本申請涉及功率半導體模塊封裝集成，具體而言，涉及一種集成陶瓷電容的三相全橋功率模塊的封裝結構。

背景技術：

1、在航空航天、電動汽車和機器人等應用背景的牽引下，亟需高功率密度和高效率的電機驅動器。功率半導體模塊對電機驅動器的性能起著決定性作用。目前基于傳統半導體硅的功率模塊性能已接近極限，很難得到大幅度地改善，直接影響了電機驅動器性能的提升。第三代寬禁帶半導體材料在臨界擊穿場強、相對介電常數及熱導率等材料特性上具有明顯優勢，其制成的功率半導體模塊相比于傳統硅基功率半導體模塊，具有更高的開關速度、更低的導通電阻以及更好的熱特性。可見，寬禁帶功率半導體模塊在實現高功率密度、高效率電機驅動器上具有優勢。然而在高開關速度下，寬禁帶功率半導體模塊對封裝引入的雜散電感更加敏感，會產生更大的電壓過沖和更大的開關振蕩，增加電壓應力與電磁干擾噪聲等。因此，在面向電機驅動器的功率模塊封裝結構設計中，需要進一步地降低寄生電感，從而充分發揮寬禁帶半導體的優勢，提高電機驅動器的性能。

技術實現思路

1、有鑒于此，本申請提供了一種集成陶瓷電容的三相全橋功率模塊的封裝結構，以解決上述技術問題。

2、本申請實施例提供一種集成陶瓷電容的三相全橋功率模塊的封裝結構，包括：陶瓷基板和設置在陶瓷基板的正面上的a相橋臂、b相橋臂和c相橋臂；其中，所述a相橋臂、b相橋臂和c相橋臂的正母線銅箔是連通的；

3、所述a相橋臂包括：設置在正母線銅箔的左部分上方的a相上橋臂驅動柵極銅箔和a相上橋臂驅動源極銅箔，設置在正母線銅箔的左部分下方的a相負母線銅箔和a相輸出銅箔，設置在a相輸出銅箔的正下方的a相下橋臂驅動柵極銅箔和a相下橋臂驅動源極銅箔，設置在正母線銅箔的左部分上的a相上橋臂功率芯片，設置在a相輸出銅箔上的a相下橋臂功率芯片，以及設置在正母線銅箔的左部分和a相負母線銅箔上的a相陶瓷電容；

4、所述b相橋臂包括：設置在正母線銅箔的中間部分上方的b相上橋臂驅動柵極銅箔和b相上橋臂驅動源極銅箔，設置在正母線銅箔的中間部分下方的b相負母線銅箔和b相輸出銅箔，設置在b相輸出銅箔的正下方的b相下橋臂驅動柵極銅箔和b相下橋臂驅動源極銅箔，設置在正母線銅箔的中間部分上的b相上橋臂功率芯片，設置在b相輸出銅箔上的b相下橋臂功率芯片，以及設置在正母線銅箔的中間部分和b相負母線銅箔上的b相陶瓷電容；

5、所述c相橋臂包括：設置在正母線銅箔的右部分上方的c相上橋臂驅動柵極銅箔和c相上橋臂驅動源極銅箔，設置在正母線銅箔的右部分下方的c相負母線銅箔和c相輸出銅箔，設置在c相輸出銅箔的正下方的c相下橋臂驅動柵極銅箔和c相下橋臂驅動源極銅箔；設置在正母線銅箔的右部分上的c相上橋臂功率芯片，設置在c相輸出銅箔上的c相下橋臂功率芯片，以及設置在正母線銅箔的右部分和c相負母線銅箔上的c相陶瓷電容；

6、所述正母線銅箔的左部分、a相輸出銅箔以及a相負母線銅箔構成a相功率回路；所述正母線銅箔的中間部分、b相輸出銅箔以及b相負母線銅箔構成b相功率回路；所述正母線銅箔的右部分、c相輸出銅箔以及c相負母線銅箔構成c相功率回路；所述a相功率回路、b相功率回路和成c相功率回路的布局相同；

