一种驱动集成的高压SiC模块的制作方法

本发明涉及电子电力器件，具体涉及一种驱动集成的高压sic模块。

背景技术：

1、对于双有源桥式转换器(dab)，它因为能很容易的实现电能的双向流动、能满足输入输出之间的隔离要求，同时具有很高的对称性等优势而被广泛应用于中高功率场景。对于dab而言，工作频率是一个比较重要的参数，工作频率的提高有利于降低装置的体积和重量。因此，提高dab的工作频率是具有重要意义的。

2、为了使dab能够工作在较高的工作频率下，需要开关速度快的半导体芯片和较低的寄生电感。对于前者来说，相比于已经较为成熟的的硅基器件，碳化硅(sic)由于载流子迁移速度较大的固有特性有了实现更高频率的可能，受到国内外学者的广泛关注。而对于后者，请参阅图5，目前通过低压器件串联以实现较高阻断电压的方式多采用模块间串联，会引入较大的寄生电感，而且模块采用的传统封装结构也由于键合线的存在使得整个结构的驱动回路和功率回路均具有较大的寄生电感，这对于开关速度很快的sic器件而言是十分不利的，会严重影响模块的均压性能、动态性能，甚至引起较大电磁干扰问题，也为整个dab工作在高频产生了不利影响。

技术实现思路

1、本发明的目的是：克服现有技术中的不足，提供一种能够减小寄生电感的驱动集成的高压sic模块。

2、为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

3、一种驱动集成的高压sic模块，包括上dbc板、sic芯片和下dbc板，所述sic芯片位于上dbc板和下dbc板之间，所述下dbc连接在所述基板上，下dbc板上连接有驱动器，所述基板上盖设有壳体，所述上dbc板及芯片位于基板与壳体之间的腔体内，所述基板及下dbc板伸出壳体，所述下dbc板伸出壳体的部位为第二连接部，所述驱动器与所述第二连接部连接。

4、进一步的，所述sic芯片的数量至少为2，所有芯片之间串联连接。

5、进一步的，所述sic芯片还连接有弹簧功率端子，所述壳体上开有通孔，所述弹簧功率端子的另一端穿过通孔伸出壳体外。

6、进一步的，所述上dbc板和下dbc板均为覆铜陶瓷板，所述覆铜陶瓷板包括一层第一绝缘层和两层第一导电层，所述第一导电层为铜层，两层铜层分别位于所述第一绝缘层的两侧。

7、进一步的，所述sic芯片与所述下dbc板之间还连接有栅极导电片和开尔文源极导电片，所述sic芯片与所述上dbc板之间还连接有缓冲层导电片，所述上dbc板和下dbc板之间还连接有铜连接导电片，所述缓冲层导电片远离所述sic芯片的一端与铜连接导电片远离下dbc板的一端电连接。

8、进一步的，所述栅极导电片连接在所述sic芯片的栅极上，所述开尔文源极导电片连接在所述sic芯片的源极上，每个所述sic芯片的源极与相邻所述sic芯片的漏极之间依次通过缓冲层导电片、上dbc板、铜连接导电片和下dbc板连接。

9、进一步的，栅极导电片、开尔文源极导电片和铜连接导电片为铜导电片，所述缓冲层导电片为钼片。

10、进一步的，所述缓冲层导电片的厚度为1mm-7.5mm。

11、采用本发明的技术方案的有益效果是：

12、1、本申请中的某些实施例通过对模块内部的sic芯片进行串联，在保证功率模块达到高阻断电压等级的条件下，相较于模块间串联，寄生电感显著降低，有效降低了器件关断时由于寄生电感引起的电压过冲以及高频工况下的电磁干扰问题。同时，这样的设计使得模块的体积大幅度减小，功率密度得到显著提高。

13、2、本申请中的某些实施例通过延伸出壳体的第二连接部实现与驱动器的集成，这种外部集成可以使得驱动回路无需通过功率端子，以实现驱动回路寄生电感的降低，使模块适用于工作在高频工况下。此外，该结构具备易更换驱动器元件的优点，当驱动器元件因为高频工作时产生的电磁干扰而损坏时，或者在做实验研究时需要更换不同参数的器件时，该结构可随时更换元件而无需损坏模块本体。

