
优选地，上述绝缘基板块上焊接有两个解耦电容，两个电容构成并联的关系，可以提供更好的解耦效果。
优选地，上述解耦电容为低等效串联电感(ESL)的多层陶瓷电容，使得其动态解耦特性更好；单个电容的容值为几十纳亨级别。
此外，本实用新型所述模块的封装结构同样适用于硅功率模块以及碳化硅、氮化镓等宽禁带半导体功率模块。
如图1所示，是本实用新型实施例提供的可快速并联组装的小型功率模块的封装结构的内部结构示意图；主功率正电极端子1、主功率负电极端子2、主功率输出端子3、下桥臂驱动负极端子4、下桥臂驱动正极端子5、上桥臂驱动正极端子6、上桥臂驱动正极端子7、上桥臂MOSFET芯片8、上桥臂SBD芯片9、下桥臂SBD芯片10、下桥臂MOSFET芯片11、解耦电容12、驱动电阻13、绝缘基板14、正电极铜层15、负电极铜层16、输出铜层17、下桥臂驱动正极铜层一18、下桥臂驱动负极铜层19、下桥臂驱动正极铜层二20、上桥臂驱动正极铜层一21、上桥臂驱动负极铜层22、上桥臂驱动正极铜层二23。
其中，如图1所示，下桥臂驱动正极铜层一18和下桥臂驱动负极铜层19分别为右侧的两个长条的铜层，下桥臂驱动正极铜层二20则为中间的4个小段的金属层。同样的，上桥臂驱动正极铜层一21和上桥臂驱动负极铜层22分别为左侧的两个长条的铜层，上桥臂驱动正极铜层二23则为中间的4个小段的金属层。
在开关动态过程中，解耦电容12实现了解耦的效果，对主功率正电极端子1、主功率负电极端子2的寄生电感起到了动态解耦的作用，使得开关管芯片关断过程中承受的电压尖峰减小。上下桥臂开关管的源极(或集电极)驱动引线均采用Kelvin连接方式，降低了驱动回路与功率回路之间的耦合作用；绝缘基板上表面铜层分为正极铜层15、负极铜层16、输出极铜层17、下桥臂驱动正极铜层一18、下桥臂驱动负极铜层19、下桥臂驱动正极铜层二20、上桥臂驱动正极铜层一21、上桥臂驱动负极铜层22、上桥臂驱动正极铜层二23；各开关管芯片的栅极均外连了一个驱动电阻13，焊接在驱动正极铜层两端，驱动电阻阻值为1Ω，使得并联的开关管之间的开关时刻保持一致。上、下桥臂各包含的4个开关管芯片和4个二极管；绝缘基板上层金属采用无氧铜材料，表面进行镀镍处理，增强表面的抗氧化性和利于引线键合。
如图2所示，是本实用新型实施例提供的封装结构的外部结构示意图，绝缘基板下表面铜层外露，其他部分传递注塑成型，注塑环氧料24。
如图3所示，是本实用新型实施例提供的封装结构的多模块组装示意图；26为上桥臂驱动连接板、27为主功率端子连接板、28为下桥臂驱动连接板；驱动连接板包含驱动芯片和其他器件，提供驱动正负极间电压输入；主功率端子连接板一共5层，3层导体层，中间2层绝缘，各个功率端子的中间包括螺纹25，导体层分别与各功率模块的正电极、负电极、输出电极采用M2螺丝相联，实现模块间的并联输入输出。
图4所示，是本实用新型实施例提供的封装结构对应的半桥电路示意图；半桥电路结构组成包括：主功率正电极端子1、主功率负电极端子2、主功率输出端子3、下桥臂驱动负极端子4、下桥臂驱动正极端子5、上桥臂驱动正极端子6、上桥臂驱动正极端子7。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种功率模块，其特征在于，包括：绝缘基板、功率单元、解耦电容、功率端子以及驱动端子；
所述绝缘基板的上表面包括正极金属层、负极金属层、输出极金属层以及驱动金属层；所述正极金属层、输出极金属层以及负极金属层在上表面由左到右依次排列，所述驱动金属层位于上表面的两侧；
所述功率单元为半桥电路结构，附着于所述绝缘基板上；
所述解耦电容通过绝缘基板上的正极金属层和负极金属层与功率单元连接；所述解耦电容用于连接在所述功率单元的正电极和负电极之间，以对所述功率单元开通电压的尖峰进行平滑；
所述功率端子包括正电极端子、负电极端子以及输出端子；正电极端子连接至所述正极金属层，负电极端子连接至所述负极金属层，输出端子连接至所述输出极金属层；所述正电极端子构成所述半桥电路的正电极，所述负电极端子构成所述半桥电路的负电极，所述输出端子构成所述半桥电路的输出电极；
所述驱动端子包括正极驱动端子和负极驱动端子，连接至所述驱动金属层；所述正极驱动端子和负极驱动端子分别用于驱动所述正电极端子和负电极端子；
所述绝缘基板上的功率单元、解耦电容、功率端子以及驱动端子通过注塑的方式进行机械加固和相互的绝缘隔离。
2.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述半桥电路包括：上桥臂开关管和下桥臂开关管；
所述上桥臂开关管和下桥臂开关管均包括并联的N个开关管芯片；N为大于或等于2的整数。
3.根据权利要求2所述的功率模块，其特征在于，所述半桥电路还包括：上桥臂二极管和下桥臂二极管；
所述上桥臂二极管和下桥臂二极管均包括M个二极管芯片；M为大于或等于0，且小于N的整数；
N个开关管芯片中的M个开关管芯片上反向并联一个所述二极管芯片。
4.根据权利要求2或3所述的功率模块，其特征在于，当所述上桥臂开关管和下桥臂开关管为MOSFET时；
所述上桥臂开关管的漏极和上桥臂二极管的阴极焊接在正极金属层；
所述上桥臂开关管的源极和上桥臂二极管的阳极通过键合线连接至输出极金属层；
