電源系統(tǒng)及其中的功率模塊以及制作功率模塊的方法
【專利摘要】本發(fā)明揭示一種電源系統(tǒng)及其中的功率模塊以及制作功率模塊的方法。功率模塊包含第一共同引腳、第二共同引腳、第一橋臂及第二橋臂。第一與第二共同引腳對稱地配置于基板的一邊。第一橋臂包含第一及第二半導(dǎo)體器件，其中第一與第二半導(dǎo)體器件通過第一共同引腳彼此連接且相鄰配置。第二橋臂包含第三及第四半導(dǎo)體器件，其中第三與第四半導(dǎo)體器件通過第二共同引腳彼此連接且相鄰配置。第一及第三半導(dǎo)體器件對稱地配置，且第二及第四半導(dǎo)體器件對稱地配置。
【專利說明】電源系統(tǒng)及其中的功率模塊以及制作功率模塊的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本
【發(fā)明內(nèi)容】
是有關(guān)于一種功率模塊，且特別是有關(guān)于一種應(yīng)用在電源變換器的功率模塊。
【背景技術(shù)】
[0002]高效率和高功率密度一直是業(yè)界對電源變換器的要求。高效率意味著減少能耗，有利于節(jié)能減排以保護(hù)環(huán)境，并減少使用成本。高功率密度則意味著體積小、重量輕，有利于減少運(yùn)輸成本和空間需求，從而減少建設(shè)成本，同時(shí)高功率密度也意味著材料使用量的減少，進(jìn)一步有利于節(jié)能減排以保護(hù)環(huán)境。因此，在電源領(lǐng)域中，對高效率、高功率密度的追求將永不停息。
[0003]電源變換器由于用途不同，其種類較多。由轉(zhuǎn)換電能類型來分，其可分為:非隔離型AC/DC電源變換器,例如:由一個(gè)應(yīng)用于功率因數(shù)校正(power factorcorrection, PFC)電路的AC/DC電源變換器所組成；非隔離型DC/DC電源變換器；隔離型DC/DC電源變換器；隔離型AC/DC電源變換器，例如:由一個(gè)PFC電路以及一個(gè)或者多個(gè)DC/DC電源變換器所組成；其它如DC/AC電源變換器、AC/AC電源變換器…等等。由于需要轉(zhuǎn)換的電能性質(zhì)和轉(zhuǎn)換的級數(shù)不同，各種變換器容易達(dá)成的功率密度和效率也不盡相同。以隔離型AC\DC電源變換器為例，目前業(yè)界普遍的功率密度為15w/inch3，效率為92%左右，而非隔離型AC/DC電源變換器、隔離型DC/DC電源變換器和DC/AC電源變換器的效率和功率密度則會更高。
[0004]如前所述，電源變換器的高效率意味著低能耗，例如效率為90%時(shí)，其轉(zhuǎn)換能耗約為整個(gè)電源變換器總輸入能量的10%，而效率91%的電源變換器，其轉(zhuǎn)換能耗則降低為總輸入能量的9%。換言之，效率每提升一個(gè)點(diǎn)，其能耗就較90%效率的電源變換器降低10%，極為可觀。事實(shí)上，電源變換器效率提升的作法常常以0.5%甚至0.1%的量級進(jìn)行。
[0005]由于電源變換器中通常設(shè)置有集成的功率模塊，且功率模塊中的器件通過焊線(bonding wire)、導(dǎo)線架(lead frame)…等作連接,導(dǎo)致電路中有許多寄生電感。然而,前述電路中的寄生電感不僅使功率模塊內(nèi)同一橋臂中串聯(lián)的兩器件相互協(xié)助鉗位的能力下降，從而會于器件進(jìn)行關(guān)斷操作時(shí)產(chǎn)生電壓突波(spike)或尖峰，不只影響功率模塊的可靠性，更產(chǎn)生了許多電磁干擾，更有甚者，當(dāng)寄生電感愈大時(shí)，器件進(jìn)行關(guān)斷操作時(shí)所產(chǎn)生的電壓突波就愈大，導(dǎo)致器件損壞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本
【發(fā)明內(nèi)容】
是關(guān)于一種電源系統(tǒng)、功率模塊以及制作功率模塊的方法，借此減少操作時(shí)所產(chǎn)生的電磁干擾，并改善器件進(jìn)行關(guān)斷操作時(shí)`產(chǎn)生電壓突波的問題。
[0007]本
【發(fā)明內(nèi)容】
的一方面是關(guān)于一種功率模塊，其包含一橋式電路，其中橋式電路包含一第一橋臂以及一第二橋臂。第一橋臂具有一第一端點(diǎn)、一第二端點(diǎn)及一第三端點(diǎn)，其中所述第一橋臂包含一第一半導(dǎo)體器件及一第二半導(dǎo)體器件，所述第一半導(dǎo)體器件與所述第二半導(dǎo)體器件電性連接于所述第一橋臂的所述第三端點(diǎn)。第二橋臂具有一第一端點(diǎn)、一第二端點(diǎn)及一第三端點(diǎn)，其中所述第二橋臂包含一第三半導(dǎo)體器件及一第四半導(dǎo)體器件，所述第三半導(dǎo)體器件與所述第四半導(dǎo)體器件電性連接于所述第二橋臂的所述第三端點(diǎn)。其中第一橋臂與第二橋臂并聯(lián)相接，且第一橋臂與第二橋臂的電路位置基本上彼此對稱，以減少第一、第二、第三及第四半導(dǎo)體器件操作時(shí)所產(chǎn)生的電壓突波。
[0008]在本發(fā)明一實(shí)施例中，功率模塊還包含至少一電容橋臂，其并聯(lián)相接于所述第一橋臂和所述第二橋臂。
[0009]在本發(fā)明一實(shí)施例中，其中電容橋臂相對于所述第一橋臂和相對于所述第二橋臂的電路位置基本上對稱，以減少所述第一橋臂和所述第二橋臂操作時(shí)所產(chǎn)生的電壓突波之間的差異。
[0010]在本發(fā)明一實(shí)施例中，其中電容橋臂包括一電容器，所述電容器并聯(lián)相接于所述第一橋臂和所述第二橋臂，并配置于相對所述第一橋臂和所述第二橋臂的中間電路位置。
[0011]在本發(fā)明一實(shí)施例中，其中所述電容橋臂包括兩電容器，所述兩電容器分別與所述第一橋臂和所述第二橋臂并聯(lián)相接，并配合所述第一橋臂和所述第二橋臂配置于基本上對稱的電路位置。
[0012]在本發(fā)明一實(shí)施例中，其中所述電容橋臂包括一第一電容器、一第二電容器及一第三電容器，所述第一、第二及第三電容器并聯(lián)相接于所述第一橋臂和所述第二橋臂，所述第一電容器配置于相對所述第一橋臂和所述第二橋臂的中間電路位置，所述第二及第三電容器配合所述第一橋臂和所述第二橋臂配置于基本上對稱的電路位置。
[0013]在本發(fā)明一實(shí)施例中，其中所述第一橋臂與所述電容橋臂形成一第一回路，所述第二橋臂與所述電容橋臂形成一第二回路，且所述第一回路及/或所述第二回路中的電感值小于一第一預(yù)定值。
[0014]在本發(fā)明一實(shí)施例中，其中所述第一回路與所述第二回路中的電感差值小于一第
二預(yù)定值。
[0015]在本發(fā)明一實(shí)施例中，其中所述第一回路與所述第二回路中的電感基本上相同。
[0016]在本發(fā)明一實(shí)施例中，其中所述第一、第二、第三及第四半導(dǎo)體器件之間存在電感。
[0017]在本發(fā)明一實(shí)施例中，其中所述第一、第二、第三及第四半導(dǎo)體器件中每一者均具有一控制引腳以及一驅(qū)動引腳，所述控制引腳及所述驅(qū)動引腳相互配合以驅(qū)動相應(yīng)半導(dǎo)體器件導(dǎo)通。
[0018]在本發(fā)明一實(shí)施例中，其中所述第一、第二、第三及第四半導(dǎo)體器件中至少兩者為有源器件。
[0019]在本發(fā)明一實(shí)施例中，其中所述第一、第二、第三及第四半導(dǎo)體器件均為有源器件。
[0020]在本發(fā)明一實(shí)施例中，其中所述第一橋臂中的所述第一及第二半導(dǎo)體器件為有源器件。
[0021]在本發(fā)明一實(shí)施例中，其中所述第一橋臂中的所述第一及第二半導(dǎo)體器件中至少一者為有源器件，所述第二橋臂中的所述第三及第四半導(dǎo)體器件中至少一者為有源器件。
[0022]在本發(fā)明一實(shí)施例中，其中所述有源器件為金屬氧化物半導(dǎo)體場效晶體管(M0SFET)、絕緣柵雙極型晶體管、碳化娃功率晶體管或氮化鎵功率晶體管或者具串疊(cascade)結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件。
[0023]在本發(fā)明一實(shí)施例中，其中所述橋式電路設(shè)置于一交流轉(zhuǎn)直流電路、一直流轉(zhuǎn)交流電路、一直流轉(zhuǎn)直流電路、一交流轉(zhuǎn)交流電路或是一雙向功率傳遞電路中。
[0024]本
【發(fā)明內(nèi)容】
的另一方面是關(guān)于一種功率模塊，其包含一第一共同引腳、一第二共同引腳、一第一橋臂以及一第二橋臂。第二共同引腳與所述第一共同引腳對稱地配置于所述基板的一邊。第一橋臂配置于一基板上，并包含一第一半導(dǎo)體器件及一第二半導(dǎo)體器件，其中所述第一半導(dǎo)體器件與所述第二半導(dǎo)體器件通過所述第一共同引腳彼此連接且相鄰配置。第二橋臂配置于所述基板上，并包含一第三半導(dǎo)體器件及一第四半導(dǎo)體器件，其中所述第三半導(dǎo)體器件與所述第四半導(dǎo)體器件通過所述第二共同引腳彼此連接且相鄰配置。第一及第三半導(dǎo)體器件對稱地配置，第二及第四半導(dǎo)體器件分別配置于所述第一及第三半導(dǎo)體器件的一側(cè)而彼此對稱地配置。
[0025]在本發(fā)明一實(shí)施例中，功率模塊還包含至少三組引腳，其并排于所述基板的同一邊，其中所述引腳中具有相對較大耐壓的兩組引腳分別對稱地配置于所述基板同一邊的最外兩側(cè)位置，所述引腳中具有最小耐壓的一組引腳配置于所述基板同一邊的中間位置。
[0026]在本發(fā)明一實(shí)施例中，功率模塊還包含一第一電源引腳及一第二電源引腳中至少一者、一第一引腳、一第二引腳、一第三引腳、一第四引腳以及一接地引腳。第一引腳連接于所述第一半導(dǎo)體器件，其中所述第一引腳與所述第一共同引腳相鄰配置。第二引腳連接于所述第二半導(dǎo)體器件。第三引腳連接于所述第三半導(dǎo)體器件，并與所述第一引腳對稱地配置，其中所述第三引腳與所述第二共同引腳相鄰配置。第四引腳連接于所述第四半導(dǎo)體器件，并與所述第二引腳對稱地配置。第一電源引腳及第二電源引腳相對所述第一及第三引腳分別對稱地配置于所述基板同一邊的最外側(cè)，且遠(yuǎn)離所述第一及第三引腳配置。接地引腳配置于所述第二引腳及所述第四引腳之間。
