一种SiC双面散热功率模块-挂牌专利-西安知识产权运营服务平台

一种SiC双面散热功率模块 授权有效中;

专利(申请)号： CN202311684822.1
专利类型：发明;
主分类： H电学;
产业领域：半导体
专利来源：高校;
申请日： 2023-12-08
原始申请人：西安电子科技大学
当前专利权人：西安电子科技大学
交易方式：转让;
其他交易方式：
参考价格（元）：￥50000
联系方式：远诺龚雪-18329540641

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专利详情

本发明涉及一种SiC双面散热功率模块，包括：第一DBC基板、第二DBC基板和若干个SiC MOSFET功率芯片；第一DBC基板与第二DBC基板沿第一方向相对设置，第一DBC基板和第二DBC基板之间通过若干个连接金属相互连接；若干个SiC MOSFET功率芯片分别设置于第一DBC基板和第二DBC基板之间，若干个SiC MOSFET功率芯片通过连接金属在第一DBC基板和第二DBC基板之间对应形成若干条换流路径；相邻的两个SiC MOSFET功率芯片组成一个半桥，位于同一个半桥中的两个SiC MOSFET功率芯片的换流路径的方向相反；相邻的两个半桥关于SiC双面散热功率模块的水平轴线或竖直轴线对称。本发明的功率模块不仅在高频开关性能方面表现出色，还具备卓越的热管理能力和可靠性。

【英文摘要】

The invention relates to a SiC double-sided heat dissipation power module, which includes : a first DBC substrate, a second DBC substrate and several SiC MOSFET power chips; the first DBC substrate and the second DBC substrate are oppositely arranged along the first direction, and the first DBC substrate and the second DBC substrate are mutually connected through a plurality of connecting metals Several SiC MOSFET power chips are respectively arranged between the first DBC substrate and the second DBC substrate, and the several SiC MOSFET power chips correspondingly form several commutation paths between the first DBC substrate and the second DBC substrate through connecting metals; two adjacent SiC MOSFET power chips form a half-bridge, and the commutation paths of the two SiC MOSFET power chips located in the same half-bridge are in opposite directions; two adjacent half-bridges are symmetrical about the horizontal or vertical axis of the SiC double-sided heat dissipation power module. The power module of the present invention not only excels in high-frequency switching performance, but also has excellent thermal management capabilities and reliability.

技术摘要（来自于incoPat）

【用途】

交通运输	电动车辆	电动汽车
元器件	变压器	逆变器
	变频器	变频器
	其它元器件	新一代电能变换装置
军事武器	其它军事武器类	航空航天
机械设备	其它机械设备类	电网输电系统
电力动力	发电	可再生能源发电

【技术功效】

技术功效句	轴对称的模块结构进一步确保了SiCMOSFET功率芯片之间电流的均匀分布; 能够更迅速地将热量传递给散热器; 还具备卓越的热管理能力和可靠性; 降低了碳化硅半桥功率模块的整体寄生电感; 确保每个半桥的换流路径均相对独立; 从而提高了散热效率; 从而减小了每个并联支路的换流路径之间的互感; 从而实现了垂直方向上的互感抵消; 降低了水平方向上功率回路的自感; 有效缩短了换流路径; 确保芯片温度均匀分布
技术功效短语	均匀分布; 迅速传递; 确保电流; 卓越可靠性; 降低寄生电感; 卓越热管理能力; 确保均独立; 提高散热效率; 减小互感; 实现抵消; 降低回路自感; 缩短换流路径
技术功效1级	均匀性; 速度; 确定性; 可靠性; 电感; 卓越; 效率; 互感; 抵消; 自感; 长度
技术功效2级	均匀性提高; 速度提高; 确定性提高; 可靠性提高; 电感降低; 卓越; 效率提高; 互感降低; 抵消; 自感降低; 长度降低
技术功效3级	分布均匀性提高; 传递速度提高; 电流确定性提高; 卓越可靠性提高; 寄生电感降低; 热管理能力卓越; 均独立确定性提高; 散热效率提高; 互感降低; 实现抵消; 回路自感降低; 换流路径长度降低
技术功效TRIZ参数	29-制造精度;09-速度;27-可靠性;39-生产率;03-长度;

