[发明专利]一种新型低电感SiC Mosfet车用功率模块

说明书

本发明公开了一种新型低电感SiC Mosfet车用功率模块，包括功率模块本体，所述功率模块本体主要包括绝缘陶瓷基板及设置在该绝缘陶瓷基板上的SiC Mosfet芯片，该芯片的背面通过银烧结面连接于绝缘陶瓷基板的导电铜层功率电路蚀刻区，芯片的正面功率极与铜箔通过银烧结面连接，该铜箔的上表面通过铜线连接至绝缘陶瓷基板的导电铜层功率电路蚀刻区，芯片的信号极与绝缘陶瓷基板的导电铜层信号电路蚀刻区通过铝线进行信号和控制电路的电气连接；所述绝缘陶瓷基板的正面设置有铜信号端子，绝缘陶瓷基板背面设置有散热铜基板，散热铜基板上设置有注塑外壳，注塑外壳内设置有高温硅凝胶并通过塑料上盖进行密封。

技术领域

本发明涉及功率模块技术领域，具体涉及一种新型低电感SiC Mosfet车用功率模块。

背景技术

SiC Mosfet比传统的Si Mosfet有很多优点，但其昂贵的价格却限制了SiCMosfet的广泛应用。近年来随着SiC技术的成熟，SiC Mosfet的价格已经有了显著的下降，应用范围也进一步扩展，在不久的将来必将成为新一代主流的低损耗功率器件。在实际的工程应用及设计开发过程中，经常需要对SiC Mosfet的开关特性、静态特性及功率损耗进行分析，以便对整个系统的效率做有效的评估。因此，有必要建立一个精确的SiC Mosfet模型作为工程应用中系统分析和效率评估的基础。近年来，国内外研究人员对于SiC Mosfet的建模研究日渐深入，取得了较多的进展。目前SiC Mosfet功率模块在新能源汽车领域的应用越来越广泛，对SiC Mosfet功率模块提出了高工作结温、高可靠性等要求，这就要求SiC Mosfet功率模块近芯片端连接的耐高温性和高可靠性，诸如芯片正面以及芯片背面的连接工艺需要进一步改善。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种耐高工作结温和高可靠性的新型的近芯片端连接方式的新型低电感SiC Mosfet车用功率模块。

本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，一种新型低电感SiC Mosfet车用功率模块，包括SiC Mosfet车用功率模块本体，所述SiC Mosfet车用功率模块本体主要包括绝缘陶瓷基板及设置在该绝缘陶瓷基板上的可双面银烧结的SiC Mosfet芯片，SiC Mosfet芯片的背面通过银烧结面连接于绝缘陶瓷基板的导电铜层功率电路蚀刻区，SiC Mosfet芯片的正面功率极与铜箔通过银烧结面连接，该铜箔的上表面通过铜线连接至绝缘陶瓷基板的导电铜层功率电路蚀刻区，所述SiC Mosfet芯片的信号极与绝缘陶瓷基板的导电铜层信号电路蚀刻区通过铝线进行信号和控制电路的电气连接；所述绝缘陶瓷基板的正面设置有铜信号端子，绝缘陶瓷基板背面设置有散热铜基板，且该散热铜基板的面积大于绝缘陶瓷基板的面积，所述散热铜基板上设置有可以将绝缘陶瓷基板及SiC Mosfet芯片包覆在内的带超声波功率端子的注塑外壳，注塑外壳内设置有高温硅凝胶并通过塑料上盖进行密封。

进一步地，所述绝缘陶瓷基板为氮化硅AMB陶瓷基板，绝缘陶瓷基板的上下两层材质为无氧铜的铜层结构，中间层材质为高导热、高可靠性的Si₃N₄陶瓷材料层，其上下两层的铜层结构通过银烧结工艺烧结在中间层上。

进一步地，所述绝缘陶瓷基板通过软钎焊焊接或银烧结面与散热铜基板进行连接，且所述散热铜基板的底部均匀设置有若干用于散热的针翅，该散热铜基板通过底部的针翅与冷却液接触以进行水冷散热。

进一步地，所述注塑外壳与绝缘陶瓷基板通过超声波焊接工艺进行连接，注塑外壳上的功率端子用于与外部器件进行电路连接；所述铜信号端子与绝缘陶瓷基板间通过软钎焊焊接进行连接，铜信号端子的另一端用于与外部结构PCB板进行电路连接。

进一步地，所述银烧结面为采用银浆或银膜作为银烧结材料并通过银烧结工艺烧结的连接层，银烧结时的温度为200℃~400℃，烧结压力为5Mpa~50Mpa。