[0027]在本發(fā)明另一實(shí)施例中，功率模塊還包含一第一電源引腳及一第二電源引腳中至少一者、一第一引腳、一第二引腳以及一接地引腳，其中所述第一引腳與所述第一共同引腳相鄰配置，所述第二引腳與所述第二共同引腳相鄰配置，所述第一半導(dǎo)體器件與所述第二半導(dǎo)體器件共用所述第一引腳，所述第三半導(dǎo)體器件與所述第四半導(dǎo)體器件共用所述第二引腳。
[0028]在本發(fā)明一實(shí)施例中，功率模塊還包含一第一驅(qū)動引腳、一第二驅(qū)動引腳、一第三驅(qū)動引腳以及一第四驅(qū)動引腳。第一驅(qū)動引腳連接于所述第一半導(dǎo)體器件，并相鄰地配置于所述第一引腳與所述第一共同引腳之間。第二驅(qū)動引腳連接于所述第二半導(dǎo)體器件，并相鄰地配置于所述第二引腳與所述接地引腳之間。第三驅(qū)動引腳連接于所述第三半導(dǎo)體器件，并相鄰地配置于所述第三引腳與所述第二共同引腳之間。第四驅(qū)動引腳連接于所述第四半導(dǎo)體器件，并相鄰地配置于所述第四引腳與所述接地引腳之間。
[0029]在本發(fā)明一實(shí)施例中，功率模塊還包含一電容器，其配置于所述第二及第四半導(dǎo)體器件之間的相對中間位置。
[0030]在本發(fā)明一實(shí)施例中，功率模塊還包含一熱敏電阻器件以及至少一溫度信號引腳。熱敏電阻器件集成于所述基板上。溫度信號引腳連接所述熱敏電阻器件。
[0031]在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述溫度信號引腳之一同時(shí)作為一接地引腳。
[0032]在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述第一、第二、第三及第四半導(dǎo)體器件包覆于一封料中，且此封料的熱導(dǎo)系數(shù)大于IW/(m.K)。
[0033]在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述第一、第二、第三及第四半導(dǎo)體器件中每一者上方的所述封料的厚度小于2毫米。
[0034]在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述第一、第二、第三及第四半導(dǎo)體器件中每一者連接焊線，且所述焊線頂端上方的所述封料的厚度小于0.5毫米。
[0035]在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述第一、第二、第三及第四半導(dǎo)體器件中每一者均以一芯片形式制作而成。
[0036]在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述功率模塊是應(yīng)用于一電源變換器，所述電源變換器的功率密度及最高效率分別大于25W/inch3且高于95%，或者所述電源變換器的功率密度大于30ff/inch3,或者所述的電源變換器的最高效率高于96%。
[0037]本發(fā)明可以有效降低回路電感，使得電路的開關(guān)損耗得以有效降低，更適合于提升工作頻率，如頻率提高至50kHz以上，也可以是IOOkHz以上，甚至200kHz以上，以使得在保證高效率的前提下，實(shí)現(xiàn)更高的功率密度。在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述功率模塊是應(yīng)用于一電源變換器，所述電源變換器的功率密度及最高效率分別大于30W/inch3且高于96%，或者所述電源變換器的功率密度大于35W/inch3，或者所述的電源變換器的最高效率高于97%。
[0038]在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述電源變換器的最高工作頻率大于50kHz。在本發(fā)明另一實(shí)施例中，所述電源變換器的最高工作頻率大于IOOkHz。在本發(fā)明次一實(shí)施例中，所述電源變換器的最高工作頻率大于200kHz。
[0039]本
【發(fā)明內(nèi)容】
的次一方面是關(guān)于一種電源系統(tǒng)，其包含一功率模塊以及一電路板。功率模塊包含一第一橋臂以及一第二橋臂。第一橋臂包含一第一半導(dǎo)體器件及一第二半導(dǎo)體器件，其中所述第一半導(dǎo)體器件與所述第二半導(dǎo)體器件連接且相鄰配置。第二橋臂包含一第三半導(dǎo)體器件及一第四半導(dǎo)體器件，其中所述第三半導(dǎo)體器件與所述第四半導(dǎo)體器件連接且相鄰配置。第一及第三半導(dǎo)體器件對稱地配置，第二及第四半導(dǎo)體器件位于第一及第三半導(dǎo)體器件之間而對稱地配置。功率模塊則直立配置于所述電路板上。
[0040]在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述功率模塊包括復(fù)數(shù)個(gè)引腳，所述引腳對稱地排列且從所述功率模塊的一側(cè)伸出而連接于所述電路板。
[0041]在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述功率模塊直立地配置于所述電路板上或者相對于所述電路板平放配置。
[0042]在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述功率模塊的至少一側(cè)與一操作器件之間具有一散熱通道。
[0043]在本發(fā)明一實(shí)施例中，電源系統(tǒng)還包含一機(jī)殼，其中所述功率模塊及所述電路板容置于所述機(jī)殼內(nèi)，所述功率模塊的一側(cè)與一操作器件之間具有一散熱通道，所述功率模塊的相對另一側(cè)貼附于所述機(jī)殼。
[0044]在本發(fā)明一實(shí)施例中，電源系統(tǒng)還包含一散熱器件，其集成或附設(shè)于所述功率模塊。
[0045]本
【發(fā)明內(nèi)容】
的又一方面是關(guān)于一種制作功率模塊的方法，其包含:于一基板上對稱地設(shè)置一第一半導(dǎo)體器件及一第二半導(dǎo)體器件；于所述基板上對稱地設(shè)置一第三半導(dǎo)體器件及一第四半導(dǎo)體器件；以及于所述基板的一邊對稱地引出一第一共同引腳及一第二共同引腳，其中所述第一半導(dǎo)體器件與所述第三半導(dǎo)體器件通過所述第一共同引腳彼此連接且相鄰配置，所述第二半導(dǎo)體器件與所述第四半導(dǎo)體器件通過所述第二共同引腳彼此連接且相鄰配置。
[0046]在本發(fā)明一實(shí)施例中，前述方法還包含:于所述基板同一邊的最外兩側(cè)對稱地引出具有相對較大耐壓的兩組引腳；以及于所述基板同一邊的中間引出具有最小耐壓的一組引腳。
[0047]在本發(fā)明一實(shí)施例中，前述方法還包含:于所述基板的同一邊對稱地引出一第一引腳及一第二引腳，其中所述第一引腳連接于所述第一半導(dǎo)體器件并與所述第一共同引腳相鄰配置，所述第二引腳連接于所述第二半導(dǎo)體器件并與所述第二共同引腳相鄰配置；于所述基板的同一邊對稱地引出一第三引腳及一第四引腳，其中所述第三引腳連接于所述第三半導(dǎo)體器件，所述第四引腳連接于所述第四半導(dǎo)體器件；于所述基板同一邊的最外兩側(cè)對稱地引出一第一電源引腳及一第二電源引腳，其中所述第一及第二電源引腳各自遠(yuǎn)離所述第一及第二引腳配置；以及于所述第二引腳及所述第四引腳之間引出一接地引腳。
[0048]在本發(fā)明一實(shí)施例中，前述方法還包含:于所述第一引腳與所述第一共同引腳之間引出一第一驅(qū)動引腳，其中所述第一引腳、所述第一共同引腳及所述第一輔助驅(qū)動引腳相鄰地配置；于所述第二引腳與所述第二共同引腳之間引出一第二驅(qū)動引腳，其中所述第二引腳、所述第二共同引腳及所述第二輔助驅(qū)動引腳相鄰地配置；于所述第三引腳與所述接地引腳之間引出一第三驅(qū)動引腳；于所述第四引腳與所述接地引腳之間引出一第四驅(qū)動引腳。
[0049]在本發(fā)明一實(shí)施例中，前述方法還包含:于所述基板上所述第三及第四半導(dǎo)體器件之間的相對中間位置設(shè)置一電容器。
[0050]根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，應(yīng)用前述功率模塊或制作功率模塊的方法，不僅可以使功率模塊中橋臂相對應(yīng)的回路電感對稱，從而使橋臂中半導(dǎo)體器件相對應(yīng)的關(guān)斷電壓對稱，進(jìn)而使關(guān)斷操作時(shí)產(chǎn)生的電壓突波(spike)或尖峰減小，降低功率模塊受到的電磁干擾，并減小對電路的影響，借此讓功率模塊IOOa發(fā)揮最優(yōu)的性能。此外，更可以提升電源變換器的功率密度或者效率，且相較于現(xiàn)有技術(shù)具有更佳的熱性能、電性能、經(jīng)濟(jì)性能、電磁兼容性能以及更高的可靠度。
[0051]本
【發(fā)明內(nèi)容】
旨在提供本發(fā)明的簡化摘要，以使閱讀者對本發(fā)明具備基本的理解。此
【發(fā)明內(nèi)容】
并非本發(fā)明的完整概述，且其用意并非在指出本發(fā)明實(shí)施例的重要(或關(guān)鍵)元件或界定本發(fā)明的范圍。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0052]圖1是依照本發(fā)明實(shí)施例繪示一種功率模塊的電路方塊示意圖；
[0053]圖2是依照本發(fā)明實(shí)施例繪示一種如圖1所示功率模塊的電路示意圖；
[0054]圖3是依照本發(fā)明實(shí)施例繪示一種半導(dǎo)體器件進(jìn)行關(guān)斷操作時(shí)其關(guān)斷電壓的波形示意圖；