分类号

【技术分类】

主分类号	H01L23/367; H 电 H01L 不包含在H10类中的半导体器件（用于测量G01的半导体器件的用途;一般电阻器入H01C;磁铁、电感器或变压器入H01F;一般电容器入H01G;电解装置入H01G9/00;电池或蓄电池入H01M;H01P型波导、谐振器或波导线;线路连接器或集电器入H01R;受激发射装置入H01S;机电谐振器入H03H;扬声器、麦克风、留声机拾音器或类似的声机电换能器入H04R;一般电光源入H05B;电气设备的印刷电路，混合电路，外壳或结构零件，电气元件组件的制造入H05K;半导体器件在具有特定应用的电路中的使用，参见本申请的小类) [19740701] H01L23/34 用于冷却、加热、通风或温度补偿的装置 [20060101] H01L23/367 通过器件的形状促进冷却 [20060101] H01L23/36 材料的选择或成形，以利于冷却或加热，例如散热器 [20060101] H01L23/00 半导体或其他固态器件的零件(H01L25/00优先) [20060101] H01 电气元件
IPC分类号	H01L23/367; H01L23/373; H01L23/538;
CPC分类号	H01L23/367; H01L23/3736; H01L23/5385; H01L23/5386;

【行业分类】

国民经济行业分类	制造业 C3976; C3979; C3972; C3951; C3973; C4028; C3974; C3975; C3569; C3824; C3825; C3562; C3563; C3421; C3073;
国民经济行业(主)	制造业 C3976; C3979; C3972; C3951; C3973; C4028; C3974; C3975; C3569; C3824; C3825; C3562; C3563; C3421; C3073;
新兴产业分类	电子核心产业 1.2;
新兴产业(主)	电子核心产业 1.2;
知识密集型分类	信息通信技术制造业新装备制造业新材料制造业 104; 106; 301; 305; 306; 402; 403;
学科分类	工程物理科学 A010401; A030201; A070101; A120101; C020101; C050102;
清洁能源产业分类	风能产业太阳能产业水力发电产业智能电网产业 2.1.2; 3.1.0; 3.2.0; 5.1.0; 6.2.0;
数字经济核心产业分类	数字产品制造业数字技术应用业数字要素驱动业 010306; 010501; 010502; 010503; 010509; 010510; 010513; 010517; 030401; 040703;

其他著录项

代理机构	西安嘉思特知识产权代理事务所(普通合伙) 61230
代理人	王萌
申请语言	汉语
审查员	薛源

权利要求

1.一种SiC双面散热功率模块，其特征在于，包括：第一DBC基板(100)、第二DBC基板(200)和若干个SiC MOSFET功率芯片(300)；
所述第一DBC基板(100)与所述第二DBC基板(200)沿第一方向相对设置，所述第一DBC基板(100)包括：依次层叠设置的第一散热铜层(110)、第一陶瓷绝缘层(120)和第一导电铜层(130)；所述第一导电铜层(130)包括：第一正极直流电路区域(131)和第一交流电路区域(132)；所述第一正极直流电路区域(131)位于所述第一导电铜层(130)的四角；所述第一交流电路区域(132)位于所述第一导电铜层(130)的中部；
所述第二DBC基板(200)包括：依次层叠设置的第二散热铜层(210)、第二陶瓷绝缘层(220)和第二导电铜层(230)；所述第二导电铜层(230)包括：第二正极直流电路区域(231)和第二交流电路区域(232)；所述第二交流电路区域(232)位于所述第二导电铜层(230)的两侧，所述第二正极直流电路区域(231)位于所述第二导电铜层(230)的其余区域；
所述第一DBC基板(100)和所述第二DBC基板(200)之间通过若干个连接金属(500)相互连接；所述第一正极直流电路区域(131)与所述第二正极直流电路区域(231)通过所述连接金属(500)相互连接；所述第一交流电路区域(132)与所述第二交流电路区域(232)通过所述连接金属(500)相互连接；
所述第一DBC基板(100)与所述第二DBC基板(200)均连接外部散热器；
所述若干个SiC MOSFET功率芯片(300)分别设置于所述第一DBC基板(100)和所述第二DBC基板(200)之间，所述若干个SiC MOSFET功率芯片(300)通过所述连接金属(500)在所述第一DBC基板(100)和所述第二DBC基板(200)之间对应形成若干条换流路径；
其中，相邻的两个SiC MOSFET功率芯片(300)组成一个半桥，位于同一个所述半桥中的两个SiC MOSFET功率芯片(300)在所述第一DBC基板(100)和所述第二DBC基板(200)之间的换流路径的方向相反；相邻的两个所述半桥关于所述SiC双面散热功率模块的水平轴线或竖直轴线对称。

