[发明专利]一种SiC MOSFET子模组单元及其压接型封装

说明书

本发明公开了一种SiC MOSFET子模组单元及其压接型封装，属于半导体器件封装技术领域，解决了现有SiC功率芯片难以压接封装的问题。SiCMOSFET子模组单元包括DBC陶瓷基板、源极钼片、SiCMOSFET芯片阵列以及漏极钼片；所述源极钼片下表面对称设有N个第一凸起，所述第一凸起分别与N个SiCMOSFET芯片相连，并露出SiCMOSFET芯片的栅极和源极，所述漏极钼片上表面设置有N个用于连接和定位SiCMOSFET芯片的第二凸起，所述SiCMOSFET芯片阵列由N个SiCMOSFET芯片组成，其露出的栅极和源极连接至DBC陶瓷基板。本发明提高了模块的功率密度，增强了散热能力，提高了装置可靠性，模块内部使用硅凝胶填充提高了模块的绝缘水平，可以应用在高压领域。

技术领域

本发明属于电力半导体封装技术领域，具体涉及一种SiC MOSFET子模组单元及其压接型封装。

背景技术

SiCMOSFET作为宽禁带功率半导体器件，相比于传统的硅器件具有很多优势，比如工作温度更高、通态损耗更低、开关频率更高和临界击穿场强更大等特点。随着碳化硅功率器件应用的逐渐推广，目前针对高压碳化硅功率器件的封装，还没有成熟统一的形式。

目前现有的功率器件封装形式主要分为两种：焊接型封装和压接型封装。其中焊接型封装采用键合线的形式将芯片与功率回路相连接，主要用于中低压(650至3300V)应用场景，在高压应用领域，焊接型封装易发生键合引线脱落、焊接层疲劳等故障，故主要采用压接型封装结构。

压接型封装结构具有易于串联，双面散热能力，高功率密度，高可靠性以及独特的失效短路模式等优点。压接型封装结构主要分为两种：凸台式压接和弹簧式压接。

采用凸台式压接结构的主要有Toshiba的IEGT系列和Westcode的PressPack系列，最高电压电流等级都已经达到4.5kV/3kA。此种结构模块内部芯片组装在一个大的钼盘上，每个芯片的集电极侧接触占据一个小的钼方格。校准框确定芯片的相互位置。带有栅极接触区切口的方形小钼片连接至发射极。栅极连接用弹簧来实现。此种结构对内部各个凸台的加工精度以及芯片的一致性要求非常高。

采用弹簧式压接结构的主要以ABB是StakPak系列为代表，其内部使用多个弹簧来均衡施加在芯片上的压力，对模块底板加工精度要求有所降低。但是由于弹簧侧的热阻较高，使得此种压接结构为单面散热，同时在长时间工作后，容易出现弹簧应力松弛，降低了可靠性。

压接型封装目前多用于硅IGBT芯片的封装，碳化硅器件整体尺寸及栅极面积相比硅器件更小，栅极区域难以通过弹簧引出；功率密度更大，对模块的绝缘及散热能力提出来更高的要求，因此其难以直接应用传统硅器件的压接型封装技术进行封装，而目前针对高压碳化硅器件的封装技术尚不成熟，难以充分发挥器件本身性能的优势。

发明内容

本发明的目的在于提供一种SiC MOSFET子模组单元及其压接型封装，以克服碳化硅器件难以进行压接型封装的问题，本发明提高了模块的功率密度，双面散热结构增强了散热能力，提高了装置可靠性，可以应用在高压领域。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种SiC MOSFET子模组单元，包括：

DBC陶瓷基板、源极钼片、SiCMOSFET芯片阵列以及漏极钼片；

所述源极钼片下表面对称设有N个第一凸起，所述第一凸起分别与N个SiCMOSFET芯片阵列相连，并露出SiCMOSFET芯片阵列的栅极和部分源极；

所述漏极钼片上表面设置有N个用于连接和定位SiCMOSFET芯片阵列的第二凸起，第二凸起与所述SiCMOSFET芯片阵列的漏极相连；

所述SiCMOSFET芯片阵列由N个SiCMOSFET芯片组成，露出的栅极和源极分别连接至DBC陶瓷基板。