[0055]圖4是依照本發(fā)明另一實(shí)施例繪示一種功率模塊的電路示意圖；
[0056]圖5是依照本發(fā)明次一實(shí)施例繪不一種功率模塊的電路不意圖；
[0057]圖6是依照本發(fā)明次一實(shí)施例繪示一種功率模塊的電路示意圖；[0058]圖7A是依照本發(fā)明第一實(shí)施例繪示一種功率模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0059]圖7B是依照本發(fā)明第二實(shí)施例繪示一種功率模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0060]圖7C是依照本發(fā)明第三實(shí)施例繪示一種功率模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0061]圖7D是依照本發(fā)明第四實(shí)施例繪示一種功率模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0062]圖8是依照本發(fā)明實(shí)施例繪示一種功率模塊經(jīng)封裝后的剖面結(jié)構(gòu)局部示意圖；
[0063]圖9是依照本發(fā)明實(shí)施例繪示一種隔離型DC/DC變換電路的示意圖；
[0064]圖10是依照本發(fā)明實(shí)施例繪示一種開關(guān)單元電路的示意圖；
[0065]圖11是依照本發(fā)明實(shí)施例繪示一種全橋功率模塊的示意圖；
[0066]圖12是依照本發(fā)明實(shí)施例繪示一種非隔離型AC/DC單元的示意圖；
[0067]圖13是依照本發(fā)明實(shí)施例繪示一種變換單元的示意圖；
[0068]圖14是依照本發(fā)明另一實(shí)施例繪示一種變換單元的示意圖；
[0069]圖15是依照本發(fā)明次一實(shí)施例繪示一種變換單元的示意圖；
[0070]圖16A是依照本發(fā)明實(shí)施例繪示一種電源系統(tǒng)的示意圖；
[0071]圖16B是依照本發(fā)明實(shí)施例繪示一種電源系統(tǒng)的示意圖；
[0072]圖16C是依照本發(fā)明次一實(shí)施例`繪示一種電源系統(tǒng)的示意圖。
[0073]【主要元件符號說明】
[0074]100a、100b、100c、100d、700a、700b、700c、700d、1010:功率模塊
[0075]110:橋式電路
[0076]112、710:第一橋臂
[0077]114、720:第二橋臂
[0078]410:電容橋臂
[0079]702:基板
[0080]802:半導(dǎo)體器件
[0081]804:焊線
[0082]806:封料
[0083]1000a、1000b、1000c:電源系統(tǒng)
[0084]1015:引腳
[0085]1020:電路板
[0086]1032、1034:散熱通道
[0087]1042、1044:操作器件
[0088]1050:散熱器件
[0089]1060:機(jī)殼
【具體實(shí)施方式】
[0090]下文是舉實(shí)施例配合所附附圖作詳細(xì)說明，但所提供的實(shí)施例并非用以限制本發(fā)明所涵蓋的范圍，而結(jié)構(gòu)運(yùn)作的描述非用以限制其執(zhí)行的順序，任何由元件重新組合的結(jié)構(gòu)，所產(chǎn)生具有均等功效的裝置，皆為本發(fā)明所涵蓋的范圍。此外，附圖僅以說明為目的，并未依照原尺寸作圖。為使便于理解，下述說明中相同元件將以相同的符號標(biāo)示來說明。
[0091]在全篇說明書與權(quán)利要求書所使用的用詞(terms)，除有特別注明外，通常具有每個(gè)用詞使用在此領(lǐng)域中、在此揭露的內(nèi)容中與特殊內(nèi)容中的平常意義。某些用以描述本揭露的用詞將于下或在此說明書的別處討論，以提供本領(lǐng)域技術(shù)人員在有關(guān)本揭露的描述上額外的引導(dǎo)。
[0092]關(guān)于本文中所使用的“約”、“大約”或“大致” 一般通常是指數(shù)值的誤差或范圍于百分之二十以內(nèi)，較好地是于百分之十以內(nèi)，而更佳地則是于百分之五以內(nèi)。文中若無明確說明，其所提及的數(shù)值皆視作為近似值，例如可如“約”、“大約”或“大致”所表示的誤差或范圍，或其他近似值。[0093]關(guān)于本文中所使用的“第一”、“第二”、…等，并非特別指稱次序或順位的意思，亦非用以限定本發(fā)明，其僅僅是為了區(qū)別以相同技術(shù)用語描述的元件或操作而已。
[0094]其次，在本文中所使用的用詞“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均為開放性的用語，即意指包含但不限于。
[0095]另外，關(guān)于本文中所使用的“耦接”或“連接”，均可指二或多個(gè)元件相互直接作實(shí)體或電性接觸，或是相互間接作實(shí)體或電性接觸，亦可指二或多個(gè)元件相互操作或動作。
[0096]圖1是依照本發(fā)明實(shí)施例繪示一種功率模塊的電路方塊示意圖。如圖1所示，功率模塊IOOa包含一橋式電路(如:全橋電路)110,其中橋式電路110包含一第一橋臂112以及一第二橋臂114。第一橋臂112具有端點(diǎn)N1、N2及VA，其中第一橋臂112包含兩半導(dǎo)體器件Ql及Q4，且兩半導(dǎo)體器件Ql及Q4電性連接于端點(diǎn)VA ;具體而言，兩半導(dǎo)體器件Ql及Q4可彼此串疊連接于端點(diǎn)VA。其次，第二橋臂114具有端點(diǎn)N3、N4及VB，其中第二橋臂114包含兩半導(dǎo)體器件Q2及Q3，且兩半導(dǎo)體器件Q2及Q3電性連接于端點(diǎn)VB ;具體而言，兩半導(dǎo)體器件Q2及Q3可彼此串疊連接于端點(diǎn)VB。此外，第一橋臂112與第二橋臂114并聯(lián)相接于電壓端VDC和接地端GND之間，且第一橋臂112與第二橋臂114的電路位置基本上彼此對稱，以減少半導(dǎo)體器件Q1、Q2、Q3及Q4操作時(shí)所產(chǎn)生的電壓突波(voltage spike),具體說明如下。
[0097]在一實(shí)施例中，半導(dǎo)體器件Ql、Q2、Q3及Q4中至少兩者為有源器件(activedevice)，或者半導(dǎo)體器件Q1、Q2、Q3及Q4均為有源器件；在另一實(shí)施例中，第一橋臂112中的半導(dǎo)體器件Ql及Q4為有源器件，或者第二橋臂114的中的半導(dǎo)體器件Q2及Q3為有源器件；在次一實(shí)施例中，第一橋臂112中的半導(dǎo)體器件Ql及Q4至少一者為有源器件，或者第二橋臂114中的半導(dǎo)體器件Q2及Q3至少一者為有源器件。實(shí)作上，前述有源器件可為金屬氧化物半導(dǎo)體場效晶體管(MOSFET)、絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)、碳化硅(SiC)功率晶體管、氮化鎵(GaN)功率晶體管、具串疊(cascade)結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件或其它類型的有源器件。
[0098]圖2是依照本發(fā)明實(shí)施例繪示一種如圖1所示功率模塊的電路示意圖。如圖2所示，前述半導(dǎo)體器件Ql、Q2、Q3及Q4之間更可存在電感(如圖2所示的等效電感L2~L5、L7~L14)。在功率模塊IOOa中，由于半導(dǎo)體器件Q1、Q2、Q3及Q4之間，或是器件與電源之間，主要是通過導(dǎo)體(例如:焊線(bondingwire)、銅導(dǎo)線、導(dǎo)線架(lead frame)或者電路板上的走線等)作相應(yīng)的連接，因此導(dǎo)致電路中有許多寄生電感(如圖2所示的等效電感L2~L5、L7 ~L14)存在。
[0099]其次，前述第一橋臂112或第二橋臂114可與一直流電源并聯(lián)，亦即電壓端VDC和接地端GND之間的電壓為直流輸入電壓。通常在設(shè)計(jì)橋式電路模塊的情形下，需要考慮對實(shí)際工作性能有影響的分布電感的作用。以第一橋臂112為例，第一橋臂112上的兩個(gè)半導(dǎo)體器件Ql、Q4不能同時(shí)導(dǎo)通，否則會有直通的情形而造成電流過大致使器件燒毀，而且由于半導(dǎo)體器件Q1、Q4相互串聯(lián)后與直流電源并聯(lián)，因此在理想狀況下，于半導(dǎo)體器件Q1、Q4中任一者關(guān)斷后，其關(guān)斷電壓都會被另一器件協(xié)助鉗位至直流電源，使得任一器件所產(chǎn)生的電壓尖峰均不會超過直流電源，致使半導(dǎo)體器件Ql、Q4得以可靠地工作。
[0100]其次，前述寄生電感不僅使功率模塊內(nèi)同一橋臂中串聯(lián)的兩器件相互協(xié)助鉗位的能力下降，從而于器件進(jìn)行關(guān)斷操作時(shí)產(chǎn)生電壓突波(spike)或尖峰，不只影響功率模塊的可靠性，更產(chǎn)生了許多電磁干擾，更有甚者，當(dāng)寄生電感愈大時(shí)，器件進(jìn)行關(guān)斷操作時(shí)所產(chǎn)生的電壓突波(或尖峰)就愈大。圖3是依照本發(fā)明實(shí)施例繪示一種半導(dǎo)體器件進(jìn)行關(guān)斷操作時(shí)其關(guān)斷電壓的波形示意圖。以半導(dǎo)體器件Ql (如:金屬氧化物半導(dǎo)體場效晶體管)為例，當(dāng)半導(dǎo)體器件Ql導(dǎo)通時(shí)，其晶體管兩端的電壓(即漏源極之間的電壓)為零；當(dāng)半導(dǎo)體器件Ql關(guān)斷后，晶體管兩端的電壓從零上升至關(guān)斷最高電壓Vpeak后振蕩降至其穩(wěn)態(tài)值(即關(guān)斷平臺電壓VMX)，其中Vmax通常為圖2所示電壓端VDC的電壓，而從開始關(guān)斷至穩(wěn)態(tài)期間經(jīng)過的高頻振蕩的幅值即為Vpeak與Vmax的差值。
