一种新能源储能碳化硅功率器件及其封装结构的制作方法

本发明涉及碳化硅功率器，尤其涉及一种新能源储能碳化硅功率器件及其封装结构。

背景技术：

1、碳化硅，是一种无机物，化学式为sic，是用石英砂、石油焦（或煤焦）、木屑（生产绿色碳化硅时需要加食盐）等原料通过电阻炉高温冶炼而成，sic的绝缘击穿场强是si的10倍，因此与si器件相比，能够以具有更高的杂质浓度和更薄的厚度的漂移层作出600v～数千v的高耐压功率器件。高耐压功率器件的阻抗主要由该漂移层的阻抗组成，因此采用sic可以得到单位面积导通电阻非常低的高耐压器件。理论上，相同耐压的器件，sic的单位面积的漂移层阻抗可以降低到si的1/300。而si材料中，为了改善伴随高耐压化而引起的导通电阻增大的问题，主要采用如igbt（insulated gate bipolar transistor : 绝缘栅极双极型晶体管）等少数载流子器件（双极型器件），但是却存在开关损耗大的问题，其结果是由此产生的发热会限制igbt的高频驱动。sic材料却能够以高频器件结构的多数载流子器件（肖特基势垒二极管和mosfet）去实现高耐压，从而同时实现“高耐压”、“低导通电阻”、“高频”这三个特性。另外，带隙较宽，是si的3倍，因此sic功率器件即使在高温下也可以稳定工作，与传统的硅功率模块相比，碳化硅功率模块可以有效的实现电力电子系统的高效率、小型化和轻量化，新能源储能碳化硅功率器是碳化硅功率器的常见应用之一，为了保证其稳定运行，需要对其进行封装，现有的注胶封装的方式后期维修难度较大，封装结构很难回收使用，并且散热效果一般，所以现提出一种新能源储能碳化硅功率器件及其封装结构。

技术实现思路

1、基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种新能源储能碳化硅功率器件及其封装结构。

2、本发明提出的一种新能源储能碳化硅功率器件，包括碳化硅芯片和pcb板，所述pcb板一侧设置有密封沟道，所述pcb板的两面靠近密封沟道内侧区域内设置有覆铜层，所述pcb板两侧的覆铜层通过过孔连接，且pcb板两侧的覆铜层均蚀刻形成电路图案，与所述密封沟道同侧的覆铜层与碳化硅芯片焊接，所述pcb板中间位置处设置有第二圆形穿孔，所述密封沟道内粘接有密封胶圈，所述pcb板靠近第二圆形穿孔两侧位置处均设置有过流孔。

3、一种新能源储能碳化硅功率器件的封装结构，包括外壳，所述外壳包括矩形壳体，所述矩形壳体一侧两边均设置有安装耳，且两个所述安装耳上均设置有安装孔，所述矩形壳体一侧设置有pcb容纳槽，所述pcb板设置在pcb容纳槽内，所述pcb容纳槽中间位置处设置有矩形槽，所述矩形槽中间位置处设置有与第二圆形穿孔相适配的导流管柱，所述密封胶圈与pcb容纳槽内壁接触，所述导流管柱的外周面设置有等距离呈环形分布的第一矩形孔，所述pcb板与pcb容纳槽内壁固定连接，所述导流管柱穿过第二圆形穿孔，所述矩形壳体两端均嵌设有导电引脚，且两个导电引脚与pcb板上的覆铜层通过导线连接，所述pcb容纳槽的内侧插设有下封板，所述pcb容纳槽上设置有注胶槽，所述注胶槽和下封板外侧之间填充有密封胶，所述下封板上设置有圆形穿槽，所述下封板靠近pcb板一侧设置有矩形凹槽，所述矩形凹槽两侧均设置有导热槽组，所述导热槽组包括等距离分布的条形槽，所述下封板两侧均设置有连通矩形凹槽的矩形穿孔，且两个矩形穿孔内均嵌设有导热铜条，其中部分所述条形槽与圆形穿槽相连通，所述pcb容纳槽内盛放有导热油，所述圆形穿槽内设置有实现导热油在矩形槽和矩形凹槽内循环的泵体。

4、作为本技术方案的进一步优化，本发明一种新能源储能碳化硅功率器件的封装结构，所述矩形凹槽远离pcb板一侧设置有阶梯槽，所述阶梯槽内粘接有密封套，所述密封套的外周面设置有裙边部，所述裙边部与注胶槽的内壁接触，所述密封套和注胶槽之间设置有线圈，所述线圈一端设置有端帽，其中一个所述安装耳上设置有与端帽相适配的容纳沟道，所述端帽设置在容纳沟道内。

5、本优选方案中，这里在密封胶填放前，先将线圈放置到注胶槽和密封套之间的间隙处，将端帽放置到容纳沟道内，当需要拆除密封胶时，抽拉端帽，线圈中的线抽出，可以割裂密封胶，解除注胶槽和密封套之间的粘连，从而方便拆卸下封板，所述密封套由柔性硅胶材料制成。

