[发明专利]一种碳化硅MOSFET芯片双向开关功率模块及其制备方法

说明书

本发明公开了一种碳化硅MOSFET芯片双向开关功率模块及其制备方法，铜底板上横向设置有多块DBC，多块DBC构成9个双向开关，DBC的功率回路通过功率端子引出，DBC上叠加设置有第一PCB板和第二PCB板，第一PCB板和第二PCB板通过引线键合的方式引出驱动端子，9个双向开关连接构成矩阵变换器的拓扑结构；本发明碳化硅MOSFET芯片双向开关功率模块具有体积小，寄生电感小，功率密度大的优点。

技术领域

本发明属于功率器件封装技术领域，具体涉及一种碳化硅MOSFET芯片双向开关功率模块及其制备方法。

背景技术

与硅器件相比，碳化硅功率器件被称为高压和高开关频率器件。碳化硅功率半导体具有固有的优势，如高电压阻断能力，低通态压降，高开关速度和低热阻。因此，与硅功率器件相比，碳化硅功率器件具有更小的导通和开关损耗，且具有更高的工作温度。基于碳化硅MOSFET的双向开关功率模块可以具有更高的工作温度，更高的封装集成化及更高的可靠性。

纳米银焊膏作为一种无铅的界面连接材料，可以通过低温烧结技术实现功率半导体芯片的连接。由于纳米银焊膏具有熔点高、电导率和热导率高、工艺温度低等优点，它逐步替代了传统焊料合金和导电环氧树脂，并广泛应用于高温功率半导体器件中。

矩阵变换器是一种直接变换型的交流-交流电力变换装置。最典型的拓扑为由交流三相变换到交流三相，他的输入输出段之间采用双向开关互相连接，即9开关矩阵变换器。目前，矩阵变换器电路大都是使用分立器件搭建，功率密度较低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种碳化硅MOSFET芯片双向开关功率模块及其制备方法，具有更高的工作频率，更好的可靠性，更低的热阻，良好的电气性能，更高的封装集成度，尺寸大大缩小。

本发明采用以下技术方案：

一种碳化硅MOSFET芯片双向开关功率模块，包括铜底板，铜底板上横向设置有DBC基板，DBC基板上叠加设置有第一PCB板和第二PCB板，第一PCB板和第二PCB板通过引线键合的方式引出驱动端子，DBC基板包括多块，每块DBC基板的功率回路通过功率端子引出，所有DBC基板上设置的碳化硅MOSFET芯片的漏极连接构成9个双向开关。

具体的，本发明的特点还在于：每个双向开关包括4片碳化硅MOSFET芯片，4片碳化硅MOSFET芯片设置在一块DBC基板上，通过两两并联构成两组以实现共漏极连接，两组的源极分别通过引线键合引出至对应的源极基板。

具体的，本发明的特点还在于：DBC基板包括三个，每块DBC基板的正面设置有第一铜层，每块DBC基板的背面设置有第二铜层，第一铜层上设置有三片金属基板；铜底板上对应设置有第一螺孔、第二螺孔和第三螺孔。

具体的，本发明的特点还在于：驱动端子为PIN针，包括24个，功率端子为铜片，包括6个。

具体的，本发明的特点还在于：第一PCB板和第二PCB板之间使用绝缘胶隔离连接。

具体的，本发明的特点还在于：驱动端子包括栅极端子和源极端子，第一PCB板用于引出栅极端子，第二PCB板用于引出源极端子。

具体的，本发明的特点还在于：第一PCB板和第二PCB板均为4层结构，通过过孔使层与层之间部分连接。

本发明的另一技术方案是，一种制备碳化硅MOSFET芯片双向开关功率模块的方法，包括以下步骤：

S1、分别在DBC基板和铜底板上的对应位置处印制一层纳米银焊膏，将碳化硅MOSFET芯片贴附在DBC基板上；将DBC基板贴附在铜底板上；

S2、将步骤S1印刷好纳米银焊膏并完成贴片的铜底板进行真空烧结；