[0101]依據(jù)前述，于本發(fā)明實(shí)施例中，第一橋臂112與第二橋臂114的電路位置基本上彼此對稱，且第一橋臂112中半導(dǎo)體器件Q1、Q4的電路位置與第二橋臂114中半導(dǎo)體器件Q2、Q3的電路位置亦對稱，如此一來，便可使兩橋臂112、114相對應(yīng)的回路電感對稱，從而使兩橋臂112、114中半導(dǎo)體器件相對應(yīng)的關(guān)斷電壓也對稱，進(jìn)而使關(guān)斷電壓的尖峰也對稱，降低功率模塊IOOa受到的電磁干擾，并減小對電路的影響，借此讓功率模塊IOOa發(fā)揮最優(yōu)的性能。舉例而言，通常各橋臂中上下兩個(gè)半導(dǎo)體器件的關(guān)斷電壓的高頻振蕩幅值差小于振蕩幅值的20%便可以認(rèn)為橋臂的布局對稱，然而，幅值差值越小越好，例如可小于振蕩幅值的 10% ο
[0102]其次，在另一實(shí)施例中，如圖2所示，半導(dǎo)體器件Q1、Q2、Q3及Q4各自具有控制引腳(如:引腳G1、G2、G3、G4)以及驅(qū)動引腳(如:引腳S1、S2、S3、S4)，其中前述控制引腳可用以與驅(qū)動引腳相互配合以接收驅(qū)動信號驅(qū)動相應(yīng)的半導(dǎo)體器件導(dǎo)通，以決定各半導(dǎo)體器件的導(dǎo)通或關(guān)斷。此外，下述不同實(shí)施例`中的半導(dǎo)體器件Ql、Q2、Q3及Q4亦可依據(jù)實(shí)際需求選擇性地配置有驅(qū)動引腳，故不以附圖所示為限。
[0103]具體來說，當(dāng)功率模塊IOOa內(nèi)的電路結(jié)構(gòu)對稱且分布參數(shù)減小時(shí)，其意味著相應(yīng)半導(dǎo)體器件可以有更低的關(guān)斷電壓尖峰，使得開關(guān)速度可以進(jìn)一步提高，且在降低開關(guān)損耗的同時(shí)又可以保證器件安全地工作。然而，以半導(dǎo)體器件Ql為例，由于寄生電感L3的存在，若功率模塊IOOa的引腳中缺少引腳SI，則半導(dǎo)體器件Ql的驅(qū)動信號將通過引腳G1、VA得到，也就是說半導(dǎo)體器件Ql的驅(qū)動信號將等于引腳Gl和VA間的電壓Vei_VA與電感L3上電壓的總和。由此可見，電感L3上的電壓是對電壓Vei_VA有抵消作用，也就是降低了半導(dǎo)體器件Ql的開關(guān)速度。因此，由于電感L3的存在，使得開關(guān)速度不能如預(yù)期地被提升，從而降低了在回路電感有效減小后實(shí)際能得到的益處。
[0104]為此，若前述半導(dǎo)體器件各自具有一控制引腳(G)及一驅(qū)動引腳⑶的話，則因驅(qū)動引腳(S)可獨(dú)立用于半導(dǎo)體器件的驅(qū)動，故可使電感L3不再于開關(guān)過程中對開關(guān)速度產(chǎn)生影響，從而使得開關(guān)速度可進(jìn)一步提升，且功率模塊IOOa所得到的驅(qū)動信號亦可更加地單純，不易受溫度、速度、…等干擾，進(jìn)而提升整體電路的可靠度。[0105]圖4是依照本發(fā)明另一實(shí)施例繪示一種功率模塊的電路示意圖。相較于圖2所示的實(shí)施例，圖4所示的功率模塊IOOb還可包含電容橋臂410，其中電容橋臂410在電源端VDC和接地端GND之間并聯(lián)相接于第一橋臂112和第二橋臂114，借此降低回路中寄生電感所產(chǎn)生的影響。
[0106]在一實(shí)施例中，電容橋臂410相對于第一橋臂112和相對于第二橋臂114的電路位置基本上對稱，以減少第一橋臂112和第二橋臂114操作時(shí)所產(chǎn)生的電壓突波之間的差
巳
[0107]如圖4所示，電容橋臂410可包括一電容器Cl (如:退耦電容)，其中電容器Cl并聯(lián)相接于第一橋臂112和第二橋臂114，并配置于相對第一橋臂112和第二橋臂114的中間電路位置，使得功率模塊IOOb仍具有對稱的電路結(jié)構(gòu)，并可通過電容器Cl降低回路中寄生電感所產(chǎn)生的影響。
[0108]其次,第一橋臂112與電容橋臂410形成一第一回路,第二橋臂114與電容橋臂410形成一第二回路，其中第一回路中的電感值(該電感值為第一回路中各電感值之和，包括電感L2?L5、L7、L14的電感值總合)及/或第二回路中的電感值(該電感值為第二回路中電感值之和，包括電感L8?L13的電感值總合)小于一第一預(yù)定值。第一預(yù)定值可因應(yīng)用場合不同而適應(yīng)性調(diào)整。以應(yīng)用于3KW電源的600V功率模塊為例，該第一預(yù)定值可為30nH，尤以20nH以下為優(yōu)。
[0109]在一實(shí)施例中，第一橋臂112與第二橋臂114的電路位置基本上彼此對稱，且第一橋臂112中半導(dǎo)體器件Q1、Q4的電路位置與第二橋臂114中半導(dǎo)體器件Q2、Q3的電路位置亦對稱，因此前述第一回路與第二回路中的電感基本上可以相同。
[0110]在另一實(shí)施例中，前述第一回路與第二回路中的電感可以互不相同，但因第一橋臂112中半導(dǎo)體器件Ql、Q4的電路位置與第二橋臂114中半導(dǎo)體器件Q2、Q3的電路位置亦對稱，故前述第一回路與第二回路中的電感差值可小于一第二預(yù)定值。第二預(yù)定值可因應(yīng)用場合不同而適應(yīng)性調(diào)整。以應(yīng)用于3KW電源的600V功率模組為例，該第二預(yù)定值可為ΙΟηΗ，尤以5nH以下為優(yōu)。此第二預(yù)定值可因?qū)w實(shí)際的連接方式而有所不同。
[0111]圖5是依照本發(fā)明次一實(shí)施例繪示一種功率模塊的電路示意圖。相較于圖2所示的實(shí)施例，圖5所示的功率模塊IOOc還可包含兩對稱的電容橋臂，且此兩電容橋臂可分別包括電容器Cl、C2，其中兩電容器Cl、C2分別與第一橋臂(包括半導(dǎo)體器件Ql、Q4)和第二橋臂(包括半導(dǎo)體器件Q2、Q3)并聯(lián)相接，并配合第一橋臂和第二橋臂配置于基本上對稱的電路位置。具體來說，電容器Cl在電源端VDC和接地端GND之間與半導(dǎo)體器件Ql、Q4并聯(lián)，電容器C2在電源端VDC和接地端GND之間與半導(dǎo)體器件Q2、Q3并聯(lián)，且兩電容器Cl、C2于電路結(jié)構(gòu)中以對稱的方式進(jìn)行配置。該電容器Cl配置于第一橋臂的外側(cè),該電容器C2配置第二橋臂的外側(cè)，其中，電容器Cl與第一橋臂的位置關(guān)系和電容器C2與第二橋臂的位置關(guān)系對稱。為簡化應(yīng)用，兩電容器C1、C2可置于功率模塊內(nèi)以求最大效能；兩電容器Cl、C2亦可設(shè)置于功率模塊外部(如印刷電路板上)，就近與功率模塊相應(yīng)引腳連接。即電容器Cl與一側(cè)電源端引腳和接地端引腳就近連接，電容器C2與另一側(cè)電源端引腳和接地端引腳就近連接。
[0112]圖6是依照本發(fā)明次一實(shí)施例繪示一種功率模塊的電路示意圖。相較于圖5所示的實(shí)施例，圖6所示的功率模塊IOOd還可包括另一電容橋臂，且此電容橋臂還可包含電容器C3，其中電容器C3并聯(lián)相接于第一橋臂(包括半導(dǎo)體器件Q1、Q4)和第二橋臂(包括半導(dǎo)體器件Q2、Q3)，并配置于第一橋臂和第二橋臂的中間電路位置，而電容器Cl、C2則配置于基本上對稱的電路位置，使得功率模塊IOOd具有對稱的電路結(jié)構(gòu)。
[0113]前述實(shí)施例中的功率模塊及/或其應(yīng)用的橋式電路，均可依據(jù)實(shí)際需求而設(shè)置于一交流轉(zhuǎn)直流(AC/DC)電路、一直流轉(zhuǎn)交流(DC/AC)電路、一直流轉(zhuǎn)直流(DC/DC)電路、一交流轉(zhuǎn)交流(AC/AC )電路、一雙向功率傳遞電路或是其它類似的功率變換電路中，在此不以前述為限。前述橋式電路可以應(yīng)用于能量單向流動的電路中，也可以應(yīng)用于能量雙向傳輸?shù)碾娐分?，而且由于前述橋式電路中轉(zhuǎn)換能量時(shí)的全部途徑，均可配合有源半導(dǎo)體器件來進(jìn)行操作，亦即在理想狀態(tài)下(如使用內(nèi)阻極低的M0SFET)，可以實(shí)現(xiàn)極低的導(dǎo)通狀態(tài)損耗以及極高的轉(zhuǎn)換效率，因此其通常可被廣泛地應(yīng)用。
[0114]下列敘述關(guān)于本發(fā)明另一種實(shí)施方式的功率模塊。圖7A是依照本發(fā)明第一實(shí)施例繪示一種功率模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。如圖7A所示，功率模塊700a包含基板(如:陶瓷基板)702、共同引腳VA及VB、第一橋臂710以及第二橋臂720，其中第一橋臂710和第二橋臂720均配置于基板702上。第一橋臂710包含半導(dǎo)體器件Ql、Q4，且半導(dǎo)體器件Ql、Q4通過共同引腳VA彼此串聯(lián)且相鄰配置。第二橋臂720包含半導(dǎo)體器件Q2、Q3，且半導(dǎo)體器件Q2、Q3通過共同引腳VB彼此串聯(lián)且相鄰配置，使得第一橋臂710和第二橋臂720中的回路電感得以降低。
[0115]實(shí)作上，半導(dǎo)體器件Ql、Q2、Q3、Q4中每一者均可以一芯片形式制作而成，并且集成于功率模塊700a內(nèi)，通過焊線連接引腳或?qū)Ь€架。另外，以半導(dǎo)體器件Q3為例，對其進(jìn)行電壓尖峰量測的量測點(diǎn)可以是圖7A所示的A、B兩點(diǎn)(即引腳VB和GND的頂端)。
[0116]此外，共同引腳VA與VB對稱地配置于基板702的一邊，半導(dǎo)體器件Ql與半導(dǎo)體器件Q2對稱地配置，而半導(dǎo)體器件Q4與半導(dǎo)體器件Q3分別配置于半導(dǎo)體器件Q1、Q2的一側(cè)而彼此對稱地配置。舉例來說，如圖7A所示，半導(dǎo)體器件Q4、Q3配置于對稱的半導(dǎo)體器件Q1、Q2之間，并各自與半導(dǎo)體器件Q1、Q2相鄰配置，且半導(dǎo)體器件Q4、Q3亦對稱地配置。需說明的是，在此所述的“對稱”，不僅指器件位置的對稱，也可以指其相應(yīng)走線(trace)的對稱。
