CN213583744U - 一种低电感碳化硅模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及碳化硅半导体模块技术领域，特别涉及一种低电感碳化硅模块，包括电流输入端子、第一陶瓷覆铜板、陶瓷片、第二陶瓷覆铜板、散热底板、电流输出端子、芯片和金属连接块，所述电流输入端子和电流输出端子与第一陶瓷覆铜板平行设置且通过第一通过金属连接块支撑，所述芯片焊接于第一陶瓷覆铜板与金属连接块之间并通过金属连接块与电流输入端子以及电流输出端子键合，所述陶瓷片焊接于第一陶瓷覆铜板背面并与第二陶瓷覆铜板相连，所述第二陶瓷覆铜板与散热底板相连。本实用新型可提升连接器件的过流能力及导热能力；金属连接块横截面积大，在外力作用下不易变形，增加可靠性；降低模块的电感，提升模块的电流输出能力以及使用寿命。

Description

一种低电感碳化硅模块

技术领域

本实用新型涉及碳化硅半导体模块技术领域，特别涉及一种低电感碳化硅模块。

背景技术

功率半导体模块就是按一定功能、模式的组合体，功率半导体模块是大功率电子电力器件按一定的功能组合再灌封成一体。功率半导体模块可根据封装的元器件的不同实现不同功能，功率半导体模块配用风冷散热可作风冷模块，配用水冷散热可作水冷模块等。碳化硅半导体由于其具有跟高的工作温度、更高的击穿电压强度、更高的热导率以及更高的开关频率，从而得到广泛应用。然而，现有碳化硅半导体模块封装回路电感较大，杂散电感的存在会引起芯片关断损耗增大和过压等现象，从而降低模块的整体可靠性。

实用新型内容

本实用新型解决了相关技术中碳化硅半导体模块封装回路电感较大，杂散电感的存在会引起芯片关断损耗增大和过压等现象，从而降低模块的整体可靠性的问题，提出一种低电感碳化硅模块，可提升连接器件的过流能力及导热能力；金属连接块横截面积大，在外力作用下不易变形，增加可靠性；降低模块的电感，提升模块的电流输出能力以及使用寿命。

为了解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：一种低电感碳化硅模块，包括电流输入端子、第一陶瓷覆铜板、陶瓷片、第二陶瓷覆铜板、散热底板、电流输出端子、芯片和金属连接块，所述电流输入端子和电流输出端子与第一陶瓷覆铜板平行设置且通过金属连接块支撑，所述芯片焊接于第一陶瓷覆铜板与金属连接块之间并通过金属连接块与电流输入端子以及电流输出端子键合，所述陶瓷片焊接于第一陶瓷覆铜板背面并与第二陶瓷覆铜板相连，所述第二陶瓷覆铜板与散热底板相连。

作为优选方案，所述第一陶瓷覆铜板由第一陶瓷覆铜板Ⅰ和第一陶瓷覆铜板Ⅱ组成，所述电流输入端子通过金属连接块安装于第一陶瓷覆铜板Ⅰ上，所述电流输出端子通过金属连接块安装于第一陶瓷覆铜板Ⅱ上。

作为优选方案，所述第一陶瓷覆铜板Ⅰ和第一陶瓷覆铜板Ⅱ上分隔设置有多块相互独立的铜层，每组所述芯片分布于同一块铜层上。

作为优选方案，所述电流输入端子与电流输出端子呈水平对角直线设置，且覆盖第二陶瓷覆铜板30％以上的平面面积。

作为优选方案，所述电流输入端子、电流输出端子与第二陶瓷覆铜板的间距不超过3mm。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型的芯片门极键合通过焊接金属连接块的方式，取代常规铝线或者铝带、铜带键合，由于金属连接块与芯片的接触面比铝线或者铝带、铜带大，可提升连接器件的过流能力及导热能力；金属连接块横截面积大，在外力的作用下不易变形，增加可靠性；芯片下表面焊接在第一陶瓷覆铜板上，引出端子(即电流输入端子和电流输出端子)与第一陶瓷覆铜板分开对称设计，形成平行面，由于平行面可以极大的增加引出端子与第一陶瓷覆铜板之间的互感，从而降低功率半导体模块的电感，提升了模块的电流输出能力以及使用寿命。

附图说明

图1是本实用新型的主视图；

图2是本实用新型的俯视图；

图3是本实用新型的立体图。

图中：

1、电流输入端子，2-1、第一陶瓷覆铜板Ⅰ，2-2、第一陶瓷覆铜板Ⅱ，3、陶瓷片，4、第二陶瓷覆铜板，5、散热底板，6、电流输出端子，7、芯片，8、金属连接块。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

