一种均流的碳化硅功率模块

本发明属于半导体功率模块，具体涉及一种均流的碳化硅功率模块。

背景技术：

1、在高温大功率电力电子应用领域，碳化硅器件因其出色的性能特点备受工业界的关注，其高结温特性保证了在极端工作条件下的稳定性，高额定功率使其能够承受更大的负载，而低开关损耗有助于提高系统的效率。这些优势使得碳化硅器件在新能源发电、智能电网、交通电气化等领域得到广泛应用，尤其在中大功率应用场合，其应用潜力更为显著。

2、在高功率电力电子应用中，碳化硅功率模块常采用多芯片并联方式，以满足对大功率应用的需求。然而，碳化硅器件具有更高的开关速度，因此在开关过程中对寄生参数更为敏感。现有的模块封装技术在应对高速开关时容易引发严重的电压过冲和电磁干扰问题，从而导致开关损耗增加和器件可靠性下降。此外，由于模块内部支路参数不匹配，内部并联芯片可能产生电流不均衡，进而引发单个芯片热失效。

3、因此，传统碳化硅功率模块中存在的功率回路寄生电感大、芯片并联支路参数不匹配导致芯片热失配的问题。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种均流的碳化硅功率模块。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

2、本发明实施例提供了一种均流的碳化硅功率模块，包括：基板、若干第一功率芯片、若干第二功率芯片、若干第一功率端子、若干第二功率端子和若干第三功率端子，所述基板包括第一功率导电面、第二功率导电面和第三功率导电面，其中，

3、所述第一功率导电面、所述第三功率导电面、所述第二功率导电面依次间隔排布，所述第三功率导电面和所述第二功率导电面之间倾斜交错以使得倾斜交错位置处的电流路径相互平行交错且方向相反；

4、所述若干第一功率芯片并联分布在所述第一功率导电面上，所述若干第一功率芯片的源极焊盘与所述第二功率导电面连接；

5、所述若干第二功率芯片并联分布在所述第二功率导电面上，所述若干第二功率芯片与所述若干第一功率芯片一一对应且沿碳化硅功率模块的水平中心轴对称分布，所述若干第二功率芯片的源极焊盘与所述第三功率导电面连接；

6、所述若干第一功率端子分布在所述第一功率导电面上且分布在所述若干第一功率芯片的两侧；所述若干第二功率端子分布在所述第二功率导电面上且分布在所述若干第二功率芯片的两侧，与所述若干第一功率端子一一对应地平行排列；

7、所述若干第三功率端子分布在所述第三功率导电面上，与所述若干第一功率端子一一对应地平行排列且彼此靠近。

8、在本发明的一个实施例中，所述若干第一功率芯片包括桥臂上管芯片，所述若干第二功率芯片包括桥臂下管芯片。

9、在本发明的一个实施例中，所述若干第一功率芯片和所述若干第二功率芯片的数量均为4个；

10、所述若干第一功率端子、所述若干第二功率端子和所述若干第三功率端子的数量均为8个。

11、在本发明的一个实施例中，所述基板还包括第一驱动导电面、第二驱动导电面、第三驱动导电面、第四驱动导电面，所述碳化硅功率模块还包括若干第一驱动端子、若干第二驱动端子、若干第三驱动端子和若干第四驱动端子，其中，

12、所述第二驱动导电面、所述第一驱动导电面依次间隔排布在所述第一功率导电面的一侧；

13、所述若干第一功率芯片的源极焊盘与所述第二驱动导电面之间实现开尔文源极连接，栅极焊盘与所述若干第一驱动导电面连接；

14、所述若干第一驱动端子分布在所述第二驱动导电面上，所述若干第二驱动端子分布在所述第一驱动导电面上；

15、所述第三驱动导电面、所述第四驱动导电面依次间隔排布在所述第二功率导电面的一侧；

16、所述若干第二功率芯片的源极焊盘与所述第三驱动导电面之间实现开尔文源极连接，栅极焊盘与所述若干第四驱动导电面连接；

17、所述若干第三驱动端子分布在所述第三驱动导电面上，所述若干第四驱动端子分布在所述第四驱动导电面。

18、在本发明的一个实施例中，所述若干第一驱动端子、所述若干第二驱动端子、所述若干第三驱动端子和所述若干第四驱动端子的数量均为2个。

19、在本发明的一个实施例中，所述基板还包括若干第一栅极电阻连接导电面和所述若干第二栅极电阻连接导电面，所述碳化硅功率模块还包括若干第一栅极电阻和若干第二栅极电阻，其中，