[0117]其次，在一實(shí)施例中，功率模塊700a還可包含至少三組引腳，且該些組引腳與共同引腳VA、VB并排于基板702的同一邊，其中前述引腳中具有相對較大耐壓的兩組引腳分別對稱地配置于基板702同一邊的最外兩側(cè)位置(例如:兩電源引腳VDC對稱地配置于最外兩側(cè))，而前述引腳中具有最小耐壓的一組引腳配置于基板702同一邊的中間位置(例如:包括接地引腳GND的一組引腳配置于中間)。此處，耐壓指該組引腳與接地引腳GND之間的電壓差。
[0118]在次一實(shí)施例中，功率模塊700a可包含引腳Gl、G2、G3、G4、兩電源引腳VDC以及接地引腳GND，其中引腳GU G2、G3、G4、VDC及GND均與共同引腳VA及VB配置于基板702的同一邊。引腳61、62、63、64可分別連接于半導(dǎo)體器件叭、02、03、04，并用以接收控制信號而決定半導(dǎo)體器件Ql、Q2、Q3、Q4各自的導(dǎo)通和關(guān)斷，其中引腳Gl與G2對稱地配置，弓丨腳G3與G4對稱地配置，且引腳G1、G2分別與共同引腳VA、VB相鄰配置，使得引腳Gl和VA成為一組具有相近耐壓的引腳，引腳G2和VB成為一組具有相近耐壓的引腳，而此兩組引腳彼此對稱且其中的引腳也彼此對稱。[0119]另外，兩電源引腳VDC相對于引腳Gl、G2分別對稱地配置于基板702同一邊的最外兩側(cè)位置，且各自遠(yuǎn)離引腳G1、G2配置于基板702的同一邊。其次，接地引腳GND相鄰地配置于引腳G3、G4之間，使得引腳G3、G4和GND三者成為一組位于基板702同一邊的中間位置且具有相近耐壓的引腳。
[0120]在其它實(shí)施例中，功率模塊700a也可僅包含單一電源引腳VDC，且此單一電源引腳VDC相對于引腳G1、G2配置于基板702同一邊的最外側(cè)位置，且遠(yuǎn)離引腳Gl、G2配置于基板702的同一邊。
[0121]此外，在不同的實(shí)施例中，功率模塊700a還可包含一熱敏電阻器件(如:具負(fù)溫度系數(shù)的電阻器NTC)以及至少一溫度信號引腳(如:溫度信號引腳NTC1、NTC2)(如圖7A所示)，其中電阻器NTC集成于基板702上而用于反映溫度變化，溫度信號引腳NTCl、NTC2連接電阻器NTC，以供自電阻器NTC取得反映功率模塊700a內(nèi)部溫度的信號。其次，溫度信號引腳NTCl、NTC2可相鄰地配置于引腳G3、G4之間，使得溫度信號弓I腳NTCl、NTC2與引腳G3、G4和GND成為一組具有相近耐壓的引腳。實(shí)作上，前述熱敏電阻器件可為一封裝器件封裝于功率模塊700a內(nèi)，亦可為一表面貼裝器件貼附于功率模塊700a。
[0122]具體來說，為了更簡便地進(jìn)行功率模塊700a內(nèi)部的熱管理，反映溫度變化的電阻器NTC可集成于功率模塊700a內(nèi)，并且相應(yīng)的溫度信號引腳NTCl、NTC2自功率模塊700a引出，如此一來，便可通過溫度信號引腳NTC1、NTC2采集反映溫度變化的信號，進(jìn)而得知功率模塊700a內(nèi)部的溫度。
[0123]在另一實(shí)施例中，前述溫度信號引腳其中一者(如:引腳NTC2)可以同時(shí)作為接地引腳GND ;換言之，引腳NTC2和GND可以同一引腳來實(shí)現(xiàn)。實(shí)作上，由于采集前述電阻器NTC的操作相對于功率模塊內(nèi)器件的開關(guān)速度來說是非常緩慢的，且溫度信號近似于直流信號，因此在溫度信號引腳與接地引腳GND共用時(shí)，只需在該信號應(yīng)用端(通常為與溫度信號引腳連接的數(shù)位信號處理器的A/D輸入端，或者比較器的輸入端)加電容，如此即可消除共用引腳帶來的功率高頻噪音的影響，不僅節(jié)約了空間，又不影響操作。
[0124]圖7B是依照本發(fā)明第二實(shí)施例繪示一種功率模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。相較于圖7A而言，圖7B所示的功率模塊700b還包含一電容器Cin，其中電容器Cin配置于半導(dǎo)體器件Q3和Q4之間的相對中間位置，且其連接方式和作用類似圖4所示的電容器Cl。其中，相對中間位置指在中間位置附近的區(qū)域范圍內(nèi)，即電容器Cin與半導(dǎo)體器件Q3間的距離以及電容器Cin與半導(dǎo)體器件Q4間的距離其差異在一定范圍之內(nèi)，最優(yōu)的情況為兩距離的差異值為O。
[0125]舉例來說，如圖7B所示，電容器Cin是配置于半導(dǎo)體器件Q3和Q4之間偏上方的中間位置，使得功率模塊700b具有對稱的結(jié)構(gòu)。需說明的是，電容器Cin的位置并不以圖7B所示為限，本領(lǐng)域所屬技術(shù)人員亦可依據(jù)實(shí)際需求將電容器Cin配置于功率模塊700b內(nèi)任意的中間位置。
[0126]圖7C是依照本發(fā)明第三實(shí)施例繪示一種功率模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。相較于圖7A而言，圖7C所示的功率模塊700c還包含驅(qū)動引腳S1、S2、S3、S4，其中驅(qū)動引腳S1、S2、
S3、S4分別連接于半導(dǎo)體器件Ql、Q2、Q3、Q4，并各自用以與引腳Gl、G2、G3、G4相互配合以接收驅(qū)動信號驅(qū)動相應(yīng)的半導(dǎo)體器件導(dǎo)通，以決定各半導(dǎo)體器件的導(dǎo)通或關(guān)斷。其次，驅(qū)動引腳S1、S2對稱地配置，驅(qū)動引腳S3、S4對稱地配置，且驅(qū)動引腳SI相鄰地配置于引腳Gl與共同引腳VA之間，驅(qū)動引腳S2相鄰地配置于引腳G2與共同引腳VB之間，驅(qū)動引腳S3相鄰地配置于引腳G3與接地弓I腳GND之間，驅(qū)動引腳S4相鄰地配置于引腳G4與接地弓I腳GND之間，使得引腳G1、S1和VA成為一組具有相近耐壓的引腳，引腳G2、S2和VB成為一組具有相近耐壓的引腳，引腳G3、S3、GND成為一組具有相近耐壓的引腳，引腳S4、G4成為一組具有相近耐壓的引腳。實(shí)作上，前述各組引腳間的耐壓比較低，通?？尚∮?0V，甚至小于30V。
[0127]另一方面，由于引腳G3、S3、GND、S4、G4之間的耐壓比較低，可以相鄰放置形成一組具有相近耐壓的引腳，如此一來，便能更有效地利用空間，減少功率模塊長度，使后續(xù)尺寸的設(shè)計(jì)更加便利。
[0128]此外，在其他實(shí)施例中，功率模塊700c同樣可包括類似前述的熱敏電阻器件(如:具負(fù)溫度系數(shù)的電阻器NTC)以及至少一溫度信號引腳(如:溫度信號引腳NTC1、NTC2),以供自電阻器NTC取得反映功率模塊700c內(nèi)部溫度的信號，其中溫度信號引腳NTC1、NTC2可與前述引腳G3、S3、GND、S4、G4相鄰配置，使得溫度信號引腳NTC1、NTC2與引腳G3、S3、GND、
S4、G4成為一組具有相近耐壓的引腳。
[0129]圖7D是依照本發(fā)明第四實(shí)施例繪示一種功率模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。相較于圖7C而言，圖7D所示的功率模塊700d還包含電容器Cin，其中電容器Cin配置于半導(dǎo)體器件Q3和Q4之間的相對中間位置，且其連接方式和作用類似圖4所示的電容器Cl。類似地，電容器Cin的位置并不以圖7D所示為限，本領(lǐng)域所屬技術(shù)人員亦可依據(jù)實(shí)際需求將電容器Cin配置于功率模塊700d內(nèi)任意的中間位置。
[0130]由上述實(shí)施例可知，前述配置方式主要是將所有的輸出引腳配置于模塊的一側(cè)，且相互間耐壓較低的引腳相鄰地配置，形成引腳組合。此外，引腳間距(即兩個(gè)引腳可與用戶板焊盤直接接觸部分間的最小距離)按引腳間的耐壓需求定義，使引腳以不規(guī)則的間距排列，亦即耐壓高的引腳間距設(shè)計(jì)得較大，耐壓低的引腳間距設(shè)計(jì)得較小，從而盡可能地利用空間，以有效使用空間；換言之，無需再增加更多制作成本來實(shí)現(xiàn)小的回路電感和小的尺寸。實(shí)作上，兩引腳間的間距通常主要由安裝的方式和布局(Layout)來決定，耐壓在200V以下，其間距約略在0.8?3mm之間，耐壓在200?600V之間，其間距約略在2?5mm之間；而耐壓在600?1200V間的，其間距約略在4?IOmm之間。
[0131]其次，依據(jù)上述實(shí)施例，將相對耐壓較低的引腳就近放置，不僅可以減小回路電感，而且上述排列的方式可使得退耦電容的位置可以很容易地配置，進(jìn)而可簡易地實(shí)現(xiàn)寄生電感對稱的分布，從而降低電磁干擾，減小對電路的影響，并發(fā)揮出功率模塊最優(yōu)的性倉泛。
[0132]圖8是依照本發(fā)明實(shí)施例繪示一種功率模塊經(jīng)封裝后的剖面結(jié)構(gòu)局部示意圖。如圖8所示，半導(dǎo)體器件802可以是前述半導(dǎo)體器件Q1、Q2、Q3、Q4中任一者，其通過焊線804與其它器件連接，半導(dǎo)體器件Ql、Q2、Q3、Q4以及其上的焊線(如:焊線804)均包覆于一封料(molding material >806中，且此封料的熱導(dǎo)系數(shù)大于IW/ (m.K),而封料806包覆器件后構(gòu)成為封裝體的主要外觀。
[0133]在一實(shí)施例中，半導(dǎo)體器件802 (即前述半導(dǎo)體器件Ql、Q2、Q3、Q4中任一者)上方的封料806的厚度dl小于2毫米(mm)。在另一實(shí)施例中，半導(dǎo)體器件802上連接的焊線804頂端上方的封料806的厚度d2小于0.5毫米。需說明的是，厚度dl和d2的數(shù)值不以前述為限，本領(lǐng)域所屬技術(shù)人員可依據(jù)實(shí)際需求選擇并調(diào)整厚度dl和d2的數(shù)值。