如图1至3所示，一种低电感碳化硅模块，包括电流输入端子1、第一陶瓷覆铜板、陶瓷片3、第二陶瓷覆铜板4、散热底板5、电流输出端子6、芯片7和金属连接块8，其中，电流从电流输入端子1 流入，然后从电流输出端子6流出，电流输入端子1和电流输出端子 6与第一陶瓷覆铜板平行设置且通过金属连接块8支撑并实现电气键合，芯片7焊接于第一陶瓷覆铜板与金属连接块8之间，通过焊接使得集电极与发射极电路导通，从而实现电气连接，芯片7通过金属连接块7与电流输入端子1以及电流输出端子6键合，陶瓷片3焊接于第一陶瓷覆铜板背面并与第二陶瓷覆铜板4相连，从而实现实现SiC 模块内部导电体与外部器件的绝缘；第二陶瓷覆铜板4与散热底板5 相连，从而实现模块的整体散热功能。

在一个实施例中，第一陶瓷覆铜板由第一陶瓷覆铜板Ⅰ2-1和第一陶瓷覆铜板Ⅱ2-2组成，电流输入端子1通过金属连接块8安装于第一陶瓷覆铜板Ⅰ2-1上，电流输出端子6通过金属连接块8安装于第一陶瓷覆铜板Ⅱ2-2上，电流输入端子1、金属连接块8与第一陶瓷覆铜板Ⅰ2-1之间通过焊接的方式连接，电流输出端子6、金属连接块8以及第一陶瓷覆铜板Ⅱ2-2之间也通过焊接的方式进行连接。

在一个实施例中，第一陶瓷覆铜板Ⅰ2-1和第一陶瓷覆铜板Ⅱ2-2 上分隔设置有多块相互独立的铜层，每组芯片7分布于同一块铜层上。

在一个实施例中，电流输入端子1与电流输出端子6呈水平对角直线设置，且覆盖第二陶瓷覆铜板4大于30％的平面面积，可更好的降低回路电感。

在一个实施例中，电流输入端子1、电流输出端子6与第二陶瓷覆铜板4的间距不超过3mm，从而更好的降低回路电感。

原理如下：

芯片7门极键合通过焊接金属连接块8的方式，取代常规铝线或者铝带、铜带键合，由于金属连接块8与芯片7的接触面比铝线或者铝带、铜带大，可提升连接器件的过流能力及导热能力；金属连接块 8横截面积大，在外力的作用下不易变形，增加可靠性；芯片7下表面焊接在第一陶瓷覆铜板上，引出端子(即电流输入端子1和电流输出端子6)与第一陶瓷覆铜板分开对称设计，形成平行面，由于平行面可以极大的增加引出端子与第一陶瓷覆铜板之间的互感，从而降低功率半导体模块的电感，提升了模块的电流输出能力以及使用寿命；由于互感的原因，大部分回路电感已相互抵消，对比现有的技术方案，电感可降低一半以上。

以上为本实用新型较佳的实施方式，本实用新型所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改，因此，本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本实用新型的基础上所作的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种低电感碳化硅模块，其特征在于：包括电流输入端子(1)、第一陶瓷覆铜板、陶瓷片(3)、第二陶瓷覆铜板(4)、散热底板(5)、电流输出端子(6)、芯片(7)和金属连接块(8)，所述电流输入端子(1)和电流输出端子(6)与第一陶瓷覆铜板平行设置且通过金属连接块(8)支撑，所述芯片(7)焊接于第一陶瓷覆铜板与金属连接块(8)之间并通过金属连接块(8)与电流输入端子(1)以及电流输出端子(6)键合，所述陶瓷片(3)焊接于第一陶瓷覆铜板背面并与第二陶瓷覆铜板(4)相连，所述第二陶瓷覆铜板(4)与散热底板(5)相连。

2.根据权利要求1所述的低电感碳化硅模块，其特征在于：所述第一陶瓷覆铜板由第一陶瓷覆铜板Ⅰ(2-1)和第一陶瓷覆铜板Ⅱ(2-2)组成，所述电流输入端子(1)通过金属连接块(8)安装于第一陶瓷覆铜板Ⅰ(2-1)上，所述电流输出端子(6)通过金属连接块(8)安装于第一陶瓷覆铜板Ⅱ(2-2)上。

3.根据权利要求2所述的低电感碳化硅模块，其特征在于：所述第一陶瓷覆铜板Ⅰ(2-1)和第一陶瓷覆铜板Ⅱ(2-2)上分隔设置有多块相互独立的铜层，每组所述芯片(7)分布于同一块铜层上。

4.根据权利要求1所述的低电感碳化硅模块，其特征在于：所述电流输入端子(1)与电流输出端子(6)呈水平对角直线设置，且覆盖第二陶瓷覆铜板(4)30％以上的平面面积。

5.根据权利要求1所述的低电感碳化硅模块，其特征在于：所述电流输入端子(1)、电流输出端子(6)与第二陶瓷覆铜板(4)的间距不超过3mm。

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