7、所述a相陶瓷電容在a相功率回路的位置、b相陶瓷電容在b相功率回路的位置、以及c相陶瓷電容在c相功率回路中的位置是相同的。

8、本申請的封裝結構中集成陶瓷電容，減小了各功率回路的雜散電感，抑制了換流過程中的電壓尖峰與振蕩，降低了電磁干擾噪聲。

技術特征：

1.一種集成陶瓷電容的三相全橋功率模塊的封裝結構，其特征在于，包括：陶瓷基板(1-2)和設置在陶瓷基板(1-2)的正面上的a相橋臂(2)、b相橋臂(3)和c相橋臂(4)；其中，所述a相橋臂(2)、b相橋臂(3)和c相橋臂(4)的正母線銅箔(5)是連通的；

2.根據權利要求1所述的集成陶瓷電容的三相全橋功率模塊的封裝結構，其特征在于，所述a相上橋臂功率芯片(24)的源極通過第一功率鍵合線(49)連接a相輸出銅箔(9)，所述a相上橋臂功率芯片(24)的柵極通過第一驅動柵極鍵合線(55)連接a相上橋臂驅動柵極銅箔(12)，所述a相上橋臂功率芯片(24)的源極通過第一kelvin源極鍵合線(56)連接a相上橋臂驅動源極銅箔(13)；所述a相下橋臂功率芯片(25)通過第二功率鍵合線(50)連接a相負母線銅箔(6)，所述a相下橋臂功率芯片(25)的柵極通過第二驅動柵極鍵合線(57)連接a相下橋臂驅動柵極銅箔(14)，所述a相下橋臂功率芯片(25)的源極通過第二kelvin源極鍵合線(58)連接a相下橋臂驅動源極銅箔(15)。

3.根據權利要求1所述的集成陶瓷電容的三相全橋功率模塊的封裝結構，其特征在于，所述a相上橋臂驅動柵極銅箔(12)上焊接a相上橋臂驅動柵極端子(37)，所述a相上橋臂驅動源極銅箔(13)上焊接a相上橋臂驅動源極端子(38)，所述a相下橋臂驅動柵極銅箔(14)上焊接a相下橋臂驅動柵極端子(39)，所述a相下橋臂驅動源極銅箔(15)上焊接a相下橋臂驅動源極端子(40)。

4.根據權利要求1所述的集成陶瓷電容的三相全橋功率模塊的封裝結構，其特征在于，所述b相上橋臂功率芯片(26)的源極通過第三功率鍵合線(51)連接b相輸出銅箔(10)，所述b相上橋臂功率芯片(26)的柵極通過第三驅動柵極鍵合線(59)連接b相上橋臂驅動柵極銅箔(16)，所述b相上橋臂功率芯片(26)的源極通過第三kelvin源極鍵合線(60)連接b相上橋臂驅動源極銅箔(17)；所述b相下橋臂功率芯片(27)通過第四功率鍵合線(52)連接b相負母線銅箔(7)，所述b相下橋臂功率芯片(27)的柵極通過第四驅動柵極鍵合線(61)連接b相上橋臂驅動柵極銅箔(18)，所述b相下橋臂功率芯片(27)的源極通過第四kelvin源極鍵合線(62)連接b相下橋臂驅動源極銅箔(19)。

5.根據權利要求1所述的集成陶瓷電容的三相全橋功率模塊的封裝結構，其特征在于，所述b相上橋臂驅動柵極銅箔(16)上焊接b相上橋臂驅動柵極端子(41)，所述b相上橋臂驅動源極銅箔(17)上焊接b相上橋臂驅動源極端子(42)，所述b相下橋臂驅動柵極銅箔(18)上焊接b相下橋臂驅動柵極端子(43)，所述b相下橋臂驅動源極銅箔(19)上焊接b相下橋臂驅動源極端子(44)。