[0134]前述各實(shí)施例中的功率模塊可應(yīng)用于一電源變換器，且前述電源變換器的功率密度及最高效率可分別大于25w/inch3且高于95%，或者前述電源變換器的功率密度可大于30w/inch3,或者前述的電源變換器的最高效率可高于96%。
[0135]在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述功率模塊是應(yīng)用于一電源變換器，所述電源變換器的功率密度及最高效率分別大于30W/inch3且高于96%，或者所述電源變換器的功率密度大于35ff/inch3,或者所述的電源變換器的最高效率高于97%。
[0136]本發(fā)明可以有效降低回路電感，使得電路的開關(guān)損耗得以有效降低，更適合于提升工作頻率，如所述電源變換器的頻率提高至50kHz以上，也可以提高至IOOkHz以上，甚至提高至200kHz以上，以使得在保證高效率的前提下，實(shí)現(xiàn)更高的功率密度。
[0137]前述各實(shí)施例的功率模塊及其中的橋式電路(如全橋電路)可應(yīng)用于隔離型DC/DC變換單元，圖9是依照本發(fā)明實(shí)施例繪示一種隔離型DC/DC變換電路的示意圖。如圖9所示，全橋電路FBl可以通過高頻工作將直流電壓VDC變換為高頻交流信號Vphasel，接著經(jīng)由電感Lr、電容Cr及變壓器Tl轉(zhuǎn)換成高頻交流信號Vphase2。其次，整流器(如全橋電路FB2)則將信號Vphase2整流成另一直流電壓后通過濾波電感Lo于電容Co的兩端輸出。
[0138]根據(jù)不同的設(shè)計(jì)需求，全橋電路FBl可以工作在脈沖寬度調(diào)變(PWM)模式(以移相全橋PSFB為典型的電路，要求Lr較小且Lo較大)，也可以工作在諧振頻率調(diào)變模式(PFM)(以LLC為典型的電路，要求Lr較大且Lo接近于零，Lr和Cr形成諧振電路中的諧振槽)。其次，全橋電路FB2則作為整流器，其中的開關(guān)器件工作在同步整流模式下。
[0139]實(shí)作上，經(jīng)由使用優(yōu)化的全橋電路，便可以實(shí)現(xiàn)高性能的DC/DC變換電路，而通過結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例的功率模塊，在使用全橋電路FBl或者同時(shí)使用全橋電路FBl和FB2后，便可良好地實(shí)現(xiàn)高效率電能轉(zhuǎn)換，在PWM模式下可以達(dá)成97%?98%效率的DC/DC變換效率，而在PFM模式下甚至可以達(dá)成98%?99%的DC/DC變換效率，也可同時(shí)實(shí)現(xiàn)高功率密度。
[0140]另一方面，于本發(fā)明實(shí)施例應(yīng)用于隔離型AC/DC電源變換電路(即前級加功率因數(shù)校正(PFC)電路)的情形下，亦可以使變換電路的功率密度大于25w/inch3，甚至大于30w/inch3,更甚至大于40w/inch3,而其最高效率則可高于96%,甚至達(dá)到98%。
[0141]如圖9所示，當(dāng)全橋電路中的器件Ql?Q4均為開關(guān)器件時(shí)，其操作可以實(shí)現(xiàn)能量雙向流動，以適用于某些需要能量雙向流動，且同時(shí)需要高壓隔離的情形(如:汽車內(nèi)的高低壓電池能量相互轉(zhuǎn)換變換器)。此外，由于能量雙向流動，因此與開關(guān)器件并聯(lián)的二極管需要具備優(yōu)良的反向恢復(fù)特性，故類似體二極管(Body Diode)具備優(yōu)良性能的新器件(如碳化硅(SiC)器件或晶體管，或者氮化鎵(GaN)器件或晶體管)亦可應(yīng)用于其中，使其具備優(yōu)異的開關(guān)特性，同時(shí)類似體二極管具備良好反向恢復(fù)的特性。
[0142]前述SiC器件或者GaN器件通常有常通和常閉兩種類型。當(dāng)常閉型器件使用時(shí)，因?yàn)槠淇刂铺匦灶愃朴趥鹘y(tǒng)硅材料制成的器件，故可以直接在功率模塊中取代開關(guān)器件。另一方面，由于常通型器件不易直接使用，因此通常需要以串疊(Cascade)結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。圖10是依照本發(fā)明實(shí)施例繪示一種開關(guān)單元電路的示意圖。如圖10所示，一個(gè)常通型器件串聯(lián)一個(gè)低壓常閉型器件而形成一個(gè)開關(guān)單元電路，使得此開關(guān)單元電路可以保留新器件的優(yōu)點(diǎn)，又可以實(shí)現(xiàn)類似于常閉型器件的控制能力。
[0143]圖11是依照本發(fā)明實(shí)施例繪示一種全橋功率模塊的示意圖。如圖11所示，在此全橋功率模塊中，如圖10所示的開關(guān)單元電路是用來作為各橋臂上的各個(gè)開關(guān)器件。
[0144]圖12是依照本發(fā)明實(shí)施例繪示一種非隔離型AC/DC單元的示意圖。如圖12所示，在全橋電路應(yīng)用于非隔離型AC/DC單元(如功率因數(shù)校正(PFC)單元)的情形下，全橋電路通過電感LI及電容C2組成的濾波器與交流輸入電壓Vac相連接，并在電容Cl上產(chǎn)生直流輸出電壓，其中一個(gè)橋臂(如器件Q2、Q3)在高頻狀態(tài)下工作，另一個(gè)橋臂(如器件Q1、Q4)則在與輸入相同的低頻狀態(tài)下工作。于操作上，交流輸入信號Vac會經(jīng)由電感LI傳送至全橋電路，接著在高頻狀態(tài)下工作的橋臂進(jìn)行切換操作，以產(chǎn)生相應(yīng)的高頻交流輸出Vphase，然后再經(jīng)由全橋電路本身將高頻能量整流成直流輸出Vdc，以完成電能轉(zhuǎn)換的過程，其中處于該工作模式的PFC單元可以稱為圖騰柱PFC (Totem Pole PFC)，且該變換單元可以實(shí)現(xiàn)極高的效率(如:變換效率大于98%，甚至大于99%)，而且因?yàn)樵诘皖l狀態(tài)下工作的橋臂的存在，可以保證電壓Vdc側(cè)相對于電壓Vac側(cè)的電位沒有強(qiáng)烈的高頻跳變，從而可具備較低的共模電磁干擾。
[0145]再者，由于由于圖騰柱PFC的其中兩顆器件(如器件Q2、Q3)需要高頻雙向工作，而SiC器件或者GaN等功率器件的反向特性類似于一個(gè)高性能的二極管，因此其非常適合用于圖騰柱PFC。為此，于本發(fā)明實(shí)施例中的功率模塊內(nèi)，可以SiC器件或者GaN等功率器件來實(shí)現(xiàn)圖騰柱PFC的器件(如器件Q2、Q3)，如此即可兼得本發(fā)明實(shí)施例中的所有優(yōu)點(diǎn)，并得以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)具有極高性能的圖騰柱PFC。
[0146]此外，也可以將器件Q2、Q3替換成如圖10所示的器件，借以使整體電路得到更好的性能。圖13是依照本發(fā)明實(shí)施例繪示一種變換單元的示意圖，其中器件Q2、Q3是以圖10所示的器件來實(shí)現(xiàn)，借以使整體電路得到更好的性能。
[0147]圖14是依照本發(fā)明另一實(shí)施例繪示一種變換單元的示意圖，其中此變換單元同樣可以實(shí)現(xiàn)交流變換直流或者直流變換交流的功能，且器件Ql、Q4是以二極管來實(shí)現(xiàn)，借以使電路更加簡單、經(jīng)濟(jì)，并可以實(shí)現(xiàn)更高的性價(jià)比。
[0148]圖15是依照本發(fā)明次一實(shí)施例繪示一種變換單元的示意圖，其中此變換單元同樣可以實(shí)現(xiàn)交流變換直流的功能，且器件Ql、Q2 二極管是以二極管來實(shí)現(xiàn)，借以使電路更加簡單、經(jīng)濟(jì)，并可以實(shí)現(xiàn)更高的性價(jià)比。
[0149]下列依據(jù)本發(fā)明另一種實(shí)施方式揭示一種電源系統(tǒng)。圖16A是依照本發(fā)明實(shí)施例繪不一種電源系統(tǒng)的不意圖。如圖16A所不，電源系統(tǒng)IOOOa包含功率模塊1010以及電路板1020，其中功率模塊1010可以是前述任一實(shí)施例中所述的功率模塊，且功率模塊1010直立配置于電路板1020上。
[0150]在一實(shí)施例中，功率模塊1010包括復(fù)數(shù)個(gè)引腳(例如:圖16A所示的引腳1015)，其中前述引腳可以是前述任一實(shí)施例中所述的引腳，并對稱地排列，且從功率模塊1010的下方伸出而直立配置于電路板1020上。
[0151]其次，在本實(shí)施例中，功率模塊1010的兩側(cè)更可分別與操作器件1042、1044之間具有散熱通道1032、1034，如此一來，便可以最大程度提升功率模塊1010的散熱能力，以降低對風(fēng)流量的需求，減低能耗和噪音污染。其中操作器件1042可為電容性元件，例如電解電容或其他種類電容，操作器件1044可為磁性元件，例如電感或變壓器等。實(shí)作上，由于功率模塊1010直立配置于電路板1020上，且其他器件也可與功率模塊1010 —樣安裝于電路板1020的表面，故可以最大程度充分地利用空間、風(fēng)流，同時(shí)也便于制作和維修。[0152]再者，電源系統(tǒng)IOOOa還可包含一散熱器件1050，其中散熱器件1050可以與功率模塊1010集成在一起，或是附設(shè)于功率模塊1010的一側(cè)。
[0153]另外，電源系統(tǒng)IOOOa還可包含一機(jī)殼1060，其中功率模塊1010、電路板1020、散熱器件1050及操作器件1042、1044均容置于機(jī)殼1050內(nèi)。
[0154]圖16B是依照本發(fā)明另一實(shí)施例繪不一種電源系統(tǒng)的不意圖。相較于圖16A而言，在本實(shí)施例的電源系統(tǒng)IOOOb中，功率模塊1010、電路板1020及操作器件1044容置于機(jī)殼1060內(nèi)，且功率模塊1010的一側(cè)與操作器件1044之間具有散熱通道1034，功率模塊1010的相對另一側(cè)貼附于機(jī)殼1060 ;換言之，本實(shí)施例的電源系統(tǒng)IOOOb中僅存在單一散熱通道。舉例來說，功率模塊1010所產(chǎn)生的熱除了通過本身的塑封料散熱，更主要從機(jī)殼1060的內(nèi)側(cè)和外側(cè)散出。