20、所述若干第一栅极电阻连接导电面分布在所述第一驱动导电面和所述第二驱动导电面之间且被所述第一驱动导电面和所述第二驱动导电面包围；

21、所述若干第一栅极电阻一一对应设置在所述若干第一栅极电阻连接导电面和所述第一驱动导电面上；

22、所述若干第一功率芯片的栅极焊盘与所述若干第一栅极电阻连接导电面一一对应连接；

23、所述若干第二栅极电阻连接导电面分布在所述第三驱动导电面和所述第四驱动导电面之间且被所述第三驱动导电面和所述第四驱动导电面包围；

24、所述若干第二栅极电阻一一对应设置在所述若干第二栅极电阻连接导电面和所述第四驱动导电面上；

25、所述若干第二功率芯片的栅极焊盘与所述若干第二栅极电阻连接导电面一一对应连接。

26、在本发明的一个实施例中，所述若干第一栅极电阻连接导电面和所述若干第二栅极电阻连接导电面的数量均为4个；

27、所述若干第一栅极电阻和所述若干第二栅极电阻的数量均为4个。

28、在本发明的一个实施例中，所述基板还包括陶瓷层和底层导电面，其中，

29、所述陶瓷层和所述底层导电面依次设置在所述第一功率导电面、所述第二功率导电面、所述第三功率导电面所形成平面的下表面。

30、在本发明的一个实施例中，还包括散热模块，其中，所述散热模块设置在所述底层导电面的下表面。

31、在本发明的一个实施例中，所述散热模块包括散热器、散热基板中的一种或多种；

32、所述散热器包括自然风冷却散热器、强制风冷却散热器、液体冷却散热器中的一种或多种；

33、所述散热基板包括金属基板、陶瓷基板中的一种或多种。

34、与现有技术相比，本发明的有益效果：

35、1、本发明的功率模块将若干第三功率端子和若干第一功率端子且彼此靠近，同时第三功率导电面和第二功率导电面之间倾斜交错，使得在倾斜交错位置处的电流路径相互平行交错且方向相反，从而实现了互感相消，极大地降低了模块的功率回路寄生电感，从而降低了关断电压过冲和开关损耗，大幅提升了模块的性能，提高了模块的可靠性。

36、2、本发明的功率模块将若干第一功率芯片和若干第二功率芯片进行对称设计，同时若干第一功率端子、若干第二功率端子、若干第三功率端子一一对应地平行排列，平衡了端子的数量和距离，从而提高了功率模块内并联芯片之间的电流均流程度；对称设计还有效减小了芯片之间的热耦合效应，进一步增强了模块的功率处理能力和热可靠性，确保模块在高功率负载下保持稳定性。

技术特征：

1.一种均流的碳化硅功率模块，其特征在于，包括：基板、若干第一功率芯片(1)、若干第二功率芯片(5)、若干第一功率端子(6)、若干第二功率端子(8)和若干第三功率端子(7)，所述基板包括第一功率导电面(12)、第二功率导电面(14)和第三功率导电面(13)，其中，

2.根据权利要求1所述的均流的碳化硅功率模块，其特征在于，

3.根据权利要求1所述的均流的碳化硅功率模块，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的均流的碳化硅功率模块，其特征在于，所述基板还包括第一驱动导电面(15)、第二驱动导电面(16)、第三驱动导电面(17)、第四驱动导电面(18)，所述碳化硅功率模块还包括若干第一驱动端子(3)、若干第二驱动端子(4)、若干第三驱动端子(10)和若干第四驱动端子(11)，其中，

5.根据权利要求4所述的均流的碳化硅功率模块，其特征在于，所述若干第一驱动端子(3)、所述若干第二驱动端子(4)、所述若干第三驱动端子(10)和所述若干第四驱动端子(11)的数量均为2个。

6.根据权利要求4所述的均流的碳化硅功率模块，其特征在于，所述基板还包括若干第一栅极电阻连接导电面(19)和若干第二栅极电阻连接导电面(20)，所述碳化硅功率模块还包括若干第一栅极电阻(2)和若干第二栅极电阻(9)，其中，

7.根据权利要求6所述的均流的碳化硅功率模块，其特征在于，

8.根据权利要求1所述的均流的碳化硅功率模块，其特征在于，所述基板还包括陶瓷层(21)和底层导电面(22)，其中，

9.根据权利要求8所述的均流的碳化硅功率模块，其特征在于，还包括散热模块，其中，所述散热模块设置在所述底层导电面(22)的下表面。

10.根据权利要求9所述的均流的碳化硅功率模块，其特征在于，所述散热模块包括散热器、散热基板中的一种或多种；

技术总结
本发明涉及一种均流的碳化硅功率模块，包括：基板、若干第一功率芯片、若干第二功率芯片、若干第一功率端子、若干第二功率端子和若干第三功率端子，基板包括第一功率导电面、第二功率导电面和第三功率导电面，第一功率导电面、第三功率导电面、第二功率导电面间隔排布，第三功率导电面和第二功率导电面倾斜交错；若干第一功率芯片分布在第一功率导电面上；若干第二功率芯片并联分布在第二功率导电面上；若干第一功率端子分布在第一功率导电面上；若干第二功率端子分布在第二功率导电面上；若干第三功率端子分布在第三功率导电面上。该功率模块降低了功率回路寄生电感，提高了芯片之间的电流均流程度。

技术研发人员：袁嵩,贾道勇,江希,王颖,弓小武
受保护的技术使用者：西安电子科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/25