14、3、本申请中的某些实施例通过设置pcb板，该pcb板集成了均压电路，同时将功率端子端部压在模块内部，可以避免端子在外部时端子之间、端子和铜基板之间的爬电距离和电气间隙的设计问题，提高了模块的绝缘性能。

15、4、本申请中的某些实施例通过采用导电片连接模块各部件，消除了传统焊接封装结构的键合线，同时采用弹簧作为输入输出端子，并增加弹簧数目以并联连接，进一步减小模块寄生电感。

技术特征：

1.一种驱动集成的高压sic模块，包括上dbc板、sic芯片和下dbc板，所述sic芯片位于上dbc板和下dbc板之间，其特征在于：所述下dbc连接在所述基板上，下dbc板上连接有驱动器，所述基板上盖设有壳体，所述上dbc板及芯片位于基板与壳体之间的腔体内，所述基板及下dbc板伸出壳体，所述下dbc板伸出壳体的部位为第二连接部，所述驱动器与所述第二连接部连接。

2.根据权利要求1所述的一种驱动集成的高压sic模块，其特征在于：所述sic芯片的数量至少为2，所有芯片之间串联连接。

3.根据权利要求1所述的一种驱动集成的高压sic模块，其特征在于：所述sic芯片还连接有弹簧功率端子，所述壳体上开有通孔，所述弹簧功率端子的另一端穿过通孔伸出壳体外。

4.根据权利要求1所述的一种驱动集成的高压sic模块，其特征在于：所述上dbc板和下dbc板均为覆铜陶瓷板，所述覆铜陶瓷板包括一层第一绝缘层和两层第一导电层，所述第一导电层为铜层，两层铜层分别位于所述第一绝缘层的两侧。

5.根据权利要求1所述的一种驱动集成的高压sic模块，其特征在于：所述sic芯片与所述下dbc板之间还连接有栅极导电片和开尔文源极导电片，所述sic芯片与所述上dbc板之间还连接有缓冲层导电片，所述上dbc板和下dbc板之间还连接有铜连接导电片，所述缓冲层导电片远离所述sic芯片的一端与铜连接导电片远离下dbc板的一端电连接。

6.根据权利要求1所述的一种驱动集成的高压sic模块，其特征在于：所述栅极导电片连接在所述sic芯片的栅极上，所述开尔文源极导电片连接在所述sic芯片的源极上，每个所述sic芯片的源极与相邻所述sic芯片的漏极之间依次通过缓冲层导电片、上dbc板、铜连接导电片和下dbc板连接。

7.根据权利要求6所述的一种驱动集成的高压sic模块，其特征在于：栅极导电片、开尔文源极导电片和铜连接导电片为铜导电片，所述缓冲层导电片为钼片。

8.根据权利要求8所述的一种驱动集成的高压sic模块，其特征在于：所述缓冲层导电片的厚度为1mm-7.5mm。

技术总结
本发明涉及电子电力器件技术领域，具体涉及一种驱动集成的高压SiC模块，包括上DBC板、SiC芯片和下DBC板，SiC芯片位于上DBC板和下DBC板之间，下DBC连接在所述基板上，下DBC板上连接有驱动器，基板上盖设有壳体，上DBC板及芯片位于基板与壳体之间的腔体内，基板及下DBC板伸出壳体，下DBC板伸出壳体的部位为第二连接部，驱动器与所述第二连接部连接，本申请中的某些实施例通过对模块内部的SiC芯片进行串联及驱动器外置的设计，在保证功率模块达到高阻断电压等级的条件下，寄生电感显著降低，有效降低了器件关断时的电磁干扰问题，这样的设计使得模块的体积大幅度减小，功率密度得到显著提高。

技术研发人员：尚海,梁琳,邵凌翔,孙祥玉,陈晨
受保护的技术使用者：常州瑞华新能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11