[0155]圖16C是依照本發(fā)明次一實(shí)施例繪不一種電源系統(tǒng)的不意圖。相較于圖16B而言，在本實(shí)施例的電源系統(tǒng)IOOOc中，功率模塊1010的引腳1015對稱地排列且從功率模塊1010的一側(cè)伸出而連接于電路板1020，且功率模塊1010與操作器件1044配置于電路板1020的相對兩側(cè)，功率模塊1010是相對于電路板1020平放配置。另外，功率模塊1010的一側(cè)同樣可貼附于機(jī)殼1060,使得功率模塊1010所產(chǎn)生的熱可從機(jī)殼1060的內(nèi)側(cè)和外側(cè)散出。
[0156]如此一來，即便電源系統(tǒng)的寬度較窄，也可以使功率模塊具較佳散熱能力的一面直接安裝于外殼上，同樣可確保功率模塊的雙面散熱能力，且這樣的設(shè)計(jì)也可以應(yīng)用于無風(fēng)流的情形下，僅利用外殼來進(jìn)行散熱。
[0157]下列依據(jù)本發(fā)明次一種實(shí)施方式揭示一種制作功率模塊的方法。此方法可應(yīng)用于制作如前述任一實(shí)施例中所述的功率模塊，但不以其為限。為了清楚、方便說明起見，下述制作功率模塊的方法是配合前述圖7A?圖7D所示的實(shí)施例來作說明。
[0158]如圖7A所示，于基板702上對稱地設(shè)置半導(dǎo)體器件Ql、Q2，并于基板702上對稱地設(shè)置半導(dǎo)體器件Q3、Q4，而且于基板702的一邊對稱地引出共同引腳VA及VB，其中半導(dǎo)體器件Ql、Q4通過共同引腳VA彼此連接且相鄰配置，半導(dǎo)體器件Q2、Q3通過共同引腳VB彼此連接且相鄰配置，如此便可使得半導(dǎo)體器件Ql、Q4形成的第一橋臂710以及半導(dǎo)體器件Q2、Q3形成的第二橋臂720中的回路電感得以降低。
[0159]其次,在一實(shí)施例中，前述方法可還包含于基板702同一邊的最外兩側(cè)對稱地引出具有相對較大耐壓的兩組引腳(例如:最外兩側(cè)的電源引腳VDC)，并且于基板702同一邊的中間引出具有最小耐壓的一組引腳(例如:包括接地引腳GND的一組引腳)。
[0160]在次一實(shí)施例中，前述方法可還包含下述步驟:于基板702的同一邊對稱地引出引腳Gl及G2，其中引腳Gl連接于半導(dǎo)體器件Ql并與共同引腳VA相鄰配置，引腳G2連接于半導(dǎo)體器件Q2并與共同引腳VB相鄰配置；于基板702的同一邊對稱地引出引腳G3及G4，其中引腳G3連接于半導(dǎo)體器件Q3，引腳G4連接于半導(dǎo)體器件Q4 ;于基板702同一邊的最外兩側(cè)對稱地引出兩電源引腳VDC，其中兩電源引腳VDC各自遠(yuǎn)離所述第一及第二引腳配置；以及于引腳G3及G4之間引出接地引腳GND。
[0161]此外，如圖7C所示，前述方法可還包含下述步驟:于引腳Gl與共同引腳VA之間引出驅(qū)動引腳SI，其中引腳G1、VA及SI相鄰地配置；于引腳G2與共同引腳VB之間引出驅(qū)動引腳S2，其中引腳G2、VB及S2相鄰地配置；于引腳G3與接地引腳GND之間引出驅(qū)動引腳S3 ;以及于引腳G4與接地引腳GND之間引出驅(qū)動引腳S4。
[0162]另外，如圖7B所示，依據(jù)前述的實(shí)施例，前述方法可還包含于基板702上半導(dǎo)體器件Q3、Q4之間的相對中間位置設(shè)置電容器Cin。
[0163]前述所提及的步驟，除特別敘明其順序者外，均可依實(shí)際需要調(diào)整其前后順序，甚至可同時(shí)或部分同時(shí)執(zhí)行，前述僅為一實(shí)施例，并非用以限定本發(fā)明。
[0164]上述本發(fā)明的實(shí)施例可知，應(yīng)用前述功率模塊或制作功率模塊的方法，不僅可以使功率模塊中橋臂相對應(yīng)的回路電感對稱，從而使橋臂中半導(dǎo)體器件相對應(yīng)的關(guān)斷電壓對稱，進(jìn)而使關(guān)斷操作時(shí)產(chǎn)生的電壓突波(spike)或尖峰減小，降低功率模塊受到的電磁干擾，并減小對電路的影響，借此讓功率模塊IOOa發(fā)揮最優(yōu)的性能。此外，更可以提升電源變換器的功率密度或者效率，且相較于現(xiàn)有技術(shù)具有更佳的熱性能、電性能、經(jīng)濟(jì)性能、電磁屏蔽性能以及更高的可靠度。
[0165]雖然本發(fā)明已以實(shí)施方式揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域具通常知識者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視所附的權(quán)利要求書所界定的范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種功率模塊，其特征在于，包含: 一橋式電路，包含: 一第一橋臂，具有一第一端點(diǎn)、一第二端點(diǎn)及一第三端點(diǎn)，其中所述第一橋臂包含一第一半導(dǎo)體器件及一第二半導(dǎo)體器件，所述第一半導(dǎo)體器件與所述第二半導(dǎo)體器件電性連接于所述第一橋臂的所述第三端點(diǎn)；以及 一第二橋臂，具有一第一端點(diǎn)、一第二端點(diǎn)及一第三端點(diǎn)，其中所述第二橋臂包含一第三半導(dǎo)體器件及一第四半導(dǎo)體器件，所述第三半導(dǎo)體器件與所述第四半導(dǎo)體器件電性連接于所述第二橋臂的所述第三端點(diǎn)； 其中所述第一橋臂與所述第二橋臂并聯(lián)相接，且所述第一橋臂與所述第二橋臂的電路位置基本上彼此對稱，以減少所述第一、第二、第三及第四半導(dǎo)體器件操作時(shí)所產(chǎn)生的電壓關(guān)波。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率模塊，其特征在于，還包含: 至少一電容橋臂，并聯(lián)相接于所述第一橋臂和所述第二橋臂。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的功率模塊，其特征在于，所述電容橋臂相對于所述第一橋臂和相對于所述第二橋臂的電路位置基本上對稱，以減少所述第一橋臂和所述第二橋臂操作時(shí)所產(chǎn)生的電壓突波之間的差異。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的功率模塊，其特征在于，所述電容橋臂包括一電容器，所述電容器并聯(lián)相接于所述第一橋臂和所述第二橋臂，并配置于相對所述第一橋臂和所述第二橋臂的中間電路位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的功率模塊，其特征在于，所述電容橋臂包括兩電容器，所述兩電容器分別與所述第一橋臂和所述第二橋臂并聯(lián)相接，并配合所述第一橋臂和所述第二橋臂配置于基本上對稱的電路位置。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的功率模塊,其特征在于,所述電容橋臂包括一第一電容器、一第二電容器及一第三電容器，所述第一、第二及第三電容器并聯(lián)相接于所述第一橋臂和所述第二橋臂，所述第一電容器配置于相對所述第一橋臂和所述第二橋臂的中間電路位置，所述第二及第三電容器配合所述第一橋臂和所述第二橋臂配置于基本上對稱的電路位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的功率模塊，其特征在于，所述第一橋臂與所述電容橋臂形成一第一回路，所述第二橋臂與所述電容橋臂形成一第二回路，且所述第一回路及/或所述第二回路中的電感值小于一第一預(yù)定值。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的功率模塊，其特征在于，所述第一回路與所述第二回路中的電感差值小于一第二預(yù)定值。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的功率模塊，其特征在于，所述第一回路與所述第二回路中的電感基本上相同。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率模塊，其特征在于，所述第一、第二、第三及第四半導(dǎo)體器件之間存在電感。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率模塊，其特征在于，所述第一、第二、第三及第四半導(dǎo)體器件中每一者均具有一控制引腳以及一驅(qū)動引腳，所述控制引腳及所述驅(qū)動引腳相互配合以驅(qū)動相應(yīng)半導(dǎo)體器件導(dǎo)通。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率模塊，其特征在于，所述第一、第二、第三及第四半導(dǎo)體器件中至少兩者為有源器件。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率模塊，其特征在于，所述第一、第二、第三及第四半導(dǎo)體器件均為有源器件。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率模塊，其特征在于，所述第一橋臂中的所述第一及第二半導(dǎo)體器件為有源器件。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率模塊，其特征在于，所述第一橋臂中的所述第一及第二半導(dǎo)體器件中至少一者為有源器件，所述第二橋臂中的所述第三及第四半導(dǎo)體器件中至少一者為有源器件。
