[发明专利]具有高功率密度的碳化硅模块

说明书

本发明涉及电力电子技术领域，公开了具有高功率密度的碳化硅模块，包括基板、在基板上布局的电路铜层以及设置于电路铜层上的半导体功率电子元件；半导体功率电子元件包括上桥功率芯片组、下桥功率芯片组、电极探针及若干控制极电阻；上桥功率芯片组包括八个并联设置的半导体功率芯片，下桥功率芯片组包括八个并联设置的半导体功率芯片。上桥功率芯片组和下桥功率芯片组分别通过八个半导体功率芯片并联设置，该对称布局方式有利于保证各并联芯片换流路径杂散电感参数分布保持一致，以实现良好的均流特性。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种具有高功率密度的碳化硅模块。

背景技术

功率半导体模块是将多个半导体芯片按照一定功能、模式组合再灌封成一体的器件，其主要应用于电力电子系统功率回路，是实现电能转换的核心硬件。

单个功率半导体芯片的通流能力有限，为扩展功率半导体模块的功率处理能力，大容量的功率半导体模块内部通常用多个功率半导体芯片并联的方式组成桥臂开关。

多芯片并联封装的功率模块面临着很多挑战，包括如何保证各并联芯片的均流特性，如何减小功率模块的寄生电感，如何降低门极回路和功率回路的耦合问题。

现有封装结构中SiC MOSFET的不对称布局将难以保证并联芯片的均流特性，同时信号回路与功率回路耦合严重将会降低芯片的可靠性和器件的寿命。

发明内容

为了实现良好的均流特性，对信号回路与功率回路进行了解耦，降低了芯片串扰电压，在实现低杂感设计的同时增大了模块的通流能力实现了高功率密度，本申请提供一种具有高功率密度的碳化硅模块。

本申请提供的具有高功率密度的碳化硅模块，采用如下的技术方案：

具有高功率密度的碳化硅模块包括：基板、在基板上布局的电路铜层以及设置于所述电路铜层上的半导体功率电子元件；

所述半导体功率电子元件包括上桥功率芯片组、下桥功率芯片组、电极探针及若干控制极电阻；

所述上桥功率芯片组包括八个并联设置的半导体功率芯片，所述下桥功率芯片组包括八个并联设置的半导体功率芯片。

在一些实施方式中，所述电路铜层包括用于连接上桥功率芯片组的上桥半导体功率芯片导电区、用于连接下桥功率芯片组的下桥半导体功率芯片导电区、用于连接电极探针的电极探针导电区、用于连接控制极电阻的控制极电阻导电区，以及输入电极区和输出电极区，所述上桥半导体功率芯片导电区、下桥半导体功率芯片导电区、电极探针导电区、控制极电阻导电区、输入电极区和输出电极区相互之间独立设置。

在一些实施方式中，所述上桥功率芯片组上的八个并联设置的半导体功率芯片在上桥半导体功率芯片导电区上以四个为一组成田字形对称分布，形成第一上桥功率芯片组和第二上桥功率芯片组；所述下桥功率芯片组上的八个并联设置的半导体功率芯片在下桥半导体功率芯片导电区上以四个为一组成田字形对称分布，形成第一下桥功率芯片组和第二下桥功率芯片组。

在一些实施方式中，所述第一上桥功率芯片组、所述第二上桥功率芯片组、所述第一下桥功率芯片组及第二下桥功率芯片组成田字形对称分布。

在一些实施方式中，包括两个所述控制极电阻导电区，一所述控制极电阻导电区分别位于所述第一上桥功率芯片组和所述第二上桥功率芯片组之间，一所述控制极电阻导电区分别位于所述第一下桥功率芯片组和第二下桥功率芯片组之间，两个所述控制极电阻导电区上分别连接两个控制极电阻。

在一些实施方式中，所述电极探针包括第一电极探针组及第二电极探针组，所述第一电极探针组包括一个第一电极探针和一个第二电极探针，所述第二电极探针组包括两个第三电极探针和一个第四电极探针。