6、作为本技术方案的进一步优化，本发明一种新能源储能碳化硅功率器件的封装结构，所述线圈由凯夫拉纤维线卷绕形成，所述端帽为金属套管，且金属套管与凯夫拉限位线一端粘接。

7、作为本技术方案的进一步优化，本发明一种新能源储能碳化硅功率器件的封装结构，所述泵体包括嵌设在圆形穿槽内的圆形泵壳，所述圆形泵壳内设置有与导流管柱相适配的第一圆孔穿孔，所述导流管柱插设在第一圆孔穿孔内，所述导流管柱靠近第一圆孔穿孔和第二圆形穿孔位置处均嵌设有密封圈，所述圆形泵壳内设置有泵腔，所述第一圆孔穿孔与泵腔相连通，所述圆形泵壳远离pcb板一侧设置有连通泵腔的圆形安装槽，且圆形安装槽内固定有圆形下盖，所述圆形下盖上设置有与泵腔相适配的密封凸起，所述密封凸起上设置有圆形容纳槽，所述圆形容纳槽内固定设置有压电泵瓣，所述圆形下盖上设置有连通圆形容纳槽的气孔，所述导流管柱内侧靠近下封板一端设置有挡块，所述导流管柱内侧插设有阻流球，所述导流管柱内侧靠近第一矩形孔位置处设置有环形挡圈，所述导流管柱内侧靠近阻流球和挡块之间插设有弹簧，所述圆形泵壳上设置有连通矩形凹槽和泵腔的排液套，所述排液套外周面靠近圆形泵壳一端设置有等距离呈环形分布的第二矩形孔，所述排液套内插设有阻流柱，所述阻流柱的外周面一端设置有等距离呈环形分布的弧形凸起，所述弧形凸起与排液套内壁相适配，所述阻流柱的外周面靠近弧形凸起一端设置有等距离呈环形分布的条形豁口，所述圆形泵壳上设置有连通排液套和泵腔的导孔，所述导孔的直径小于阻流柱的外径。

8、本优选方案中，通过驱动电路驱动压电泵瓣工作，实现压电泵瓣交替的形变，交替的改变泵腔内的容积，配合设置的阻流柱和阻流球，实现导液油的单向输送，当压电泵瓣形变导致泵腔内的容积减小时，泵腔内的导热油压力增加，此时导热油推动阻流柱移动，导热油进入排液套内，穿过第二矩形孔，进入到矩形凹槽内,随着压电泵瓣形变导致泵腔内的容积增加时，泵腔内的导热油压力减少，矩形槽内的油液穿过第一矩形孔以及阻流球和环形挡圈的间隙进入到泵腔内。

9、作为本技术方案的进一步优化，本发明一种新能源储能碳化硅功率器件的封装结构，所述圆形下盖和圆形泵壳之间通过螺丝固定，所述圆形下盖和圆形泵壳之间设置有密封胶垫。

10、作为本技术方案的进一步优化，本发明一种新能源储能碳化硅功率器件的封装结构，所述矩形壳体上设置有连通导流管柱内的通道，所述通道内设置有用于调整导热油经过导流管柱流量的调节组件。

11、作为本技术方案的进一步优化，本发明一种新能源储能碳化硅功率器件的封装结构，所述外壳包括圆形盘，所述圆形盘上同轴设置有中空柱，所述中空柱下端为封闭结构，所述矩形壳体上设置有与圆形盘相适配的圆槽，所述圆形盘嵌设在圆槽内，所述矩形槽内设置有与圆槽相连通的导液孔，所述圆形盘远离中空柱一端为开口结构，且圆形盘内嵌设有温度指示片，所述温度指示片中间位置贯穿设置有调节螺栓，所述调节螺栓与温度指示片形成转动连接，所述中空柱内插设有永磁柱，所述永磁柱上设置有内螺纹穿孔，所述调节螺栓穿过内螺纹穿孔，且内螺纹穿孔与调节螺栓形成螺纹配合，所述中空柱的外侧套设有永磁环片，所述永磁环片的外周面固定有活动环块，所述活动环块的外径与导流管柱的内径相适配，所述温度指示片由树脂混合热敏颜料浇筑成型。

12、作为本技术方案的进一步优化，本发明一种新能源储能碳化硅功率器件的封装结构，所述永磁柱的外周面延其轴向设置有导向槽，所述中空柱的内壁延其长度方向设置有导向凸楞，所述导向凸楞插设在导向槽内，所述导向凸楞与导向槽形成滑动配合。

13、综上可知，本发明中的有益效果为：

14、通过设置的压电泵瓣，利用压电泵瓣在电流作用下可以形变的特性，来改变泵腔的容积，配合设置的阻流柱和阻流球，实现pcb容纳槽内的导热油液单向流动，加速油液混合，促进热量传导，配合设置的下封板以及条形槽和导热铜条，加速散热，提升碳化硅芯片的工作稳定性，并且配合设置的调节组件，可以实现从矩形槽中经过第一矩形孔排出的液体的流速，改变液体在pcb容纳槽内的循环速度，改变散热效果，配合设置的温度指示片，方便直观的观察温度情况，配合设置的线圈，方便拆除密封套和注胶槽之间的密封胶，方便维修，提升封装结构的重复利用率。