CN105762121A - 一种半桥结构的全SiC功率半导体模块 - Google Patents

一种半桥结构的全SiC功率半导体模块 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种半桥结构的全SiC功率半导体模块，该全SiC功率半导体模块包括壳体、基板和半桥电路；其中，半桥电路的上、下桥臂各有若干个SiC芯片并联构成；SiC芯片均焊接在基板上；壳体上设置有电极端子，基板与壳体固定连接，半桥电路与电极端子电气连接。本申请的全SiC功率半导体模块具有开关损耗小，热导率高，工作结温高等特点；且该申请将芯片封装成了模块，而不是分立器件，可以使系统小型化。

Description

一种半桥结构的全SiC功率半导体模块
技术领域
本发明涉及功率半导体领域，具体涉及一种半桥结构的全SiC功率半导体模块。
背景技术
随着技术进步、政策扶持以及企业投入增加，我国新能源汽车行业近两年迎来了跨越式发展。受新能源车的快速发展，充电桩和充电站等配套设施，也会迎来快速发展。对于电动汽车充电桩，内部的整流逆变器是其核心电力转换部件，目前采用的Si基IGBT模块开关损耗比较大，造成设备耗能增加，尤其是在高频情况下，IGBT更是受到限制。随着SiC器件不断深入研究与发展，这一产品可以广泛应用于太阳能、汽车、高端电源等领域。作为宽禁带材料，SiC提供了功率半导体器件的新设计方法。
目前，充电桩内部采用IGBT模块来做为其电力转换部件，将交流电变为直流给电动汽车电池充电。IGBT模块的软开关特性造成了相当大的开关损耗，使设备耗能增加。同时为了使模块的热量能散出去，会额外增加散热系统等部件，这样也就会增加整个系统的体积。另外，在高的开关频率下，IGBT模块也会受到限制。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种半桥结构的全SiC功率半导体模块，该全SiC功率半导体模块具有开关损耗小，热导率高，工作结温高等特点；且该申请将芯片封装成了模块，而不是分立器件，可以使系统小型化。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种半桥结构的全SiC功率半导体模块，所述全SiC功率半导体模块包括壳体、基板和半桥电路；所述半桥电路的上、下桥臂各有若干个SiC芯片并联构成；所述SiC芯片均焊接在所述基板上；所述壳体上设置有电极端子，所述基板与所述壳体固定连接，所述半桥电路与所述电极端子电气连接。
进一步，所述半桥电路的上、下桥臂各有3个SiC芯片并联构成。
进一步，所述SiC芯片之间通过铝线或者铜线键合技术进行电气连接。
进一步，所述基板为陶瓷基板，所述陶瓷基板双面覆铜；SiC芯片均焊接在所述基板上的覆铜层上。
进一步，所述上、下桥臂之间通过铝线或者铜线键合技术进行电气连接。
进一步，所述SiC芯片由SiCMOSFET芯片和SiCSBD芯片构成。
本发明具有以下优点：
本申请的全SiC功率半导体模块具有开关损耗小，热导率高，工作结温高等特点；且该申请将芯片封装成了模块，而不是分立器件，可以使系统小型化。
附图说明
图1为本申请的半桥电路的电路原理图；
图2为本申请的全SiC功率半导体模块的结构示意图。
具体实施方式
下面，参考附图，对本发明进行更全面的说明，附图中示出了本发明的示例性实施例。然而，本发明可以体现为多种不同形式，并不应理解为局限于这里叙述的示例性实施例。而是，提供这些实施例，从而使本发明全面和完整，并将本发明的范围完全地传达给本领域的普通技术人员。
为了易于说明，在这里可以使用诸如“上”、“下”“左”“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位（旋转90度或位于其他方位），这里所用的空间相对说明可相应地解释。
如图1-2所示，本申请提供了一种半桥结构的全SiC功率半导体模块，所述全SiC功率半导体模块包括壳体1、基板2和半桥电路；所述半桥电路的上桥臂3、下桥臂4各有若干个SiC芯片并联构成；所述SiC芯片均焊接在所述基板2上；所述壳体1上设置有电极端子5，然后通过键合技术，实现半桥电路和外壳上的端子上的电极端子5电气连接；这样本申请的模块就可以通过端子和外部铜排等连接进行使用了。所述基板2与所述壳体1固定连接。
优选地，本申请的半桥电路的上桥臂3、下桥臂4各有3个SiC芯片并联构成；当然，可以选择并联不同数量的芯片进行，用以实现不同电流规格的模块。所述SiC芯片之间通过铝线或者铜线键合技术进行电气连接。所述基板2为陶瓷基板，所述陶瓷基板双面覆铜；SiC芯片均焊接在所述基板上的覆铜层上。上桥臂3、下桥臂4之间通过铝线或者铜线键合技术进行电气连接。所述SiC芯片由SiCMOSFET芯片7和SiCSBD芯片6构成。
图1中的正极+、负极﹣、交流端~分别对应图2中的电机端子5、8和9。图1中驱动端，即G1/S1和G2/S2，对应图2中的辅助端子。
本申请的全SiC功率半导体模块主要工艺步骤为：芯片一次焊接→一次键合→DBC焊接→外壳装配→二次键合→灌胶固化→外盖装配。
上面所述只是为了说明本发明，应该理解为本发明并不局限于以上实施例，符合本发明思想的各种变通形式均在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种半桥结构的全SiC功率半导体模块，其特征在于，所述全SiC功率半导体模块包括壳体、基板和半桥电路；所述半桥电路的上、下桥臂各有若干个SiC芯片并联构成；所述SiC芯片均焊接在所述基板上；所述壳体上设置有电极端子，所述基板与所述壳体固定连接，所述半桥电路与所述电极端子电气连接。
2.根据权利要求1所述的半桥结构的全SiC功率半导体模块，其特征在于，所述半桥电路的上、下桥臂各有3个SiC芯片并联构成。
3.根据权利要求1所述的半桥结构的全SiC功率半导体模块，其特征在于，所述SiC芯片之间通过铝线或者铜线键合技术进行电气连接。
4.根据权利要求1所述的半桥结构的全SiC功率半导体模块，其特征在于，所述基板为陶瓷基板，所述陶瓷基板双面覆铜；SiC芯片均焊接在所述基板上的覆铜层上。
5.根据权利要求1所述的半桥结构的全SiC功率半导体模块，其特征在于，所述上、下桥臂之间通过铝线或者铜线键合技术进行电气连接。
6.根据权利要求1所述的半桥结构的全SiC功率半导体模块，其特征在于，所述SiC芯片由SiCMOSFET芯片和SiCSBD芯片构成。
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