所述下桥臂开关管的漏极和下桥臂二极管的阴极焊接在输出极金属层；
所述下桥臂开关管的源极和下桥臂二极管的阳极通过键合线连接至负极金属层；或
当所述上桥臂开关管和下桥臂开关管为IGBT时；
所述上桥臂开关管的集电极和上桥臂二极管的阴极焊接在正极金属层；
所述上桥臂开关管的发射极和上桥臂二极管的阳极通过键合线连接至输出极金属层；
所述下桥臂开关管的集电极和下桥臂二极管的阴极焊接在输出极金属层；
所述下桥臂开关管的发射极和下桥臂二极管的阳极通过键合线连接至负极金属层。
5.根据权利要求4所述的功率模块，其特征在于，所述绝缘基板上表面一侧的驱动金属层用来连接驱动上桥臂的正电极端子和负电极端子的驱动信号；绝缘基板上表面另一侧的驱动金属层用来连接驱动下桥臂的正电极端子和负电极端子的驱动信号；
每一侧的驱动金属层均包括：第一正极驱动金属层和负极驱动金属层；所述第一正极驱动金属层上焊接正极驱动端子，负极驱动金属层上焊接负极驱动端子。
6.根据权利要求5所述的功率模块，其特征在于，所述每一侧的驱动金属层还包括：第二正极驱动金属层；
每个桥臂中的开关管的驱动回路均串联有驱动电阻，所述第二正极驱动金属层用于实现驱动电阻在第一正极驱动金属层和第二正极驱动金属层之间的跨接；
每个桥臂开关管的栅极通过键合线连接第二正极驱动金属层，所述第二正极驱动金属层通过键合线连接驱动电阻的一端，所述驱动电阻的另一端通过键合线连接第一正极驱动金属层；
每个桥臂开关管的源极或发射极通过键合线连接至负极驱动金属层；所述开关管的源极或发射极连接至负极驱动金属层以实现所述驱动回路，所述开关管的源极或发射极连接至负极金属层以实现功率回路。
7.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述解耦电容为两个，两个解耦电容并联在功率单元的正电极和负电极之间。
8.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述驱动端子为直立插针式端子。
9.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述功率端子上端内置有螺纹，通过螺丝连接至外部电路。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20210100128A1 (en) * 2019-09-26 2021-04-01 Ohio State Innovation Foundation Low inductance power module with vertical power loop structure and insulated baseplates
CN113380738A (zh) * 2021-05-07 2021-09-10 西安交通大学 一种直接集成相变散热的碳化硅功率模块封装结构
CN113764386A (zh) * 2021-09-09 2021-12-07 黄山谷捷散热科技有限公司 多单元功率集成模块的低寄生叠装结构及封装工艺

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20210100128A1 (en) * 2019-09-26 2021-04-01 Ohio State Innovation Foundation Low inductance power module with vertical power loop structure and insulated baseplates
US11758697B2 (en) * 2019-09-26 2023-09-12 Ohio State Innovation Foundation Low inductance power module with vertical power loop structure and insulated baseplates
US12004331B2 (en) 2019-09-26 2024-06-04 Ohio State Innovation Foundation Low inductance power module with vertical power loop structure and insulated baseplates
CN113380738A (zh) * 2021-05-07 2021-09-10 西安交通大学 一种直接集成相变散热的碳化硅功率模块封装结构
CN113380738B (zh) * 2021-05-07 2024-05-07 西安交通大学 一种直接集成相变散热的碳化硅功率模块封装结构
CN113764386A (zh) * 2021-09-09 2021-12-07 黄山谷捷散热科技有限公司 多单元功率集成模块的低寄生叠装结构及封装工艺
CN113764386B (zh) * 2021-09-09 2023-04-07 黄山谷捷股份有限公司 多单元功率集成模块的低寄生叠装结构及封装工艺

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