(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210678500.5 (22)申请日 2022.06.16 (71)申请人 杭州电子科技大 学 地址 310018 浙江省杭州市经济开发区白 杨街道2号大街1 158号 (72)发明人 饶鑫　陈昊君　陈晓东　 (74)专利代理 机构 杭州浙科专利事务所(普通 合伙) 33213 专利代理师 杨小凡 (51)Int.Cl. H03K 17/687(2006.01) H05K 5/02(2006.01) H05K 5/06(2006.01) (54)发明名称 一种低寄生电感的集成固态开关模块及其 封装设计方法 (57)摘要 本发明公开了一种低寄生电感的集成固态 开关模块及其封装设计方法， 开关模块包括： 固 态电子开 关芯片的串并联阵列、 陶瓷覆铜板、 PCB 板等。 本发 明利用陶瓷覆铜板多层板集成固态开 关工艺， 下层板用于焊接固态开关阵列的一极， 中间层与顶层焊接固态开关阵列的另一极。 底 层、 中间层、 顶层板在固态快关模块导通时都可 以流通电流， 通过对固态快关阵列进行特殊排 序， 使得流过底层、 中间层、 顶层电路的电流方向 互相相反从而使得电流流过电路时产生的寄生 电感相互抵消得到一个比较小的寄生电感值。 本 发明通过对陶瓷覆铜板上的固态开关芯片进行 特殊排序来降低集成模块的寄生电感， 从而提高 电子开关的开关速度， 降低开关损耗。 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 CN 115208373 A 2022.10.18 CN 115208373 A 1.一种低寄生电感的集成固态开关模块， 包括顶层、 中间层和底层， 电子开关芯片设置 于底层， 其特征在于： 所述电子开关芯片构成 固态开关集 成阵列， 包括依次排布为第三行阵 列、 第一行阵列和 第二行阵列， 第一行阵列中电子开关芯片的源极， 通过中间层与第二行阵 列中对应的电子开关芯片的漏极连接， 第二行阵列中电子开关芯片的源极， 通过顶层与第 三行阵列中对应的电子开关 芯片的漏极连接 。 2.根据权利要求1所述的一种低寄生电感的集成固态开关模块， 其特征在于： 所述第 一 行阵列中电子开关芯片的漏极与开关模块的输入端连接， 第三行阵列中电子开关芯片的源 极与开关模块的输出端连接 。 3.根据权利要求1所述的一种低寄生电感的集成固态开关模块， 其特征在于： 同一行所 述电子开关芯片的漏极相互连接、 栅极相互连接， 相互连接的漏极和栅极分别与电子开关 控制端连接， 电子开关控制端通过输入 控制信号， 控制电子开关 芯片的导 通与关断。 4.根据权利要求1所述的一种低寄生电感的集成固态开关模块， 其特征在于： 同一行所 述电子开关芯片设有静态均压电路， 静态均压电路包括二极管、 电容和电阻， 二极管的一端 与电子开关 芯片的漏极连接， 另一端经并联的电容和电阻后， 与电子开关 芯片的源极连接 。 5.根据权利要求1所述的一种低寄生电感的集成固态开关模块， 其特征在于： 所述开关 模块的一侧设置 输入端和输出端， 另一侧设置电子开关控制端。 6.根据权利要求1所述的一种低寄生电感的集成固态开关模块， 其特征在于： 所述电子 开关芯片的顶部与中间层连接， 电子开关芯片的源极设置在芯片顶部， 漏极设置在芯片底 部。 7.一种低寄生电感的集成固态开关模块封装设计方法， 其特 征在于包括如下步骤： S1， 构建包含顶层、 中间层和底层的开关模块， 并将电子开关芯片构成的固态开关集成 阵列设置 于底层； S2， 将固态开关集成阵列包含的三行阵列， 依次排布为第 三行阵列、 第 一行阵列和第二 行阵列； S3， 将第一行阵列中电子开关芯片的源极， 通过中间层与第二行阵列中对应的电子开 关芯片的漏极连接， 第二行阵列中电子开关芯片的源极， 通过顶层与第三行阵列中对应的 电子开关 芯片的漏极连接 。 8.