6.根據權利要求1所述的集成陶瓷電容的三相全橋功率模塊的封裝結構，其特征在于，所述c相上橋臂功率芯片(28)的源極通過第五功率鍵合線(53)連接c相輸出銅箔(11)，所述c相上橋臂功率芯片(28)的柵極通過第五驅動柵極鍵合線(63)連接c相上橋臂驅動柵極銅箔(20)，所述c相上橋臂功率芯片(28)的源極通過第五kelvin源極鍵合線(64)連接c相上橋臂驅動源極銅箔(21)；所述c相下橋臂功率芯片(29)通過第六功率鍵合線(54)連接c相負母線銅箔(8)，所述c相下橋臂功率芯片(29)的柵極通過第六驅動柵極鍵合線(65)連接c相上橋臂驅動柵極銅箔(22)，所述c相下橋臂功率芯片(29)的源極通過第六kelvin源極鍵合線(66)連接c相下橋臂驅動源極銅箔(23)。

7.根據權利要求1所述的集成陶瓷電容的三相全橋功率模塊的封裝結構，其特征在于，所述c相上橋臂驅動柵極銅箔(20)上焊接c相上橋臂驅動柵極端子(45)，所述c相上橋臂驅動源極銅箔(21)上焊接c相上橋臂驅動源極端子(46)，所述c相下橋臂驅動柵極銅箔(22)上焊接c相下橋臂驅動柵極端子(47)，所述c相下橋臂驅動源極銅箔(23)上焊接c相下橋臂驅動源極端子(48)。

8.根據權利要求1所述的集成陶瓷電容的三相全橋功率模塊的封裝結構，其特征在于，所述正母線銅箔(5)上a相陶瓷電容(70)的上方位置處設置第一正母線端子(30a)，所述正母線銅箔(5)上b相陶瓷電容(71)的上方位置處設置源極鍵合線(30b)，所述正母線銅箔(5)上c相陶瓷電容(72)的上方位置處設置第三正母線端子(30c)；所述a相輸出銅箔(9)上焊接a相輸出端子(31)，所述b相輸出銅箔(10)上焊接b相輸出端子(32)，所述c相輸出銅箔(11)上焊接c相輸出端子(33)；所述a相負母線銅箔(6)上焊接a相負母線端子(34)，所述b相負母線銅箔(7)上焊接b相負母線端子(35)，所述c相負母線銅箔(8)上焊接c相負母線端子(36)。

9.根據權利要求1所述的集成陶瓷電容的三相全橋功率模塊的封裝結構，其特征在于，所述a相陶瓷電容(70)下方設置第一阻焊層(67)；所述b相陶瓷電容(71)下方設置第二阻焊層(68)；所述c相陶瓷電容(72)下方設置第三阻焊層(69)。

10.根據權利要求1所述的集成陶瓷電容的三相全橋功率模塊的封裝結構，其特征在于，所述陶瓷基板(1-2)的背面設置銅箔層(1-3)；沿所述陶瓷基板(1-2)的邊緣環繞銅箔層(1-3)刻蝕等間距的圓孔(1-4)。

技術總結
本申請提供了一種集成陶瓷電容的三相全橋功率模塊的封裝結構，包括：陶瓷基板和設置在陶瓷基板的正面上的A相橋臂、B相橋臂和C相橋臂；其中，所述A相橋臂、B相橋臂和C相橋臂的正母線銅箔是連通的，在A相橋臂的正母線銅箔的左部分和A相負母線銅箔上設置A相陶瓷電容；在B相橋臂的正母線銅箔的中間部分和B相負母線銅箔上設置B相陶瓷電容；在C相橋臂的正母線銅箔的右部分和C負母線銅箔上設置C相陶瓷電容。本申請的封裝結構中集成陶瓷電容，減小了各功率回路的雜散電感，抑制了換流過程中的電壓尖峰與振蕩，降低了電磁干擾噪聲。

技術研發人員：李孟霖,呂綱,丁曉峰
受保護的技術使用者：天目山實驗室
技術研發日：
技術公布日：2025/4/24