功率模块及其制备方法与流程

本技术涉及功率半导体器件，具体是涉及功率模块及其制备方法。

背景技术：

1、由于在开关速度、耐压和耐温等方面的优势，碳化硅器件在电动汽车和光伏逆变器等场合得到广泛的应用。单相桥功率模块中的开关桥臂包括两个串联的碳化硅器件。开关桥臂中的两个碳化硅器件不能同时导通。由于单个碳化硅器件的通流能力较小，因此单相桥功率模块一般由多个开关桥臂并联组成，以增大通流能力。但多个碳化硅器件在功率模块上的不良布局会导致走线的寄生电感过大，从而在碳化硅器件导通和/或截止时产生较大的电压过冲和电磁干扰。

技术实现思路

1、为解决现有技术的上述问题，本技术提供一种功率模块及其制备方法，能够解决功率模块寄生电感过大导致产生较大的电压过冲和电磁干扰的问题。

2、本技术提供一种功率模块，所述功率模块包括：印刷电路板；逆变电路，与所述印刷电路板电性连接，用于将外界输入的直流电信号转换为交流电信号，包括：第一逆变电路，设置于所述印刷电路板沿第一方向的一侧；第二逆变电路，设置于所述印刷电路板沿所述第一方向的另一侧；其中，所述第一逆变电路与所述第二逆变电路并联且对称设置，以降低所述功率模块的寄生电感。

3、在一实施例中，所述功率模块还包括第一正功率端子、第二正功率端子、负功率端子及交流输出端子，所述第一正功率端子、所述第二正功率端子、所述负功率端子及所述交流输出端子分别与所述印刷电路板电性连接；所述第一逆变电路包括：第一上开关组件，所述第一上开关组件的一端连接所述第一正功率端子；第一下开关组件，所述第一下开关组件的一端连接所述负功率端子；其中，所述第一上开关组件与所述第一下开关组件串联，所述第一上开关组件与所述第一下开关组件之间的节点引出一端口与所述交流输出端子连接，以输出所述交流电信号；所述第二逆变电路包括：第二上开关组件，所述第二上开关组件的一端连接所述第二正功率端子；第二下开关组件，所述第二下开关组件的一端连接所述负功率端子；其中，所述第二上开关组件与所述第二下开关组件串联，所述第二上开关组件与所述第二下开关组件之间的节点引出另一端口与所述交流输出端子连接，以输出所述交流电信号。

4、在一实施例中，所述第一正功率端子、所述第二正功率端子及所述负功率端子设置于所述印刷电路板沿第二方向的一侧，所述交流输出端子设置于所述印刷电路板沿第二方向的另一侧；所述第一正功率端子与所述第二正功率端子分别于位于所述负功率端子的两侧；所述第一上开关组件与所述第二上开关组件对称设置，所述第一下开关组件与所述第二下开关组件对称设置；所述第一逆变电路相对所述第二逆变电路更靠近所述第一正功率端子，所述第一下开关组件相对所述第一上开关组件更靠近所述负功率端子，所述第二下开关组件相对所述第二上开关组件更靠近所述负功率端子；其中，所述第二方向与所述第一方向垂直。

5、在一实施例中，所述功率模块还包括上开关驱动引出端子及下开关驱动引出端子，所述上开关驱动引出端子及所述下开关驱动引出端子分别与所述印刷电路板电性连接，所述上开关驱动引出端子及所述下开关驱动引出端子分别位于所述交流输出端子的两侧，所述上开关驱动引出端子相对所述下开关驱动引出端子更靠近所述第二逆变电路；所述印刷电路板包括：上开关驱动信号母排，包括第一上开关驱动母排及第二上开关驱动母排，所述第一上开关驱动母排位于所述第一上开关组件与所述印刷电路板沿所述第一方向的一边沿之间，所述第二上开关驱动母排位于所述第二上开关组件与所述印刷电路板沿所述第一方向的另一边沿之间，所述所述第一上开关驱动母排通过键合线连接所述第二上开关驱动母排，所述第二上开关驱动母排连接所述上开关驱动引出端子；下开关驱动信号母排，位于所述第一下开关组件与所述第二下开关组件之间，所述下开关驱动信号母排通过键合线连接所述下开关驱动引出端子。

6、在一实施例中，所述第一上开关组件、所述第一下开关组件、所述第二上开关组件及所述第二下开关组件均包括多个开关单元；所述第一上开关组件中的每一所述开关单元的控制端通过键合线连接至所述第一上开关驱动母排，所述第二上开关组件中的每一所述开关单元的控制端通过键合线连接至所述第二上开关驱动母排，所述第一下开关组件和所述第二下开关组件中的每一所述开关单元的控制端通过键合线连接至所述下开关驱动信号母排。