16.根據(jù)權(quán)利要求12至15中任一者所述的功率模塊，其特征在于，所述有源器件為金屬氧化物半導(dǎo)體場效晶體管、絕緣柵雙極型晶體管、碳化硅功率晶體管或氮化鎵功率晶體管。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率模塊，其特征在于，所述橋式電路設(shè)置于一交流轉(zhuǎn)直流電路、一直流轉(zhuǎn)交流電路、一直流轉(zhuǎn)直流電路、一交流轉(zhuǎn)交流電路或是一雙向功率傳遞電路中。
18.—種功率模塊，其特征在于，包含: 一第一共同引腳； 一第二共同引腳，與所述第一共同引腳對稱地配置于所述基板的一邊； 一第一橋臂，配置于一基板上，并包含一第一半導(dǎo)體器件及一第二半導(dǎo)體器件，其中所述第一半導(dǎo)體器件與所述第二半導(dǎo)體器件通過所述第一共同引腳彼此連接且相鄰配置；以及 一第二橋臂，配置于所述基板上，并包含一第三半導(dǎo)體器件及一第四半導(dǎo)體器件，其中所述第三半導(dǎo)體器件與所述第四半導(dǎo)體器件通過所述第二共同引腳彼此連接且相鄰配置； 其中所述第一及第三半導(dǎo)體器件對稱地配置，所述第二及第四半導(dǎo)體器件分別配置于所述第一及第三半導(dǎo)體器件的一側(cè)而彼此對稱地配置。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的功率模塊，其特征在于，還包含: 至少三組引腳，并排于所述基板的同一邊，其中所述引腳中具有相對較大耐壓的兩組引腳分別對稱地配置于所述基板同一邊的最外兩側(cè)位置，所述引腳中具有最小耐壓的一組引腳配置于所述基板同一邊的中間位置。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的功率模塊，其特征在于，還包含: 一第一引腳，連接于所述第一半導(dǎo)體器件，其中所述第一引腳與所述第一共同引腳相鄰配置； 一第二引腳，連接于所述第二半導(dǎo)體器件； 一第三引腳，連接于所述第三半導(dǎo)體器件，并與所述第一引腳對稱地配置，其中所述第三引腳與所述第二共同引腳相鄰配置； 一第四引腳，連接于所述第四半導(dǎo)體器件，并與所述第二引腳對稱地配置； 一第一電源引腳及一第二電源引腳中至少一者，相對所述第一及第三引腳分別對稱地配置于所述基板同一邊的最外側(cè)，且遠(yuǎn)離所述第一及第三引腳配置；以及 一接地引腳，配置于所述第二引腳及所述第四引腳之間。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的功率模塊，其特征在于，還包含: 一第一驅(qū)動引腳，連接于所述第一半導(dǎo)體器件，并相鄰地配置于所述第一引腳與所述第一共同引腳之間； 一第二驅(qū)動引腳，連接于所述第二半導(dǎo)體器件，并相鄰地配置于所述第二引腳與所述接地引腳之間； 一第三驅(qū)動引腳，連接于所述第三半導(dǎo)體器件，并相鄰地配置于所述第三引腳與所述第二共同引腳之間； 一第四驅(qū)動引腳，連接于所述第四半導(dǎo)體器件，并相鄰地配置于所述第四引腳與所述接地引腳之間。
22.根據(jù)權(quán)利要求18至21中任一者所述的功率模塊，其特征在于，還包含: 一電容器，配置于所述第二及第四半導(dǎo)體器件之間的相對中間位置。
23.根據(jù)權(quán)利要求18至21中任一者所述的功率模塊，其特征在于，還包含: 一熱敏電阻器件，集成于所述基板上；以及 至少一溫度信號引腳，連接所述熱敏電阻器件。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的功率模塊，其特征在于，所述溫度信號引腳之一同時(shí)作為一接地引腳。
25.根據(jù)權(quán)利要求18所述的功率模塊，其特征在于，所述第一、第二、第三及第四半導(dǎo)體器件包覆于一封料中，`且此封料的熱導(dǎo)系數(shù)大于IW/(m.K)。
26.根據(jù)權(quán)利要求18所述的功率模塊，其特征在于，所述第一、第二、第三及第四半導(dǎo)體器件中每一者上方的所述封料的厚度小于2毫米。
27.根據(jù)權(quán)利要求18所述的功率模塊，其特征在于，所述第一、第二、第三及第四半導(dǎo)體器件中每一者連接焊線，且所述焊線頂端上方的所述封料的厚度小于0.5毫米。
28.根據(jù)權(quán)利要求18所述的功率模塊，其特征在于，所述第一、第二、第三及第四半導(dǎo)體器件中每一者均以一芯片形式制作而成。
29.根據(jù)權(quán)利要求18所述的功率模塊，其特征在于，所述功率模塊是應(yīng)用于一電源變換器，所述電源變換器的功率密度及最高效率分別大于25W/inch3且高于95%，或者所述電源變換器的功率密度大于30W/inch3，或者所述電源變換器的最高效率高于96%。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的功率模塊，其特征在于，所述電源變換器的最高工作頻率大于50kHz。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的功率模塊，其特征在于，所述電源變換器的最高工作頻率大于 IOOkHz。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的功率模塊，其特征在于，所述電源變換器的最高工作頻率大于 200kHz。
33.一種電源系統(tǒng)，其特征在于，包含: 一功率模塊，包含: 一第一橋臂，包含一第一半導(dǎo)體器件及一第二半導(dǎo)體器件，其中所述第一半導(dǎo)體器件與所述第二半導(dǎo)體器件連接且相鄰配置；以及 一第二橋臂，包含一第三半導(dǎo)體器件及一第四半導(dǎo)體器件，其中所述第三半導(dǎo)體器件與所述第四半導(dǎo)體器件連接且相鄰配置；其中所述第一及第三半導(dǎo)體器件對稱地配置，所述第二及第四半導(dǎo)體器件位于所述第一及第三半導(dǎo)體器件之間而對稱地配置；以及 一電路板，所述功率模塊直立配置于所述電路板上。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的電源系統(tǒng)，其特征在于，所述功率模塊包括復(fù)數(shù)個(gè)引腳，所述引腳對稱地排列且從所述功率模塊的一側(cè)伸出而連接于所述電路板。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的電源系統(tǒng)，其特征在于，所述功率模塊直立地配置于所述電路板上或者相對于所述電路板平放配置。
36.根據(jù)權(quán)利要求33所述的電源系統(tǒng)，其特征在于，所述功率模塊的至少一側(cè)與一操作器件之間具有一散熱通道。
37.根據(jù)權(quán)利要求33所述的電源系統(tǒng)，其特征在于，還包含: 一機(jī)殼，其中所述功率模塊及所述電路板容置于所述機(jī)殼內(nèi)，所述功率模塊的一側(cè)與一操作器件之間具有一散熱通道，所述功率模塊的相對另一側(cè)貼附于所述機(jī)殼。
38.根據(jù)權(quán)利要求33所述的電源系統(tǒng)，其特征在于，還包含: 一散熱器件，集成或附設(shè)于所述功率模塊。
39.一種制作功率模塊的方法，其特征在于，包含: 于一基板上對稱地設(shè)置一第一半導(dǎo)體器件及一第二半導(dǎo)體器件； 于所述基板上對稱地設(shè)置一第三半導(dǎo)體器件及一第四半導(dǎo)體器件；以及于所述基板的一邊對稱地引出一第一共同引腳及一第二共同引腳，其中所述第一半導(dǎo)體器件與所述第三半導(dǎo)體器件 通過所述第一共同引腳彼此連接且相鄰配置，所述第二半導(dǎo)體器件與所述第四半導(dǎo)體器件通過所述第二共同引腳彼此連接且相鄰配置。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的制作功率模塊的方法，其特征在于，還包含: 于所述基板同一邊的最外兩側(cè)對稱地引出具有相對較大耐壓的兩組引腳；以及 于所述基板同一邊的中間引出具有最小耐壓的一組引腳。
41.根據(jù)權(quán)利要求39所述的制作功率模塊的方法，其特征在于，還包含: 于所述基板的同一邊對稱地引出一第一引腳及一第二引腳，其中所述第一引腳連接于所述第一半導(dǎo)體器件并與所述第一共同引腳相鄰配置，所述第二引腳連接于所述第二半導(dǎo)體器件并與所述第二共同引腳相鄰配置； 于所述基板的同一邊對稱地引出一第三引腳及一第四引腳，其中所述第三引腳連接于所述第三半導(dǎo)體器件，所述第四引腳連接于所述第四半導(dǎo)體器件； 于所述基板同一邊的最外兩側(cè)對稱地引出一第一電源引腳及一第二電源引腳，其中所述第一及第二電源引腳各自遠(yuǎn)離所述第一及第二引腳配置；以及于所述第二引腳及所述第四引腳之間引出一接地引腳。
42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的制作功率模塊的方法，其特征在于，還包含: 于所述第一引腳與所述第一共同引腳之間引出一第一驅(qū)動引腳，其中所述第一引腳、所述第一共同引腳及所述第一輔助驅(qū)動引腳相鄰地配置； 于所述第二引腳與所述第二共同引腳之間引出一第二驅(qū)動引腳，其中所述第二引腳、所述第二共同引腳及所述第二輔助驅(qū)動引腳相鄰地配置； 于所述第三引腳與所述接地引腳之間引出一第三驅(qū)動引腳； 于所述第四引腳與所述接地引腳之間引出一第四驅(qū)動引腳。
43.根據(jù)權(quán)利要求39至42中任一者所述的制作功率模塊的方法，其特征在于，還包含:于所述基板上所述第三及第四半導(dǎo)體器 件之間的相對中間位置設(shè)置一電容器。
【文檔編號】H02M1/00GK103855914SQ201210509103
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2012年12月3日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月3日
【發(fā)明者】曾劍鴻, 洪守玉, 郭雪濤 申請人:臺達(dá)電子工業(yè)股份有限公司