根据权利要求7所述的一种低寄生电感的集成固态开关模块封装设计方法， 其特征 在于： 所述电子开关芯片的顶部设置源极， 底部设置漏极， 步骤S3中， 将第一行阵列中电子 开关芯片的顶部与中间层连接， 由设置在所述电子开关芯片顶部的源极， 通过中间层与第 二行阵列中电子开关 芯片底部的漏极连接 。 9.根据权利要求7所述的一种低寄生电感的集成固态开关模块封装设计方法， 其特征 在于： 所述步骤S3中， 将同一行电子开关芯片的漏极相互连接、 栅极相互连接， 相互连接的 漏极和栅极分别与电子开关控制端连接， 电子开关控制端通过输入控制信号， 控制电子开 关芯片的导 通与关断。 10.根据权利要求7所述的一种低寄生电感的集成固态开关模块封装设计方法， 其特征 在于： 所述步骤S 3中， 将第一行阵列中电子开关芯片的漏极与开关模块的输入端连接， 将第 三行阵列中电子开关 芯片的源极与开关模块的输出端连接 。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115208373 A 2一种低寄生电感的集成固态 开关模块及其封 装设计方法 技术领域 [0001]本发明涉及电力领域， 尤其是涉及一种低寄生电感的集成固态开关模块及其封装 设计方法。 背景技术 [0002]集成固态开关广泛用于与高压电场相关的领域， 包括但不限于电动汽车、 水力发 电、 核能控制、 高速 铁路、 生物医学等。 [0003]目前主流的集成固态开关的封装结构可分为三种： 传统键合线结构、 混合结构、 平 板结构。 传统键合线结构生产工艺成熟、 制造成本低， 但是功率回路中寄生电感值较大， 固 态开关关断过冲中会存在较严重的过冲、 振铃现象， 严重的会导致器件被击穿； 混合结构是 改良了传统键合线结构， 优点是相对传统键合线结构， 其封装模块内部的寄生电感值相对 较低， 工艺成熟， 但是相对于平板结构其寄生电感值还是较大； 所以平板结构是寄生电感值 最低的封装结构之一， 但其仍存在闭合时产生的过冲、 振铃、 高开关损耗等问题， 并且寄生 电感仍有优化的空间。 发明内容 [0004]为解决现有技术的不足， 实现降低集成封装模块内部电路技术参数、 提高开关稳 定、 降低开关损耗的目的， 本发明采用如下的技 术方案： 本发明设备主 要用于降低开关功率回路的寄生电感等杂散参数。 [0005]一种低寄生电感的集成固态开关模块， 包括顶层、 中间层和底层， 电子开关芯片设 置于底层， 电子开关芯片构成 固态开关集成阵列， 包括依次排布为第三行阵列、 第一行阵列 和第二行阵列， 第一行阵列中电子开关芯片的源极， 通过中间层与第二行阵列中对应的电 子开关芯片的漏极连接， 第二行阵列中电子开关芯片的源极， 通过顶层与第三行阵列中对 应的电子开关芯片的漏极连接， 中间层电流主要是第一行阵列流向第二行阵列的电流， 顶 层电流是第二行阵列流向第三行阵列的电流， 当开关导通时， 中间层电流的方向与顶层的 电流方向相反， 使 各层之间回路的电流方向相反， 通过各电路层的电感相互抵消的方法， 得 到较小的功率回路寄生电感， 从而得到了一个电流电压等级高、 低寄生电感的集成开关模 块， 减少了开关损耗， 提高了 输入电压转换功率， 保证了集成开关模块的工作稳定性。 [0006]进一步地， 第一行 阵列中电子开关芯片的漏极与开关模块的输入端连接， 第三行 阵列中电子开关 芯片的源极与开关模块的输出端连接 。 [0007]进一步地， 同一行电子开关芯片的漏极相互连接、 栅极相互连接， 相互连接的漏极 和栅极分别与电子开关控制端连接， 电子开关控制端通过输入控制信号， 控制电子开关芯 片的导通与关断。 [0008]进一步地， 同一行电子开关芯片设有静态均压电路， 静态均压电路包括二极管、 电 容和电阻， 二极管的一端与电子开关芯片的漏极连接， 另一端 经并联的电容和电阻后， 与电 子开关芯片的源极连接， 用于保证开关模块的稳定性， 在电子开关芯片不工作处于断开状说　明　书 1/4 页 3 CN 115208373 A 3