7、在一实施例中，所述开关单元为碳化硅mos管。

8、在一实施例中，所述功率模块还包括第一开尔文源极引出端子及第二开尔文源极引出端子，所述第一开尔文源极引出端子及所述第二开尔文源极引出端子分别与所述印刷电路板电性连接，所述第一开尔文源极引出端子位于所述上开关驱动引出端子与所述交流输出端子之间，所述第二开尔文源极引出端子位于所述下开关驱动引出端子与所述交流输出端子之间；所述印刷电路板还包括：上开关开尔文源极母排，包括第一上开关开尔文母排及第二上开关开尔文母排，所述第一上开关开尔文母排位于所述第一上开关驱动母排与所述第一上开关组件之间，所述第一上开关开尔文母排通过键合线连接至所述第二上开关开尔文母排，所述第二上开关开尔文母排连接所述第一开尔文源极引出端子；下开关开尔文源极母排，位于所述下开关驱动信号母排与所述第二下开关组件之间，所述下开关驱动信号母排通过键合线连接至所述第二开尔文源极引出端子；其中，所述第一上开关组件中的每一所述开关单元的源极连接至所述第一上开关开尔文母排，所述第二上开关组件中的每一所述开关单元的源极连接至所述第二上开关开尔文母排，所述第一下开关组件和所述第二下开关组件中的每一所述开关单元的源极连接至所述下开关开尔文源极母排。

9、在一实施例中，所述第一上开关组件、所述第一下开关组件、所述第二上开关组件及所述第二下开关组件均包括5个所述开关单元。

10、在一实施例中，所述功率模块还包括热敏电阻、第一测温引出端子及第二测温引出端子，所述热敏电阻设置于所述印刷电路板上，且位于所述第一上开关组件与所述第一上开关开尔文母排之间，所述第一测温引出端子及所述第二测温引出端子位于所述下开关驱动引出端子与所述印刷电路板沿所述第一方向的一边沿之间。

11、在一实施例中，所述热敏电阻为铂电阻。

12、在一实施例中，所述功率模块还包括采样信号引出端子，所述采样信号引出端子位于所述上开关驱动引出端子与所述印刷电路板沿所述第一方向的另一边沿之间，所述第二正功率端子通过键合线连接至所述采样信号引出端子。

13、在一实施例中，所述印刷电路板还包括基材层及导电层，所述上开关驱动信号母排、所述下开关驱动信号母排、所述上开关开尔文源极母排及所述下开关开尔文源极母排位于所述基材层朝向所述逆变电路的一面，所述导电层位于所述基材层背离所述逆变电路的另一面。

14、在一实施例中，所述基材层为氮化硅陶瓷层，所述导电层为覆铜层。

15、在一实施例中，所述功率模块还包括散热装置，所述散热装置固定于所述印刷电路板。

16、在一实施例中，所述散热装置为针翅式水冷散热器。

17、在一实施例中，所述功率模块还包括封装壳体，所述封装壳体用于密封所述逆变电路及所述印刷电路板。

18、在一实施例中，所述第一逆变电路和所述第二逆变电路均包括多个并联的桥臂，每一所述桥臂包括串联的两个开关单元，所述两个开关单元沿第二方向排列且沿所述第一方向错开距离，以降低所述两个开关单元之间的热耦合；其中所述第二方向与所述第一方向垂直。

19、本技术还提供一种功率模块的制备方法，所述功率模块的制备方法包括以下步骤：通过uv固化和刻蚀工艺在基材层上制作电路层，得到印刷电路板；在所述印刷电路板上，按照预设的布局将开关单元、功率端子及信号引出端子固定于预设的位置，得到第一半成品；将所述第一半成品通过焊接工艺固定于散热装置，得到第二半成品；将所述第二半成品放置于模具中通过注塑工艺制作封装壳体，得到所述功率模块；其中，所述封装壳体密封所述印刷电路板及所述开关单元。

20、在一实施例中，所述在所述印刷电路板上，按照预设的布局将开关单元、功率端子及信号引出端子固定于预设的位置，得到第一半成品包括以下步骤：在所述印刷电路板上，通过焊接工艺将所述开关单元按照预设的布局焊接至预设的位置，完成第一道工序；在所述第一道工序的基础上，通过超声波键合工艺将所述功率端子和所述信号引出端子按照预设的布局固定于预设的位置，完成第二道工序；在所述第二道工序的基础上，通过超声波键合工艺将所述开关单元的控制端和开尔文源极按照预设的布局固定于预设的位置，得到所述第一半成品。

21、本技术实施例的有益效果是：区别于现有技术，本技术提供的功率模块，包括：印刷电路板；逆变电路，与所述印刷电路板电性连接，用于将外界输入的直流电信号转换为交流电信号，包括：第一逆变电路，设置于所述印刷电路板沿第一方向的一侧；第二逆变电路，设置于所述印刷电路板沿所述第一方向的另一侧；其中，所述第一逆变电路与所述第二逆变电路并联且对称设置，以降低所述功率模块的寄生电感。通过上述的方式，所述功率模块能够降低走线的寄生电感，从而避免所述逆变电路工作时产生较大的电压过冲和电磁干扰。