2.根据权利要求1所述的SiC双面散热功率模块，其特征在于，所述第一导电铜层(130)和所述第二导电铜层(230)沿所述第一方向相对设置。

3.根据权利要求2所述的SiC双面散热功率模块，其特征在于，所述SiC MOSFET功率芯片(300)的上表面设置栅极、功率源极和开尔文源极，与其上表面相对的下表面设置漏极。

4.根据权利要求3所述的SiC双面散热功率模块，其特征在于，所述SiC双面散热功率模块上设置有功率模块端子(400)，所述功率模块端子(400)分别连接所述第一导电铜层(130)和所述第二导电铜层(230)。

5.根据权利要求4所述的SiC双面散热功率模块，其特征在于，所述功率模块端子(400)包括：两个正极直流端子(410)、两个交流端子(420)、两个负极直流端子(430)、若干个栅极端子(440)和若干个开尔文源极端子(450)；
所述两个正极直流端子(410)分别连接所述第二导电铜层(230)，所述两个正极直流端子(410)关于所述SiC双面散热功率模块的竖直轴线对称设置；
所述两个交流端子(420)分别连接所述第二导电铜层(230)，所述两个交流端子(420)关于所述SiC双面散热功率模块的水平轴线对称设置；
所述两个负极直流端子(430)分别连接所述第一导电铜层(130)，且负极直流端子(430)与所述正极直流端子(410)沿所述第一方向相对设置；
所述若干个栅极端子(440)与所述若干个开尔文源极端子(450)分别连接所述第一导电铜层(130)和所述第二导电铜层(230)；
其中，所述栅极端子(440)与所述开尔文源极端子(450)相邻，相邻的若干组所述栅极端子(440)和所述开尔文源极端子(450)与若干组所述SiC MOSFET功率芯片(300)一一对应设置。

6.根据权利要求5所述的SiC双面散热功率模块，其特征在于，所述第一导电铜层(130)包括：第一负极直流电路区域(133)、第一栅极电路区域(134)、第一开尔文源极电路区域(135)；
所述栅极端子(440)与所述开尔文源极端子(450)对应连接所述第一栅极电路区域(134)和所述第一开尔文源极电路区域(135)；
所述第一负极直流电路区域(133)位于所述第一导电铜层(130)的其余区域，所述两个负极直流端子(430)均连接所述第一负极直流电路区域(133)。

7.根据权利要求6所述的SiC双面散热功率模块，其特征在于，所述第二导电铜层(230)包括：第二栅极电路区域(233)和第二开尔文源极电路区域(234)；
所述两个交流端子(420)对应连接所述第二交流电路区域(232)；
所述栅极端子(440)与所述开尔文源极端子(450)对应连接所述第二栅极电路区域(233)和所述第二开尔文源极电路区域(234)；
所述两个正极直流端子(410)均连接所述第二正极直流电路区域(231)。

8.根据权利要求7所述的SiC双面散热功率模块，其特征在于，所述半桥中的一个SiC MOSFET功率芯片(300)的栅极通过所述栅极端子(440)连接所述第一栅极电路区域(134)，开尔文源极通过所述开尔文源极端子(450)连接所述第一开尔文源极电路区域(135)，功率源极通过所述连接金属(500)连接所述第二正极直流电路区域(231)，漏极连接所述第一正极直流电路区域(131)；
所述半桥中的另一个SiC MOSFET功率芯片(300)的栅极通过所述栅极端子(440)连接所述第二栅极电路区域(233)，开尔文源极通过所述开尔文源极端子(450)连接所述第二开尔文源极电路区域(234)，功率源极通过所述连接金属(500)连接所述第一交流电路区域(132)，漏极连接所述第二交流电路区域(232)。

9.根据权利要求8所述的SiC双面散热功率模块，其特征在于，所述SiC MOSFET功率芯片(300)的栅极通过键合线(600)连接所述栅极端子(440)；
所述SiC MOSFET功率芯片(300)的开尔文源极通过所述键合线(600)连接所述开尔文源极端子(450)。

专利文本

CN117672998B_一种SiC双面散热功率模块